均分電荷法破解“電容”定義式教學

龔文軍

(武漢市第六中學 湖北 武漢 400016)

可以用庫侖實驗中用到的均分電荷思想，設計4個實驗依次得出相關結論，進而導出電容器電容的描述方法，得出電容的定義式．經過多年在實際教學中的調試與積累，現將思路整理如下．

實驗一:發現不同電容器容納電荷本領不同．

用相同電壓對不同規格(容量)電容器充電后通過同一個小燈泡(3.8 V燈絲燈泡)放電，發現不同規格電容器放電時小燈泡亮度和持久度不同．引導得出結論：不同電容器容納電荷的本領不一樣．

實驗二:發現相同電容器所帶電荷量與極板間電勢差成正比．

得出電容器容納電荷本領有不同之后，比較用不同電壓對同一電容器充電再對同一小燈泡放電現象的不同，引導學生發現電容器容納電荷多少與極板間電勢差大小有關．研究同一電容器極板電荷量與極板間電勢差的關系就變得理所當然．

實驗三:發現不同電容器所帶電荷量與極板間電勢差的比值不同．

如果用不同規格不帶電的電容器與所研究的電容器并聯，實現電容器極板間電勢差相等．測量帶電電容器被不同規格(容量)的不帶電電容器并聯前后的極板電勢差．在實驗二的結論的基礎上，可以通過并聯后極板間電勢差占原來電勢差的比例，算出并聯后電容器剩余的電荷量．根據電荷守恒原理，可以得出并聯的不同規格電容器分得的電荷量．多次實驗并求出比值可以發現規律：“不同電容器所帶電荷量與極板間電勢差的比值不同”．

實驗四:發現電容器所帶電荷量與極板間電勢差的比值可以描述電容器容納電荷本領的不同．

用實驗三中兩只比值不同的電容器并聯后對同一只小燈泡放電，對比發現在實驗三中比值較大的電容器對同一只小燈泡放電時小燈泡明顯更亮更持久．進而得出：“電容器所帶電荷量與極板間電勢差的比值可以描述電容器容納電荷本領的不同”．所以

這樣就得出了電容的定義式．

具體實驗時，最好采用2 000 μF以上的電解電容器．電源用4 ～10 V直流學生電源，通過配套的實驗板對燈絲小燈泡放電效果更好．實驗需要確保用來分電荷的電容器初始不帶電．必要時需要設計保護電路．