王志平

高中演示實驗中，“研究影響平行板電容器電容的因素”實驗條件要求比較苛刻，不易做成功，本實驗采用數(shù)字多用電表進(jìn)行研究，操作方便，現(xiàn)象明顯，結(jié)論準(zhǔn)確.

1.實驗器材

BS471101型的數(shù)字多用電表、平行板電容器、Excel軟件、電介質(zhì)、金屬板、導(dǎo)線若干2.教材實驗存在的不足之處

教材中，“研究影響平行板電容器電容的因素”一實驗，電容變化是靠靜電計指針張角變化來確定的.但是影響靜電計指針張角變化的因素有很多，比如：①平行板電容器的電容的變化量ΔC；②電路中的分布電容（即靜電計的電容C計和連接靜電計和平行板電容器的導(dǎo)線的電容C線）；③靜電計的U-θ顯示特性曲線等因素有關(guān).并且實驗?zāi)芊癯晒?，還和靜電計指針的初始角度、電容器極板間的距離、電容器極板的帶電量、實驗環(huán)境空氣的濕度等因素有關(guān)，實驗很難成功.所以很多教師

對于該實驗是能避則避，基本上都采用口頭講解再加習(xí)題鞏固的方式來強化學(xué)生的記憶.

3.數(shù)字多用電表應(yīng)用于實驗

本實驗采用的是BS471101型的數(shù)字多用電表，優(yōu)點在于電容器不需要帶電，從而使實驗條件更易實現(xiàn)；其次，數(shù)字多用電表代替靜電計，實驗結(jié)果更加明顯；再次，有電容檔位，可以直接讀出平行板電容器的電容值，故可以用來定量研究平行板電容器的電容C和S、d之間的關(guān)系.

4.定性研究影響平行板電容器電容的因素

（1）保持兩板間的正對面積不變，增加兩板間的距離，觀察電容值的變化；（明顯變小）

（2）保持兩板間距離不變，減小兩板間的正對面積，觀察電容值的變化；（明顯變?。?/p>

（3）保持兩板間的正對面積及兩板間的距離不變，觀察插入電介質(zhì)時電容值的變化；（明顯變大）

（4）保持兩板間的正對面積及兩板間的距離不變，觀察插入金屬板時電容值的變化.（明顯變大）

5.定量研究C和d之間的關(guān)系

由于兩金屬板很難保證完全平行，所以在測量兩板間距離時，采用測量上、下、左、右四處的距離，取其平均值為兩板間的距離，并記錄相應(yīng)的電容值，數(shù)據(jù)見表1：

用Excel軟件作出C-d圖研究C和d之間的關(guān)系，如圖1，從圖像中很容易發(fā)現(xiàn)當(dāng)d增大時，平行板電容器的電容C減小，類似于反比關(guān)系.進(jìn)一步作出C-d-1圖，如圖2，可進(jìn)一步得出電容C和兩板間距離的倒數(shù)成正比，即電容C和兩板間距d成反比.

6.定量研究電容C和正對面積S的的關(guān)系

本實驗采用的是圓形的平行板電容器，在研究C和S之間的關(guān)系時，需要保證兩板間距離d不變，實驗中采用絕緣介質(zhì)（如圖3）的厚度為兩板間的距離，并且在絕緣介質(zhì)上標(biāo)出相應(yīng)的角度，及兩板間錯開的距離.

在兩板間正對面積不是很小的情況下，可以用兩板所重疊的陰影部分的面積作為其正對面積進(jìn)行研究，如圖4，令兩板間錯開的距離AB為x，兩板邊緣交點C，令∠CO1O2為θ，金屬板半徑為r（如圖5），則陰影部分的面積可以表示為S=2r2θ-x44r2-x，記錄相關(guān)數(shù)據(jù)，見表2：

7.實驗結(jié)論

平行板電容器的電容C與兩板間的距離d成反比，與兩板間的正對面積S成正比，當(dāng)兩板間插入電介質(zhì)時，電容C將增大，插入金屬板時，電容亦增大.