平行板電容器演示實驗的改進

張紹虎

目前高中物理課本都用平行板電容器和靜電計組成的電路來探索影響平行板電容器的因素，這是上好“電容器電容”這堂課必不可少的一個演示實驗。同于①是靜電實驗具有電壓高、電量少的特點，儀器的漏電不易克服；②是由于靜電計指針較小，偏轉角度小的情況下，坐在教室后排的學生無法觀察到明顯現象。所以在教學過程中一般教師是放棄這個演示實驗，而直接給出結論。筆者經過反復試驗，基本上解決了上述儀器漏電和可視性兩大難題，現介紹如下。

1儀器的漏電問題

1.1靜電計的絕緣性能是決定實驗成敗的關鍵，首先我們要了解實驗基本原理：平行板電容器電容量(幾百一幾千pF)，所帶的電量遠大于靜電計電量，在實驗過程中可近似認為平行板電容器帶電量不變。靜電計的電容很小(中間金屬桿看作電容器一極，金屬外殼看作另一極，電容量20pF左右)，帶的電量也很小，它的漏電會嚴重影響實驗的結果。平行板電容器、導線、靜電計三者可以看作三只并聯電容器。在實驗中靜電計的電容量看作基本不變，那么根據U=Q／c，靜電計帶電量Q決定了指針偏轉角大小，同時反映了平行板電容器兩極電勢差，所以我們又把靜電計稱作電勢差計。盡管現代科學技術十分發達，有許多測量電勢差的先進儀器。但是其它電學測量儀器都不可能做到輸入阻抗無窮大，即測量電勢差儀器輸入端只要接上平行板電容器兩極板后，實際上就提供了一條電容器放電回路。……