巧用多用电表定量探究电容器，本文主要内容关键词为：电表论文,电容器论文,定量论文,巧用论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
人教版《物理》3-1第二章第七节“做一做：用传感器观察电容器的充电和放电”，内容新颖直观，教学效果很好。但许多学校却苦无器材来完成这个实验，笔者尝试用普通指针式多用电表来指导学生进行类似的探究。普通多用电表对电容的测试大多停留在粗略比较电容的容量和有无漏电，笔者尝试在细节方面做一些突破，因势利导地指导学生进行拓展与深化。最终，“小探究”变成了“大实验”，“定性”变成了“定量”，“部分探究”变成了“全面探究”，收获颇丰。
一、常规实验内容
1.器材
2.过程
多用电表置于电阻挡×1 k挡，调零后黑表笔接
正极，红表笔接负极，观察指针几乎指零又慢慢回到左端∞处，同样的步骤去测电容器
。观察比较两次指针回复的快慢，慢的反映容量大，比较两次指针的停止位置，越靠近∞处所测的电容漏电越小。
二、常规实验中的主要错误及纠正
错误1：认为指针快速右偏时为充电，慢慢回摆时为放电。
错误2：大电容充电后的电压高，小电容充电后的电压低。
纠错要点：由错误1的分析可知，无论什么电容器，充电完毕后电容器的电压均为E，只是大电容最后的带电量大。
错误3：测量结束后未放电，立即用表笔反向测量（即黑表笔接电容负极，红表笔接电容正极），发现电流很大，超量程（很危险，差点烧表），但学生不知原因。
图3
三、实验的拓展
1.学生自主探究中产生的问题：电容充电快慢与哪些因素有关
讨论后的做法：先用多用电表同一倍率的电阻挡测不同的电容，此时回路电阻相同，即为该挡内阻。测大电容时回摆慢，说明C越大充电越慢；再用不同倍率的电阻挡测同一电容，此时回路电阻仍为内阻，但大倍率电阻的内阻大，多用电表指针回摆慢，说明电阻越大充电越慢。
2.学生的创新设想：用多用电表的电阻挡如何观察电容器快慢不同的充电情形？能否用电阻挡描出充电I-t图线
教师引导：用多用电表电阻挡测量时回路中各个电阻刻度的电流值均已确定，应注意：一是能否快速记下各时刻的电流，二是能否“译”出多用电表各电阻刻度的电流。
经过讨论和启发，有些同学很快找到了如下方法：
（1）采用最高倍率×1 k挡，使内阻尽量大，充电慢一些，方便测量和记录（另外一个重要原因是由于所用表为机械阻尼表，无法测快速变化的即时值）；
（2）算出所用倍率挡的满偏电流
，其值为电流表使用时的量程，本实验中即为1.5 V与15 kΩ之比，为0.1 mA；
（3）用自制弧形纸带覆盖于表盘上并用胶带纸固定，让指针尖恰在纸带上方（纸带如图4中阴影），实验中让一位同学每5 s报时一次，另一位同学对应每个时刻在弧形纸带上划下此时指针的位置标记，实际的电流值只需从多用电表的某一对应电流刻度去读（本实验中用10 mA挡去比对），由于本实验用规格为2 200μF/6.3 V的电解电容，故充电很慢，非常容易测量和记录，测得数据如下表：
绘出的图线如下页图5。
3.拓展引导：讨论能否粗测出电容的容量
学生讨论后，很快得到了两种方法：
显然，第一种方法由于图线延长带来的误差太大，导致电容的测量误差过大。
4.拓展介绍：测出电容器
的耐压
向学生简单介绍兆欧表：一种能产生直流高压电阻（绝缘电阻）的测试仪。
把多用电表置于500 V直流电压挡，将兆欧表的“-”极与多用电表黑表笔相连，“+”极与多用电表红表笔相连，涤纶电容器是无极性的，任意接于两极间。慢慢摇动兆欧表的摇柄，随着充电电压的升高，多用电表电压示数随之增大，当示数大于400 V时，说明该电容器耐压值满足要求；当指针停在小于400 V的某个数值时，说明该电容器漏电，耐压值不符合要求。可向学生说明通过兆欧表的电流仅1～2 mA，电容器不会损坏。由于这个实验有一定的电击危险，最好由教师操作，测试前电容器应先放电。
四、实验以及探究的意义
1.使学生对教学内容有较深感悟
和用DIS描绘I-t图线相比，这里的机械式多用电表读数只能粗略代表电流即时值，但利用现成的器材，因陋就简地对电容的相关实验作了较彻底的探究，对电容充放电时的物理现象有了感性和理性的感悟；通过本实验，对电容器的各项参数有了本质的理解。与老教材相比，新教材中电子电路方面的知识增加了不少（传感器、逻辑电路等），而电容是重要的电子元器件之一，对其电学性质的探究不论是对后面的电子电路的学习还是对今后学习交流电路中电容的相关知识都有非常重要的意义。
2.使学生更进一步掌握仪器的原理和使用
对多用电表的原理有了更深刻的理解，同时也熟悉了其操作流程和内部结构。对多用电表和电容两部分内容的复习教学起到了一举两得的作用，实效性和可操作性很强，尤其对缺少器材设备的农村偏远地区，更有实际意义。
3.激发了学生的学习兴趣
创设了有效教学情景，突破了教学难点，促进了学生的思维发展。问题的创设不再单独由教师来完成，学生的参与性与合作性得到了充分体现，整个教学过程中，师生、生生互动，浑然一体。
4.培养了学生的科学探究精神
激发了学生的创新欲望，提高了学生运用知识解决实际问题的能力。