前言：尋找寫作靈感？中文期刊網用心挑選的定量探究平行板電容器電容實驗設計，希望能為您的閱讀和創作帶來靈感，歡迎大家閱讀并分享。
摘要：探究平行板電容器電容的常用方法是用靜電計進行定性探究．定量探究平行板電容器的電容是比較難實現的，實驗困難有二：其一是定量測量電容器所帶的電荷量，因為目前還沒有直接測電荷量的儀器；其二是實驗所用的圓形鋁板組成的平行板電容器電容較小，實驗時電容器充電后儲存的電荷量較少，且其電荷量又容易減少，對實驗結果影響較大，且極板正對面積的改變難定量控制．雖然現在已有測量電容器電容的電容表，但是實驗所用鋁板做成的平行板電容器的電容較小，而且電容表的精確度也不夠小，因此用電容表直接測的電容值誤差較大，達不到預期的實驗效果．
關鍵詞：電容；電容器并聯；電容器串聯；倍增法
在教學實踐中，筆者通過創新實驗方案，有效地突破了上述實驗的兩大難點，現將實驗方案整理如下．
1實驗原理
本實驗利用控制變量法，定量探究平行板電容器的電容與其極板正對面積和極板間距之間的關系，通過相同電容器的并聯實現其極板正對面積的改變，通過相同電容器的串聯實現其極板間距離的改變．
2實驗器材
干電池，規格相同的鋁電解電容器5個（50V，100μF），電壓傳感器（一套），電腦（一臺），開關（5個），導線若干．
3實驗步驟
（1）鋁電解電容器A（電容設為C0，極板正對面積設為S0，極板間距離設為d0）充電后與電源斷開，設其所帶電荷量為Q，并依次與相同的且不帶電的電容器B、C、D、E并聯，并聯后的電容器組可看作是僅改變了極板正對面積的等效電容器A′．實驗通過倍增法來改變電容器A的極板正對面積S。實驗具體步驟如下：①閉合開關S1，其他開關仍保持斷開狀態，學生電源給電容器A充電，通過電壓傳感器讀出A充電后兩極板間有電勢差U1，極板正對面積設為S，其所帶電荷量設為Q．②斷開開關S1，閉合開關S2，其他開關仍保持斷開狀態，電容器組極板正對面積變為2S，通過電壓傳感器記錄電容器A兩極板間的電勢差U2．③依次閉合開關S3、S4、S5，其他開關的狀態仍保持不變，電容器組極板正對面積依次變為3S、4S、5S，通過電壓傳感器依次記錄A兩極板間的電勢差U3、U4、U5。④將實驗數據填入表1中．⑤以電容C為縱軸，極板正對面積S為橫軸，做出其C－S圖像，如圖2所示．分析圖像可得：在實驗誤差允許范圍內，平行板電容器的電容C與其極板正對面積S成正比．該步操作的注意事項：電源用1節1．5V干電池（新），實驗中電鍵的閉合、斷開要快速，盡量減少電容器所帶電量的損失（2）鋁電解電容器A（電容設為C0）依次與相同的且不帶電的電容器B、C、D、E串聯，串聯后的電容器組可看作是僅改變了極板間距離的等效電容器A′．實驗通過倍增法來改變電容器A的極板間距離d，實驗電路圖如圖3所示．實驗具體步驟如下：①閉合開關S0、S2、S3、S4和S5，開關S1仍保持斷開狀態，電源給電容器A充電，通過電壓傳感器讀出A充電后兩極板間有電勢差UA1，其所帶電荷量記為Q1．②先斷開開關S0，再閉合開關S1，其他開關的狀態保持不變，讓電容器A完全放電．③先斷開開關S1、S2，A與B串聯后等效電容器A′極板間距離為2d，再閉合開關S0，電源給等效電容器A′充電，通過電壓傳感器記錄電容器A兩極板間的電勢差UA2．④先斷開開關S0，再閉合開關S1、S2，讓等效電容器A′完全放電．⑤先斷開開關S1、S2、S3，A、B與C串聯后等效電容器A′極板間距離為3d，再閉合開關S0，電源給等效電容器A′充電，通過電壓傳感器記錄A兩極板間的電勢差UA3．繼續重復以上過程，直到把所有電容器都串聯進去．⑥將實驗數據填入表2中。⑦以電容C為縱軸，極板間距離d為橫軸，做出其C－d圖像。分析圖像可大致得：在實驗誤差允許的范圍內，平行板電容器的電容C與其極板間距離d成反比．為了確定它們之間的準確關系。分析圖像可得：在實驗誤差允許范圍內，平行板電容器的電容C與其極板間距離d成反比．該步操作的注意事項：電源用3節1．5V干電池（新），實驗中每次讓電容器放電的時間稍長一點，保證電容器的電荷量放凈．綜上所述：在實驗誤差允許范圍內，平行板電容器的電容C與其極板正對面積S成正比；與其極板間距離d成反比．
作者:陳嶺 李鳳英 單位:鄒城市第一中學