恒流电源在电容定义教学中的应用

摘要：现行的人教版高中《物理·选修3-1》对电容作了如下定义：电容器所带的电荷量Q与电容器两极板间的电势差U的比值，叫做电容器的电容。本文设计了一种恒流电源为电容器充电，在充电过程中监控电流大小以计算电容器充电量，利用电压表测量电容器两端电压，最后分析充电量和电压数据，从而得到电容的定义。

关键词：恒流电源;电容定义;定量分析

电容器是社会生活中极为常见的电子元件，尽管它的种类和形式繁多，但各种电容器的工作原理都是相同的。现行的人教版高中《物理·选修3-1》第一章《静电场》对电容作了如下定义：电容器所带的电荷量Q与电容器两极板间的电势差U的比值，叫做电容器的电容。传统的课堂教学，教师大多把电容器能够容纳电荷的多少，形象地类比容器装水，以此分析电容器的充电、放电与容器的储水放水的联系，但是学生依旧对电容器的物理模型与工作机制认识模糊。

为使学生能够深刻地理解电容的概念，本文介绍了一种可以进行定量分析的演示教具，学生可以从逻辑上更好地接受电容定义的描述。

一、仪器电路图

实验装置如图1示，虚线框内是由9V方电池、电位器R1、三极管、发光二极管、定值电阻R2构成的恒流电源电路，电容器是待测的，微电流传感器用于监测充电电流，电压传感器用于测量电容器的电压，开关用于控制电容器充电。调节R1可得到不同的恒定电流，R2起限流作用，防止发光二极管烧毁。……