均分电荷法破解“电容”定义式教学

龚文军

(武汉市第六中学 湖北 武汉 400016)

可以用库仑实验中用到的均分电荷思想，设计4个实验依次得出相关结论，进而导出电容器电容的描述方法，得出电容的定义式．经过多年在实际教学中的调试与积累，现将思路整理如下．

实验一:发现不同电容器容纳电荷本领不同．

用相同电压对不同规格(容量)电容器充电后通过同一个小灯泡(3.8 V灯丝灯泡)放电，发现不同规格电容器放电时小灯泡亮度和持久度不同．引导得出结论：不同电容器容纳电荷的本领不一样．

实验二:发现相同电容器所带电荷量与极板间电势差成正比．

得出电容器容纳电荷本领有不同之后，比较用不同电压对同一电容器充电再对同一小灯泡放电现象的不同，引导学生发现电容器容纳电荷多少与极板间电势差大小有关．研究同一电容器极板电荷量与极板间电势差的关系就变得理所当然．

实验三:发现不同电容器所带电荷量与极板间电势差的比值不同．

如果用不同规格不带电的电容器与所研究的电容器并联，实现电容器极板间电势差相等．测量带电电容器被不同规格(容量)的不带电电容器并联前后的极板电势差．在实验二的结论的基础上，可以通过并联后极板间电势差占原来电势差的比例，算出并联后电容器剩余的电荷量．根据电荷守恒原理，可以得出并联的不同规格电容器分得的电荷量．多次实验并求出比值可以发现规律：“不同电容器所带电荷量与极板间电势差的比值不同”．

实验四:发现电容器所带电荷量与极板间电势差的比值可以描述电容器容纳电荷本领的不同．

用实验三中两只比值不同的电容器并联后对同一只小灯泡放电，对比发现在实验三中比值较大的电容器对同一只小灯泡放电时小灯泡明显更亮更持久．进而得出：“电容器所带电荷量与极板间电势差的比值可以描述电容器容纳电荷本领的不同”．所以

这样就得出了电容的定义式．

具体实验时，最好采用2 000 μF以上的电解电容器．电源用4 ～10 V直流学生电源，通过配套的实验板对灯丝小灯泡放电效果更好．实验需要确保用来分电荷的电容器初始不带电．必要时需要设计保护电路．