摘要:本文分析了笔者自制教具电容特征“显效”演示仪的特点和用途,画出了教具装置图,介绍了制作材料,叙述了制作过程,重点阐述了使用方法,最后指出它在一线教学实践中的重要意义。
关键词:电容特征;显效;演示仪
中学生对电容器的理解不能像对水容器的理解那么形象直观具体,对电容器的充、放电这个现象微弱且时间极短暂的过程的感性认识也非常有限,本人在教学实践中意识到这些问题,结合自己的教学经验和专业知识自制了电容特征“显效”演示仪,克服了上述问题,能很好的显示电容特征。具体情况如下:
一、教具名称电容特征“显效”演示仪
二、教具制作人单位赣州市第三中学;姓名:吴燕;邮编:341000
三、教具装置图
〖XC42.TIF〗
四、仪器特点与用途
1.特点:①电路简单,取材方便,易制作,现象特别明显直观。
②采用大容量电容(3000μF),使充、放电时间“延长”。
③采用电阻大的电压表使通电电流小,以“延长”充、放电时间。
④可用不同电压的电源给电容器充、放电,以利于学生
进行探究。
2.用途:①可充分“放大”、“延长”电容器充放电的整个过程中电流特征,以增强学生对电容器的感性认识。②可采用不同电压的电源对电容器充电,通过观察现象,进行分析比较,画出充电电流与时间的图象,得出电容器所带电荷量与电压成正比的关系,给学生提供一个便于探究的情境。
五、制作电路图与材料
1.电路图如图1所示
2.材料:单刀双掷开关一个,单刀开关一个,电容器(3000μF)一个,接线柱4个(A、B、C、D),演示电压表J0401一个(-5V~+5V),电池盒一个(含4节电池),导线若干,方木板一块,长方形木块一块。
3.制作:①将方木板固定于长方形木块上,使之能竖直放于桌面。
②按电路图将接线柱、电容、开关固定于方木板上。
③用导线在木板背面将各器件连接好。
④在木板正面将电路图用黑笔描出使之直观。
六、使用方法
1.探究电容器所带电荷量跟电压的关系
①先用4节干电池给电容器充电:每分钟读取一次电流,记录在i-t表格中,并在i-t坐标图上标出其位置。用曲线在i-t坐标图上描出图象(图2中的①)。
②再用2节干电池给电容器充电:每分钟记录一次电流在i-t表格中,在同一个i-t坐标上标出其位置,描出图象(图2中的②)。
i-t表格〖BG(!〗〖BHG1,K7,K3。2,K4。4ZQ〗it〖〗0min〖〗1min〖〗2min〖〗3min〖〗4min〖〗5min
〖BH〗4节干电池(6v)〖〗100μA〖〗〖〗〖〗〖〗〖〗
〖BH〗2节干电池(3v)〖〗50μA〖〗〖〗〖〗〖〗〖〗〖BG)〗比较i-t表格中的数据,可知:通过相同的充电时间,用4节干电池充电的电路电流在误差允许范围内,总是用2节干电池充电的电路电流的两倍。即验证了对同一个电容器来说,电容器所带的电荷量与电压成正比。
〖XC43.TIF〗
或者比较i-t图像,也可让学生对电容器所带的电荷量与电压成正比的关系,即c=〖SX(〗Q〖〗V〖SX)〗有个感性的认识。更重要的是为学生提供了一个便于探究的有效情境,让学生参与、体验整个探究过程。
2.演示电容器充、放电情况
①将双掷开关与a端接通,电容器c开始充电,电压表示数由大(显示为+5V左右,相当于电流为100μA),慢慢减小到0(指针指向中间位置),此过程时间较长,大约5分钟左右。(如果同学们观察清楚了,可闭合开关K2,使电容器快速结束充电过程。)②在上述过程结束后,断开开关K2,将开关K1与b端接触,电容器开始放电,电压表指针反向偏转,示数由大(显示为-5V左右,相当于电流为-100μA),缓慢减小至0(指针指向中间位置)。此过程时间大约5分钟(如时间过长,可闭合开关K2,则电容器快速放电,电压表示指针立即指回中间位置)。
七、小结
此自制的演示仪,本人在教学实践中已多次使用,得到了学生和同行的广泛好评,大家普遍认为此教具操作简单,现象明显,激发了学生参与的积极性,增强了学生对电容器相关知识的感性认识,更重要的是,通过巧妙的设计“延长”了整个过程的时间和“放大”了整个过程的特征,让学生有了探究的机会和空间。
参考文献:
[1]《教学仪器与探讨》
[2]《物理实验》
[3]《中小学实验与装备》
[4]《实验技术与管理》
[5]《物理教学》
(作者单位:江西省赣州市第三中学341000)