平行板电容器电容物理参量演示仪

周泽平

研制作品

作品展示

高中物理选修课本中有一节《电容器的电容》，其演示实验为“研究影响平行板电容器电容大小的因素”，这一内容是教学内容的难点，做好精准而形象的演示实验是突破这个教学难点的最好办法。

我设计的实时显示平行板电容器电容物理参量演示仪，主要由电脑上位机的实时显示界面、单片机控制系统、步进电机、行程开关和XY轴定向移动设施等组成。它可以定量研究平行板电容器的电容值与两极板间距、极板正对面积、介质介电常数的关系。系统通过机械式与电气控制方式的巧妙结合，使得上下极板可通过步进电机进行精确控制，并可以在上位机显示界面中显示出电容随两极板间距、极板正对面积和介质变量的实时数值。上位机系统还可以选择分别模拟海绵、空气、玻璃、塑料、纸张作为不同介电常数，相对于真空时电容值的变化。

作者获奖

极板间距变化

极板正对面积变化

电容介质变化

与纯机械式的电容仪器相比较，本系统更加自动化，控制精度也更高。通过互动的方式，学生能更直观地观察到极板间距、正对面积、介电常数对电容的影响，提高课堂学习的积极性，也加深了对电容知识的理解。