PDF《电容和“魔缸”》

内容摘要:在中学物理中,电容是一个很抽象的概念.

为什么导体储存电荷的本领不用导体 所能容纳的电荷的绝对数量来表示, 而要用单位电势所对应的电荷量来衡量?学生觉得很难 理解,只是死记概念而已.本文用"魔缸"来形象地比喻电容,使学生豁然开朗. 学校英文名:Suzhou High school of Jiangsu Province 参考文献:无 电容和"魔缸" Capacitance & "Magic Container" ―――浅谈对电容概念的教学 A Brief Summary on the Teaching of the Concept "Capacitance" 江苏省苏州中学 戴永 物理概念是物理学知识体系的基石,只有搞清楚每一个物理概念的来龙去 脉,知其然,知其所以然,才能够打好扎实的物理基础,才能够真正地入门. 电容是一个很抽象的概念,它是衡量电容器容纳电荷本领大小的物理量.它 的定义式为:C=Q/U.但是为什么要这么定义呢?为什么这样定义的一个比值就 能够反映电容器容纳电荷的本领呢?学生并不理解,只是机械地去记忆. 笔者在从事电容概念的教学中有一点心得,具体是这样进行的:

一、 以形象的比喻引入课题 顾名思义,电容器就是可以装电荷的容器,就好象是水缸可以装水一 样.不同的水缸装水的本领不一样,所以,不同的电容器容纳电荷的本领也 不一样,那么该怎么样去衡量电容器容纳电荷本领的大小呢?

二、 以有趣的提问诱其深入 一般的水缸装水本领的大小当然看它能够装多少水,大水缸能够比小水 缸装更多的水, 所以大水缸的装水本领要比小水缸的大. 但是假如有两只 "魔缸"――也就是说永远装不满的,随着水位的上升,水缸的壁也会自动往上 长的水缸,一大一小如下图所示.很显然"大魔缸"的装水本领要好于"小 魔缸" ,因为"小魔缸"本身可以放到 "大魔缸"里面去. "大魔缸"可以包含"小魔缸" .但是从它们可以容纳的 水的绝对数量来看,它们都可以装无穷多的水.所以,它们装水本领的大小 并不是靠它们能够装多少水来衡量的.那么,到底靠什么才能衡量它们装水 本领的大小呢?

三、 激发兴趣、探索本质 "魔缸"的比喻肯定可以让学生兴趣盎然,意想不到的提问一定能够促 使他们开动脑筋. 经过他们的讨论或者加上老师的提示, 他们一定能够发现, 两只魔缸的不同之处在于:装相同数量的水,水位的上升情况不同. "大魔 缸"水位上升慢, "小魔缸"水位上升快.或者说每上升单位高度的水位, 两只魔缸所能够容纳的水量不同.由此可以得出结论:衡量魔缸的装水本领 的大小并不能看它所能够容纳的水的绝对数量,而应该看它每上升单位高度 的水位,所能够容纳的水量.电容器容纳电荷,它并不是相当于一般的水缸 装水,而是相当于魔缸装水.理论上讲,每一个电容器都可以容纳无穷多的 电荷,只要电源电压一直高于它两端的电压,它就可以继续装电荷,它就可 以一直被充电,并没有装满的时候.大的电容器和小的电容器都可以装无穷 多的电荷,它们可以容纳电荷的绝对数量是相等的.但是,容纳相等电荷的 时候,大小电容器两极板电压的上升快慢不一样.也就是说,每上升单位伏 特的电压所对应的电量不同.所以,电容就定义为:C=Q/U.这个定义式的 物理含义就是:每单位伏特的电压所对应的电量.每单位伏特的电压所对应 的电量越大表示电容器容纳电荷的本领就越强. 笔者多年来一直采取这样的方法来进行电容概念的教学,学生反响不 错,教学效果很好.学生真正理解了电容概念的内涵,抽象的物理概念形象 化了.