真空电容

真空电容（通用9篇）

真空电容 篇1

《电容器的电容》教学反思

杏坛中学 谢秋菊

《电容器的电容》是静电场知识的重要运用之一，也是高考考点之一，本节涉及的知识点较多，既要知道电容器的概念，明白电容器是如何充放电的，明白其能量转化的关系，电流的流向，还要理解电容器的概念、定义，掌握电容器的定义公式、单位，应用定义式进行简单的计算，最后还要知道影响电容器电容大小的因素，同时注意培养学生应用知识解决新问题的能力。本节有两大难点：一是电容器概念的建立，二是影响平行板电容器电容大小的因素。这两大难点如果能设计对应效果良好的实验，对突破难点非常有帮助。

本节课基于以上特点，进行如下设计：设置情境，先由一个小实验引入，让学生体验“触电”的感觉，从而引入电容器的概念。由于学生对电容器不熟悉，因为他们很少打开用电器观察其中的元件，所以进行了纸质电容器的内部结构展示，并且在每个小组放置了各种各样电容器的实物。然后通过实验了解电容器的充放电。接下来是电容器电容这个概念的建立，我先让学生类比了水容器，得出电容器的概念，然后再设计实验去验证电容C只与电容器本身有关，与带电量及两段电势差无关。然后再用实验研究平行板电容器的电容与什么因素有关，鉴于实验室仪器设备的限制，最后一个视频采用播放视频方式。

马老师对本节课的评价是：能层层深入，环环相扣，但在充放电实验时电路图与实物图由差异，增加学生认知困难，电容器概念的引入比较牵强，研究影响平行板电容器的因素时没有跟学生强调什么是距离，什么是正对面积，课堂练习太少，课后练习太多。张教授的评价是：备课认真，详细，课件制作是花了精力与时间，但这节课的定位不明确，本节课既是技术应用课，即要注重于在技术上的应用。同时又是概念课，要遵循概念课的特点，实验的数据只有一组，不能说明问题。这节课也是规律课，要按照规律课来讲授。另外，板书太少。最后，张教授建议我们要把每一节的备课当小课题来研究，即要研究不同版本的教材，又要研究别人对教材研究的文章；既要研究本节课别人的教学设计、视频，又要研究本人对本节课教学的研究。

确实，我们在备课时考虑的东西还是太少了，理论水平也不高，所以整节课所站的高度不高，过于注重知识点的传授，对学生能力的培养关注不够；过于关于整节课的完整性，对每一个点的透彻性研究不够。另外，从录像中还发现自己存在以下缺点：1.由于实验仪器较多，同时又要切换电脑及实物投影，导致在课堂上走动太多，影响到学生的注意力，这是我们平常上课极少关注到的问题。2.本节课涉及的知识点较多，课堂上只注重了完整性及突出重难点，留给学生思考和总结的时间较少，每个点要设置对应的练习。3.虽然在上课之前先是初被，然后备课组讨论，再学习了网上有关这节课的视频，但终究对教材、资料的研究偏少，对教育学理论知识的学习不够深入，整节课所站的高度不够。

4、语言不够精炼。与本节课无关的语言会干扰学生对知识点的关注度。

最后，希望能尽快补充实验室的仪器，特别室静电类实验仪器。

真空电容 篇2

1 电容的检查测试

1.1 电容的检查验收

机房收到新电容时,首先要检查包装箱是否完好无损,如有不正常之处,应及时与生产厂家或有关运输部门联系。如包装完好,应从箱内取出电容做进一步的检查验收,取出真空电容时,务必要轻拿轻放、务必要戴干净手套以防污渍污染陶瓷部位,因为附着在陶瓷表面的薄膜可能会导电,甚至导致意外的打火或者漏电流从而降低电容的绝缘度和性能。对大型可变陶瓷真空电容的初检应注意以下几个方面。一是检查电容的外观应清洁无油污,陶瓷外壳部分不应有缺瓷或裂缝等现象,金属部分不得有变形、碰伤或锈蚀等。外形尺寸安装应符合要求。二是电容的合格证书、产品说明书以及出厂检测参数应详细全面。三是检查产品的型号以及参数特性是否正确并检查产品相应的编号(电容外侧应有清晰牢固的商标、型号、管号以及最大耐压值等标志。)四是可调电容的转动螺杆应在顺时针方向的底端(即最小容量值的位置)处再退回2～3圈,因为这样可使运输过程中的移动对电级片相互碰撞的风险最小。五是电容内部不应有活动碎宵或异常响声。

1.2 电容的机械性能检查

对大型可变陶瓷真空电容一定要测量其转动圈数、转动力矩或拉力。测量转动圈数时除测量从低端到高端的总圈数,还应用电容表测量并详细观察记录每圈的容量,以及转动螺杆在转动的过程中,容量有无断点或突变。正常情况下电容表的容量读数应随转动螺杆均匀变化,若有断点或突变,那么在发射机的系统运行中就会出现在某一频率无法调谐。

对大型可变陶瓷真空电容转动力矩的检测也很关键,若电容的转动螺杆在转动过程中力矩过大则伺服电机将无法驱动。目前,机房对电容转动力矩的大小很难有统一的标尺和准则,因为这取决于伺服转动系统驱动电机的力量以及机械连接部位摩擦力的大小等多个环节。因此,检测电容的转动力矩主要凭经验以及同型号电容之间转动力矩的比较。

1.3 电容的耐压测试

耐压测试是检测新电容能否上机使用的关键环节,耐压测试可以进一步提高电容的真空度。如果真空内的导体表面存在很小的尖端或者毛刺,耐压测试时发生在上面的打火就会熔化掉尖端部分,使它变得更加圆滑,从而可以进一步提高电容的耐压能力和性能。耐压测试时要保证电容的绝缘外壁没有水汽、油污等,以防止外部击穿损坏电容。同时,要将电容调至最大容量位置处。

耐压测试有以下几个主要方面。一是用万用表的电阻档测量电容的两极有无短路。二是用高压测试仪的交流脉冲模式测电容的工频峰值试验电压。我国规定,试验电压是峰值测试电压的60%。如美国JENNINGS公司的电容CVHP-650-55S,其峰值测试电压为55KVDC,那么试验电压应为60*60%=36KVAC。操作时,应缓慢均匀升压,如果在电压不高时,回路电流就很大,有可能是内部短路或者电容漏气导致高压回路短路。遇到这种情况,应立即降压,切断电源放电后,检查接线有无错误或电容有无问题。如果加到额定试验电压,回路电流仍等于零,也是不正常的,说明试验回路未接通,应该重新检查回路是否有问题。因为电容对交流有一定的阻抗,所以回路中必然有一定的电流产生。三是将试验电压升高到额定测试电压后应保持1 min,在这个过程中出现几次打火是允许的,打火停止后,电容应再保持稳定工作1min。严格的测试方法,还应备有测试暗室,以便观察电容发光的情况。四是测试泄漏电流,在交流测试合格后还应测试直流工作电压下的泄漏电流。国标规定,在额定直流电压下,泄漏电流I≤15微安。如果泄漏电流太大,说明电容本身有损耗,在使用中很容易发热。五是试验注意事项,为了保护试验变压器,高压测试仪的额定电压应在被测电容额定电压的3倍以上。并串上一定阻值和功率的限流电阻。测试时,仪器应可靠接地。操作者应远离高压部分,且脚下要垫绝缘橡皮板。仪器与周围物体要有一定的空间距离。

2 电容的使用维护

大型可变陶瓷真空电容的使用维护我们总结了以下几个主要方面。

第一,在电容安装上机前,必须要进行一般性检查,要用洁净柔软的棉绸布浸酒精把电容外表的灰尘和污物擦净;要从电容的高端到低端来回转动两次,以确保上机后驱动装置可以带动电容转动;要给电容再做一次耐压测试。安装时要特别注意驱动电机和电容转动螺杆的垂直度,要给电容的转动螺杆涂抹适量的润滑油,这些措施可减小电容的转动力矩,促使电容快捷准确的改变容量。紧固电容上的螺丝时要在对角方位均匀而缓慢旋紧,不要用力过猛或拧得过死,以防螺孔滑牙。电容的可动端要可靠接地,为防止高压连弧和便于散热,电容周围要有一定的空间位置。电容的电极一端的高压引线要扁、宽、软、短,而且最好用镀银铜带,其目的是要保证引线电感影响小,电接触良好,散热效果好。

第二,为延长电容的使用寿命,要保证发射机系统工作在最佳状态,通过测发射机指标和观察波形等方法将发射机的每个工作频率置于最佳谐振状态以防止谐波对电容的危害。调谐时还应注意,要避开电容本身的固有谐振频率点。因为所有真空电容不但有容量而且还有电感量,因此,真空电容本身存在一个固有谐振频率。如果电容引线不当或接法不合理,使回路中的寄生电感产生寄生震荡或引起串联谐振产生过电压大电流,很快会把电容烧坏。

第三,定期检修电容的伺服驱动系统并用洁净的酒精布条清洁电容的陶瓷部位。定期润滑电容的拉杆和导套之间的缸体(加精密润滑油),润滑转动螺杆与接头处(加润滑油脂)。

3 电容的储存管理

检查测试好的电容如果要入库做备用,或者因故下机电容入库做备用要做好下几个方面。

其一,应将电容转至最大容值,用塑料袋装好。放在清洁干燥的库房。库房内不能有酸、碱类物质及其他腐蚀金属的挥发性物质。库房内温度不应低于0℃,相对湿度不应大于80%。库房附近不应有强烈的振源,避免电容长期受振而降低质量或损坏。

其二,真空电容和电子管一样,管内真空度将随存放时间的加长而下降。因此,入库备用的电容每6个月或安装前要进行一次耐压试验,这样的打压测试非常有利于保持电容的耐压能力。

其三,库存备用电容要有明确的使用卡片,卡片内容要详细记录电容的测试情况、使用情况以及库存状态等。

4 进口电容国产化简介

针对进口电容价格十分昂贵,购置周期漫长,售后服务跟不上以及扶持民族产业等方面的原因,我局早在几年前就提出“进口器件国产化,国产器件自主化”的理念。自2006年以来,我机房陆续用国产大型可变陶瓷真空电容替代了进口的大型可变陶瓷真空电容。从试用情况来看,国产电容存在的问题主要有以下几个方面。一是安装尺寸和进口电容有差别,电容上的螺孔深度较进口电容浅,甚至有个别的电容其螺孔的角度和进口电容差别较大导致无法安装上机。二是同一型号的电容目前有多个电容生产厂家进行国产化,而各厂家生产的同型号电容却不近一致,这给我们的安装维护带来了很大不便。三是国产电容的使用寿命相对进口的电容的寿命普遍偏短。稳定性也远不如进口电容。

总的来说,通过几年来的国产化试用以及厂家不断的改进,国产电容在机房的使用情况有了很大改善,相信随着国产电容技术上的逐渐成熟,完全代替进口电容的时日已为时不远。

5 结语

真空电容 篇3

关键词 真空开关；投切电容器组；重燃问题

中图分类号 TM 文献标识码 A 文章编号 1673-9671-(2012)011-0143-01

在供电系统中，电能损耗等多种原因使供电电压不正常，为了维持电压与功率因数，减少功率损耗，常需要采用无功补偿的方法来维持电网的正常工作电压，保证供电质量。近年来真空断路器以其使用寿命长，可频繁开断、无油、少维护等优点，在电力系统中得到了广泛的应用，随着真空开关在中压领域占领了绝对优势的市场份额，使这一需求显得更加突出和紧迫。

1 真空开关投切电容器组时发生重燃现象的特点

多次观察到的重燃现象表明，无论是重燃发生的时间，还是开断次数、开断电流的大小、重燃发生在哪一相，都毫无规律性，无法预测重燃会在哪次开断时发生、发生在哪一相，在电弧熄灭后什么时间发生。重燃的发生表现出很大的偶然性和随机性，这给人们研究真空开关在切合电容器组时的重燃现象增加了难度。

重燃现象往往出现在电流开断后40毫秒-100多毫秒之间：真空开关在切合电容器组时，电压的重击穿现象与一般的短路电流开断过程中的重燃现象出现的时间有很大的不同，短路电流开断过程中的重燃现象一般出现在电弧熄灭后几毫秒，最多也不会超过一个周波，而在切合电容器组时的重燃现象往往出现在电弧熄灭后40毫秒-100多毫秒之间，有时甚至时间更长。因此，可以断定，真空开关在切合电容器组时的重燃与其在短路电流开断过程中的重燃在机理上是不同的。

2 从投切电容器组的过程分析发生重燃的原因

1）活动性微粒的存在与管子的真空度、管子的结构、触头材料的性能是没有直接关系的，它的掉落具有偶然性，引起放电的时间也是短暂的。因此，可以确定，真空开关在投切电容器组时的重燃现象是分闸操作中的机械振动引起灭弧室内的微粒释放所造成的击穿所致，重燃概率的高低仅与管内存在微粒的多少有关，且随着系统电压的增加，投切电容器组时发生重燃的可能性会明显增加。灭弧室投切电容器组的性能与其短路开断性能之间没有直接的关系，其性能与灭弧室的设计参数、零件表面光洁度、灭弧室的清洁度及其制造工艺密切相关。

2）电容器组在投切前已经被充电，自身具有一定的电压，开关接到分闸指令后断开，电弧熄灭，外部线路为随着时间而不断变化极性的交流电压，因此，开关断开后将受反向的电压，使开关断口最大需要承受2倍的正常线路电压，这是比一般的开断过程要严酷的地方。

3）电压击穿主要有两种方式：场致发射和微粒击穿。在真空中场致发射导致的击穿时间非常短，一般不超过几毫秒，这与在切合电容器组时观察到的延时几十毫秒才击穿的现象不符，因此，可以排除由于场致发射导致重燃的可能。真空灭弧室在制造过程中要保证灭弧室内部的真空度，必须保证灭弧室内的清洁，但不可避免灭弧室内部总会有各种微粒，电极表面总会粘附有一些小质点，零件总会有一些毛刺，灭弧室在装配过程中总会带进一些油污、汗渍、棉纱纤维，这些微粒在电场的作用下会附着电荷，并可能在开关的动作过程中被释放而产生运动，具有一定的动能，如果电场足够强，微粒的直径和质量又合适，在穿过间隙到达另一电极时已经具有很大的动能，在与另一电极碰撞时，动能转变为热能，使微粒本身蒸发变成蒸汽扩散，使局部的粒子密度迅速变大，这些粒子又与场致发射的电子产生碰撞游离，最终导致间隙的放电击穿。

3 用微粒击穿理论解释真空开关在投切电容器组试验过程中各种现象

按照微粒击穿理论，真空开关在投切电容器组的试验过程中发生的许多现象都可以得到很好的解释。

1）从大量的试验统计资料来看，不同生产厂家生产的真空灭弧室发生重燃的概率不同，这是由于不同的生产厂家其生产工艺过程存在一定的差异，在生产过程中的工艺控制也有所不同，因此，也造成带进灭弧室内的微粒数量有较大的差异，这必然对试验的统计结果产生明显的影响。

2）在试验中曾经发现这样的现象，用同批的灭弧室装配在断路器上进行切电容试验，结果其中的一台反复发生重燃击穿，甚至将在别的断路器上已经通过试验的灭弧室调换过来也不行，最后发现装配时灭弧室的导电杆不很正，经调整装配使导电杆对正后，最终顺利通过了试验。因此，断路器的装配质量对重燃率的大小有很大的影响。

3）试验中发现重击穿概率随着投切次数的增加而减少，在投切初始的几次，出现重击穿的概率较大，随着投切次数的增加重击穿的概率明显减少，这是管子内部可活动性的杂质微粒被烧掉，微粒数目逐步减少之缘故。在大量的试验中发现断路器的分合闸速度对试验结果有影响，因为分闸速度太大将会产生较大的分闸弹振，合闸速度太大将会产生较大的合闸弹跳，这些操作都将会使滅弧室内的微粒由粘附性的变成运动性的，将导致在试验过程中的重击穿发生。

4 减少重燃率应采取的措施和对策

1）完善和控制灭弧室生产过程，从零部件制造和生产工艺方面减少管内微粒的数量

在生产过程中，保持良好的真空卫生和工作习惯，有效控制操作间内的空气湿度和空气中悬浮微粒的数量；科学组织生产，使灭弧室的部件或触头加工出来后尽量减少存放时间，及时装配进炉，减少零部件氧化、污染的几率。在金属零件的加工过程中，尽量避免和祛除干净零件的毛刺；提高零件表面质量，保证零件的表面光洁度。

在整管装配前坚持对部件进行有效的超声波清洗，可以取得明显的效果；不断改进清洗工艺，使灭弧室内的微粒通过清洗尽量祛除干净。对灭弧室进行小电流老炼，可以利用电弧的高温祛除电极表面的一薄层材料，烧掉电极表面的毛刺，并使电极表面的气体、氧化物和杂质同时除去，起到清洁电极表面的作用，对灭弧室的电气性能有一定的提高。

2）提高断路器的设计质量和装配质量，控制其机械运动特性参数在合理的范围内。

断路器的设计应该合理，能够保证灭弧室动导电杆安装对正垂直，并易于对其进行调整。 断路器的装配质量应该得到可靠的测量和良好的控制，操动机构的合闸输出功与分闸输出功比较合适，其分、合闸速度应该调整在合理的范围内，使分闸弹振和合闸弹跳尽可能小。有时候虽然断路器已经定型，操动机构的输出功率也一定，其它装配状态良好，但偶然也会出现分闸弹振或合闸弹跳大，无法调下来的情况，这时可能与缓冲系统的油压或油的黏度有关，也可能与断路器框架的整体形位公差的控制失控有关。

真空开关在装配完成后进行一定次数的空载操作，可以稳定开关的机械参数；并对开关整体进行适当的电压和电流老练，可以减少灭弧室内新产生的毛刺，降低真空断路器投切电容器组的重燃率。真空灭弧室作为真空断路器的“心脏”，它对控制真空电弧完成导体和绝缘体之间的开关作用的转换起着极其重要的作用，对于能否成功投切电容器组起着重要的作用。

参考文献

[1]李电,金百荣,洪金琪,秋勇.真空断路器投切电容器组性能的现状与对策[J].高压电器,2003.

[2]陈锦清,李端姣.真空断路器投切电容器组试验验证[J].广东电力,2002.

电容器与电容教学设计 篇4

物理师范三班

沈亚南

*** 课型：新授课

课时：一课时

教材分析

《电容器、电容》是高考的热点，是电场一章的重点和难点，在教材中占有重要地位。它是学完匀强电场后的一个重要应用，也是后面学习交流电路（电感和电容对交流电的影响）和电子线路（电磁振荡）的预备知识，在教材中起承上启下的作用。学情分析

通过这一堂课的教学，让学生知道电容器的结构，明确电容器的作用，了解电容器的工作方式，重点掌握电容器的电容概念，知道它们与电量、电压无关。教 学 目 标

（一）知识与技能

1、知道电容器以及常用的电容器。

2、理解电容的定义式C=Q/U，并会进行有关的计算。

3、知道平行板电容器的电容与什么因素有关。

（二）过程与方法

通过本节教学，培养学生的科学研究能力、实验观察能力和抽象思维能力

（三）情感态度与价值观

电容器两极板带等量异种电荷，体现物理学中的对称美；渗透了事物的本质由自身的因素决定，即内因决定，不由外因决定的观点 教学重点、难点

电容的概念及决定电容大小的因素

电容的概念，电容器的电量与电压的关系，电容器的充放电过程 教 学 方 法

类比法、实验法探究、讲授、讨论、练习教 学 活 动

（一）引入新课

前边我们知道两块平行金属板间的电场是匀强电场，今天我们继续学习一种类似于平行金属板构造的元件——电容器。

（二）进行新课

1、电容器

教师：出示电容器示教板，放幻灯，使学生仔细观察，找出电容器的共同点，下一定义。

学生总结，教师评析，得出电容器的概念：

电容器：任何两个彼此绝缘又相隔很近的导体，组成一个电容器。［指出］前面提到的平行板电容器就是一种最简单的电容器。下面以平行板电容器为例来学习有关电容器的一些基本知识。

（1）充电：电容器两板分别接在电池两端，两板带上等量异种电荷的过程。（2）放电：充了电的电容器的两板用导线相连，使两板上正、负电荷中和的过程。

［指出］两过程分别有短暂的充电电流，放电电流。

讨论：充电后两板间有了电场，具有电场能，你能分析一下充电、放电过程能量如何转化？

［学生分析得］充电：电源能量→电场能；放电：电场能→其他形式能 ［指出］电容器所带电荷量：每个极板所带电荷量的绝对值.［过渡］电容器是容纳电荷的容器。一个电容器容纳电荷的本领如何描述呢？用电容器所带电荷量描述吗？

2、电容

［问题］甲电容器两板各带2 C电量，板间电压为2000 V，乙电容器两板各带3 C电量，板间电压为4000 V，能否说乙电容器容纳电荷的能力大呢？

［学生讨论得］不能。电容器所带电量越多，板间电压越大。对上述问题，不能在电压不同这种不对等情况下比较电量。应在相同电压下讨论。可取1 V电压下对比它们的电量。

［学生动手计算］甲： 乙：，所以甲容纳电荷的本领大。

［学生总结］可用电容器所带电量与两板间电压的比值来描述电容器容纳电荷的本领。

教师指出：引入一个新的物理量——电容来描述。

［投影］电容器所带电荷量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，在数值上等于使两板间电势差为1 V时电容器所带电荷量。

［提醒学生］这是比值定义法定义的。［问题］C由Q、U决定吗？

［学生思考回答］C不由Q、U这些外界因素决定，因为引入C是描述电容器容纳电荷本领的，是电容器本身的特性，故C由自身条件决定。

［板书］ 定义式：，C不由Q、U决定

Q=CU，Q由C、U决定 U= Q/C，U由Q、C决定

物理意义：电容是表示电容器容纳电荷本领的物理量。单位：法拉 符号：F 1F=1 C/V 1 F=106μF=1012pF ［引导学生类比理解］ 电容器 水容器 ↓ ↓

容纳电荷的能力 容纳水的能力 ↓ ↓

单位电压电容器所带电量 单位深度水容器所带水量（体积V）↓ ↓

（横截面积）↓ ↓

确定的电容器C确定 确定的水容器S确定 即：C由电容器自身决定 即：S由水容器自身决定 ［问题］那C由电容器自身的哪些因素决定？

3、平行板电容器

［介绍］静电计：测量电势差。它的金属球接一导体，金属外壳接另一导体，从指针的偏角可测出两导体间的电势差。

［演示］将平行板电容器的一板A固定于铁架台上且与一外壳接地的静电计的金属球连接，手持有绝缘柄的板B，将B板接地，用电池组给电容器充电后断开电源，将B靠近A，静电计指针偏角反映A、B两板间电势差。

［现象］指针偏角减小。

［引导学生分析］给电容器充电后断开电源，电源不再继续对电容器充电，同时也没有导线将两板相连，电容器也不会放电.即此时，电容器所带电荷量不变。

［学生分析现象］根据，∴Q不变而U减小，∴C增大.即d越小，C越大。［告知学生］精确实验告诉我们，C和d成反比。［演示］减小两板正对面积。［现象］指针偏角偏大。

［学生分析］由，S越小，U越大，C越小。［告知学生］精密实验表明：C与S成正比。［演示］B板不动，在两板间插入一块电介质板。［现象］指针偏角减小。

［学生分析］板间插入电介质，U减小，由，则C增大。

［告知学生］板间充满某种介质时，C会变为板间为真空时的若干倍，这一倍数叫这种介质的介电常数，用ε表示。精确实验表明C与ε成正比。课本中给出几种电介质的介电常数。

［指出］电容器的电容是由两个导体的大小和形状，两个导体的相对位置及极板间的电介质决定的。

［引言］精确实验可得电容器的决定式。［出示板书］ 决定式：（平行板电容器），式中k为静电力常量。

说明：真空中介电常数，充满某种介质时，电容变大为真空时的 倍，是一个常数，与介质的性质有关，称为介质的相对介电常数。

所以上式又写为：

4、常用电容器

［出示电容器示教板］说明电容器从构造上看，分固定电容器和可变电容器。［投影片出示问题］让学生围绕问题看书。①电解电容器的电容为什么一般较大？ ②可变电容器通过改变什么因素来改变电容？

③课本图1.7－5甲、乙的电容器上写着两个数字，它们各表示什么？ ［学生答］

①因其介质为很薄的一层氧化膜，所以二极板可相距极近，所以电容值大。②正对面积。

③一个是电容值，一个是额定电压值。加在电容器两极上的电压超过某一值（击穿电压）时，板间电介质被击穿。额定电压应小于击穿电压，电容器工作时的电压不应超过额定值。

［指出］电容值及额定电压值是电容器的两个重要参量。使用前，应看清它的这两个参量才能正确使用。其他电器元件也有它的参量，学生应养成使用前先了解它们的参量的习惯。 电解电容器的正负极不能接错。如课本图1.7－5乙中的电解电容器两个引线一长一短，短者为负，使用时注意区分。

让学生注意各种电容器的表示符号。

（三）课堂总结、点评 通过本节学习，主要学了以下几点：

1、电容器的充电：电容器与电源相连，电源能量→电场能 电容器的放电：电容器与导线相连，电场能→其他形式能

2、电容：描述电容器容纳电荷的本领。，C不由 Q、U决定，C由、S、d电容器自身因素决定。

3、学到了一种处理问题的方法：遇到不易理解的问题可以用熟知的东西类比理解

作 业 教 学 后 记

电容器虽不属本章教学的重点，但近年高考中平行板电容器的命题频率较高，且本章在高考考查中最频繁的带电粒子在匀强电场中的运动，其中的匀强电场一般就采用平行板电容器带电后产生。所以电容器这一节的教学也很关键。

真空电容 篇5

课题：

《电容器、电容》 说课人：倪向新

一、教材分析

《电容器、电容》是高考的热点，是电场一章的重点和难点，在教材中占有重要地位。它是学完匀强电场后的一个重要应用，也是后面学习交流电路（电感和电容对交流电的影响）和电子线路（电磁振荡）的预备知识，在教材中起承上启下的作用。

从知识上要求学生了解电容器的构造、作用，明确电容器的两种工作方式，掌握电容的概念，并会用它们解决简单的问题。培养观察、分析、推理、空间想象、动手、语言表达等多种能力。根据所教学生的实际情况及所用的教材确定冲、放电的过程的建立为难点。

二、教材处理

新教材中《电容器、电容》一节把电容器的概念和平行板电容器两部分内容编排在一起，形成两个重点,课堂容量大，难点集中，考虑到学生的实际情况（基础差、能力低、空间想象能力差、注意力不集中的特点）在尊重教材，又不拘泥于教材的原则下,大胆进行改革，把教材的第二部分内容《平行板电容器》的典型例题放到了下一节进行，从而使本节内容紧凑、容量适中、难点分散重点突出。

对电容器带电量与两极间电压成正比这一结论，教材是直接硬灌给学生的，不宜于学生接受，我从网上下载了“冲、放电模拟演示实验”及“平行板电容器的电容与哪些因素有关的演示实验”，弥补了教材的不足，让学生通过描点，画线，亲自探索出电量与电压的关系，顺其自然引入电容的概念，从而掌握比值法定义物理量的方法，不仅易于消化，而且调动了学生的积极性，巩固了重点突破了难点。

对电容器的冲放电过程教材说的过于简单，加上内容抽象，微观运动又无法演示，学生接受困难；而这部分内容又是后面学习电磁振荡的基础，为突破难点，不仅用实物演示，还采用了计算机模拟，让学生亲眼看到了电子的运动过程为后面教学铺平了道路。

对电容器的构造教学，让学生亲手扒开电容器，使学生感到可信，通过动手实验，本来不易于接受的较为陌生的电容器构造，一下变清楚了，使学生认识到就是前面讲过的两块平行金属板，使学生认识到物理知识与生活的密切关系，激发学习兴趣

整节课始终尝试以学生为主体、教师为主导、实验为主线，计算机多媒体的应用使动态的微观世界真的动了起来，与传统的教学方式形成了鲜明的对比。

三、教学方法

为突出重点、分散难点，根据教育心理理论，我在教学中采用了以下两种教学方法： 1> 动静结合。利用演示实验和计算机模拟来调动学生，使学生主动学习，在愉快的气氛中获取知识，即为“动态”。教师适时设疑使学生静心思考，即为“静态”。整节课始终处于一种动静交替的节奏之中。2>教学方法采用了教师启发点拨与学生探索分析想结合。主导与主体相结合。对电容器电容公式的推导，让学生自己探索电量与电压的关系，教师引导得出电容器的公式，体现教师主导、学生主体的原则。沿用传统教学手段，又用了计算机、投影仪等现代化教学手段，两种教学手段并用，既激发了兴趣，又增大了课堂容量，又提高了课堂效率。

四、教学程序

通过演示感应起电机演示，使学生观察到两种不同的放电情况，教师顺势指出：“出现这两种情况与这两个大瓶子有关，它们是什么？有什么作用呢？”“其实它就是莱顿瓶，是一种存储电荷的装置，现在叫电容器”这正是学生脑海中想问的问题，教师顺其自然导入新课。为激发学生的求知遇，用洗衣机电机教具展示有无电容器电机启动情况的不同（无电容器电动机不转，只有用手推才可转动，而电容器加上后动机可以自动转动），使学生明确电容器的重要作用，为新课教学作好铺垫。具体教学步骤：

1）、首先，学生动手实验，把开电容器展示电容器的构造，2）、演示电容器的作用，引导学生得出“电容器可以充当电源。”从而建立电容器具有存储电荷的作用。

3）、根据上面讲过的实验，指出“使电容器带电这一过程叫充电，使电容器失去电荷的过程叫放电”，接着利用模拟实验演示充电、放电过程，从而建立起电容器的两种工作方式的模型。从而突破教学难点。

4、电容器的电容概念的建立，我利用计算机模拟实验演示电容器的带电量与电压的关系，让学亲自画出 它们的关系曲线，引导学生得出电容定义式，为巩固这一概念，又进行了电容器与水容器的对比说明，从而巩固了电容与电量、电压无关的结论

5、平行板电容器的电容与哪些因素有关的演示实验，让学生展开讨论，并定性的得出电容的决定式。

五、反馈练习

根据学生底子差，由浅入深，循序渐进，确定练习内容。

六、归纳总结

让学生知道电容器的结构，明确电容器的作用，了解电容器的工作方式，重点掌握电容器的电容概念，知道它们与电量、电压无关。

存储电荷

2）放电

2）定义式

七、板书设计

电容器、电容

一、构造

三、工作方式

四、电容

二、作用

1）充电

1）意义

2)放

理论真空和极限真空的概念区分 篇6

其实这两个概念相差很远，只是有几个同事都问过我同样的问题，所以干脆写几句。

所谓“理论真空”就是指最理想的真空状态，比如，某密闭容器中一个气体分子都没有，气体压力绝对等于零，这种状态就是最理想的真空状态，这就是平常说的“理论真空”，仅在理论上存在，实际上不可能存在。

“极限真空”完整名称是“极限真空度”，是指微型真空泵能达到的最大真空度。比如，某台抽气能力很弱的微型真空泵，它经过无限长的时间也只能把密闭容器内的气体压力由常态的100KPa降到95KPa，那么95KPa就是这台泵的极限真空度，比如成都气海公司生产的PM950.2。再比如，有一台抽气能力很强的微型真空泵，它可以把气压由100KPa降到10 KPa，那么10KPa就是这台泵的极限真空度，比如成都气海公司生产的VCH1028。

真空电容 篇7

真空断路器由于具有体积小,容量大、寿命长、可靠性高等优点,被广泛应用于低压与中压的诸多领域[1]。真空断路器灭弧室内的真空度由于运输、 安装、 运行等原因而降低,这会直接影响断路器开端能力和耐压水平,对电力系统运行造成安全隐患,甚至酿成事故[2]。国内统计资料表面,真空断路器的开断与关合事故比例较高,真空度不足是主要原因, 每次真空断路器事故平均损失电量达数百万千瓦时,造成重大的经济损失[3]。根据国家规定, 考虑到断路器分断时灭弧性能的需要,真空度应不高于1.33×10-2Pa [4],才能够保证真空断路器安全运行。真空灭弧室真空度的检测方法分为离线检测和在线检测两类。真空断路器的离线检测方法主要包括:观察法,电弧电压法,火花计法,高频放电法,工频耐压法,局部放电检测法,X射线法和磁控放电法等[5,6]。但离线检测方法试验复杂,无法做到即坏即修,耗费人力、财力和时间。真空度在线检测的主要方法有:光电变换法、局部放电发[7]、悬浮电极放电间隙法[8]、检测自闭力的平衡弹簧与千分表法[9]等。

耦合电容法[10]由于具有成本低,灵敏度高,不易受周围环境影响等优点成为目前主要的真空度在线检测方法之一。但电场传感器的插入不可避免的会影响到灭弧室的电场分布,尤其是在畸变较为严重的感应电极附近电场处误差较大,为电网运行带来安全隐患。若能够消除耦合电容式电场传感器对灭弧室的电场影响,耦合电容式不失为一种有效的真空在线检测方法。

为了研究耦合电容式传感器对灭弧室电场分布的影响,本文通过使用有限元分析软件ANSYS,求解时采用不完全乔列斯基分解共扼梯度法(ICCG法)[11]对加入传感器后不同距离下灭弧室周边电场进行分析, 提出消除耦合式电容电场传感器对真空度检测安全隐患的对策,为断路器安全运行,防止事故重复发生起到指导作用。

1 耦合电容法

耦合电容法是根据局部放电测量原理所提出的一种在线监测方法,如图1所示为耦合电容法测量原理和等效电路。带电触头、屏蔽罩、探测电极分别构成了图1所示的C1、C2分布电容,C2是耦合电容。当灭弧室正常工作时,屏蔽罩上不带电荷,当真空度下降引发带电触头与屏蔽罩之间的耐压强度下降。屏蔽罩与电极之间放电会使灭弧室内屏蔽罩带有一定量的静电荷。而屏蔽罩和大地之间的工频电场也随之发生变化,当工频电压升到一定值时,等值电容Cl被击穿放电,即图1(b)中的间隙G被击穿,这就使得电极电容C2和耦合电容C3构成的放电回路中的电荷重新分布,同时在M端经光电变换脉冲输出一个脉冲。从而检测灭弧室内真空度。屏蔽罩的交流电位的有效值与真空度之间的关系曲线,如图2所示。

由于C1和C2均远远小于C3,故而该电极的电位接近于地电位。因此,电场感应电极的插入会影响灭弧室周边电场分布。

2 三维电场数学模型的建立

三维电场的拉普拉斯方程的边界问题为

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第一类边界条件Γ1:φ=φ0 (1)

第二类边界条件Γ2:undefined

式中,为待求电位,Ω为求解区域, n为边界外法向分量。

所对应等价变分问题:

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Γ1:φ=φ0 (2)

通过有限元插值技术,可得泛函公式:

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矩阵[K]e元素的一般可以表示为如下所示

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将整体坐标转换为局部坐标

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式中[J]为雅可比矩阵,通过极值泛函取得极值的必要条件,可得到有限元方程组

[K][ϕ]=[0] (6)

式中,K是n×n阶刚度矩阵,ϕ是节点电位矩阵。

对于方程组的求解,在ANSYS软件中采用ICCG法求解以上三维数学模型,不但可以减少占用过多计算机内存,减少计算时间,提高仿真计算准确度,最终得到灭弧室周边电场的数值解,并通过通用后处理器得到灭弧室周边电场强度分布矢量图。

3 电场计算及结果分析

耦合电容式电场传感器对灭弧室周边电场有限元分析流程,如图3所示。在整个仿真计算中,建模、电场数值仿真和后处理系统都是相辅相成的。各个流程有效计算对于仿真结果准确度有直接影响。

3.1 计算模型简化

本文计算模型是依据成都旭光电子股份有限公司所研制开发的真空断路器图纸及相关参数,对灭弧室周边电场进行电场仿真。计算模型如图4所示。

可以从图中看出真空断路器结构复杂。由于真空断路器的结构是对称的,可将断路器简化为单相断路器,通过分析单相断路器便可知其整体的电场分布。灭弧室外面的绝缘部分、弹簧操动机构和支架以及灭弧室内的屏蔽罩,喷口等形状不规则都会对灭弧室电场产生一定的影响,同时过多的部件将需要考虑很多边界问题,断路器存在很多有尖锐的角度的面,在利用有限元软件ANSYS剖分网格时会使计算复杂化,占用大量计算机内存和时间,而其结果精确度并没有太大提高。所以能够单纯计算电场传感器对灭弧室周边的电场影响,将真空断路器简化,忽略其它元件对电场的影响。

运用三维设计软件SolidWorks建立断路器的计算模型并进行简化。通过SolidWorks和ANSYS之间的接口,将计算模型导入ANSYS软件中进行电场有限元分析。

3.2 电场数值求解

电场数值求解分为三个部分:前处理模块,分析计算模块,后处理模块。

前处理模块主要有两个内容:实体建模和网格剖分。

(1)实体建模。

断路器为三维不规则模型,由于需要分析断路器整体电场分布,所以需要创建周围环境模型,用ANSYS在原点建立一个长宽高均为0.4m的立方体,将断路器包围在里面,立方体内为空气。真空气体作为灭弧绝缘介质,设置其相对介电常数为1,屏蔽罩为环氧树脂材料,其相对介电常数为3。

(2)网格剖分。

在三维电场优化计算的过程中,网格划分质量的好坏对计算精确度有很大的影响。网格太细虽然会有比较好的精确性,但是因为网格太密太细,会占用大量的计算机内存和时间,而电场强度准确性没有显著提高,根据实际情况考虑,激活SmartSizing,设置自由网格单元粗细程度为2。图5为计算区域的三维划分图。

分析计算模块就是进行电磁场分析,施加负荷在实体模型上(加载在面上)。计算中对灭弧室整体施加6kV高电压,支架接地加0V低电压。

后处理模块是将计算结果以图形方式对矢量进行显示。可得到灭弧室周边电场强度矢量图和插入耦合电容式电场传感器后不同距离下的灭弧室周边电场强度的矢量图。如图6为无电场传感器与有电场传感器下灭弧室周边电场强度矢量对比图。可以清楚看到在加入传感器后,灭弧室周边电场有明显变化。无传感器时,灭弧室周边电场强度最大约为85403kV/cm,而有传感器时,灭弧室周边电场强度最大约为322728kV/cm。图中电场强度分布中可以看出中间触头位置下方电场场强变化很大。

图7-12分别给出了距离为20mm,30mm,40mm,50mm,60mm,70mm的灭弧室周边电场强度矢量图。

3.3 结果分析

当灭弧室与传感器距离为20mm时,可以从图中看出传感器周围的电场强度达到355484kV/cm,与无传感器时比较场强明显增大许多,由于传感器与灭弧室距离很近,使电场强度过大,容易发生电晕现象,所以传感器与灭弧室距离为20mm并不合适,对真空断路器运行具有安全隐患。

当灭弧室与传感器距离为30mm时,从图中可以看到虽然传感器周边有明显电场变化,达到322728 kV/cm。虽然与距离为20mm的相比较,场强大小有所下降,但场强与无传感器相比仍然较大,仍然有可能发生电晕现象,影响断路器运行。

当灭弧室与传感器距离为40mm时,从图中可以看出与距离为20mm、30mm相比,传感器周边场强下降更加明显,传感器周边最大场强为2353604 kV/cm。与无传感器相比场强变化也减小。可以看出当灭弧室与传感器距离逐渐增大时,传感器周边场强与距离成反比,场强逐渐减小。

当灭弧室与传感器距离分别为50mm,60mm,70mm时,从图中可以看出与距离为20mm、30mm、40mm的场强相比较,传感器周围的场强已无太明显的变化。传感器周边最大场强分别为197255 kV/cm,180912 kV/cm和166382 kV/cm。可见距离越大,场强影响已越来越小。

灭弧室周边场强变化如表1所示。根据表1所绘制的灭弧室周边场强变化如图13所示。

可以看出距离20mm到50mm之间,灭弧室周边场强有明显下降,之后逐渐趋于平稳。通过距离范围为50-70mm和无传感器的电场强度矢量图相比较,可以看出加入传感器后灭弧室周边电场发生了一定的变化,可知空气的起始电晕场强为30 kV/cm(峰值),所以认为场强在20 kV/cm以下时,即可保证高压带电部位不会出现电晕放电。如果继续增大灭弧室与传感器的距离,真空度测量将会产生较大误差。因此当传感器插入到断路器时,保持灭弧室与传感器的安全距离为50-70mm,可避免产生电晕等现象危害断路器运行,而且仍能够保证传感器准确测量真空断路器真空度。

4 结束语

本文利用ANSYS软件对耦合电容式传感器在不同位置时对灭弧室周边的电场影响分析,通过本文的研究工作, 可得出如下结论:

(1)有限元法是计算三维电场的有效方法之一, 它对于参数复杂,或者非线性问题都能够清晰展现出计算区域中场强的变化规律。

(2)由ANSYS软件仿真可知,保持灭弧室与传感器的安全距离为50-70mm,可避免产生电晕等现象危害断路器运行,而且仍能够保证传感器准确测量真空断路器真空度。

(3)通过对真空断路器三维电场的计算与分析,了解了耦合电容式传感器对灭弧室真空度检测的安全隐患,对真空度检测方法的改进提供了理论依据,确保电力系统稳定运行。

由于篇幅有限,将来可通过对灭弧室与传感器距离产生电场误差的线性或非线性的规律,进行自适应的滤除干扰的研究,对灭弧性能有进一步了解。

摘要：真空断路器是电器设备的保护和控制的重要开关设备。灭弧室真空度会随着真空断路器运行时间而逐渐降低,影响断路器正常工作,所以需要精确观测其变化情况。耦合电容式作为主要的真空度在线监测方法之一,可以有效地测得灭弧室真空度变化。然而电场传感器的插入不可避免的会影响到灭弧室周边电场分布,加大真空度检测误差,从而对电力系统运行造成安全隐患。通过有限元分析软件ANSYS,对加入传感器后不同测量距离下的灭弧室周边电场进行仿真计算。仿真结果表明灭弧室与传感器安全距离范围为50-70mm之间时,对周边电场影响最小。并根据模拟数据分析结果,为消除耦合式电容电场传感器对真空度检测安全隐患,提供了理论依据。

关键词：耦合电容式,电场传感器,真空度,场强

参考文献

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真空电容 篇8

1.该实验是一个静电实验，对实验装置（平行板电容器和静电计的防漏电性能）、实验环境（周围空气的湿度）都有着极高的要求，一般课堂上很难看到静电计的偏角发生明显变化，从而使演示效果大打折扣，甚至使好多老师望而却步进而放弃该实验的演示。

2.课本通过观察静电计的偏角大小来间接反映平行板电容器的电容变化，使观察者的重点有所偏移；同时学生对静电计工作原理（静电计的偏角大小可以反映平行板电容器两极板间的电压）的理解也存在很大困难，这就大大增加了学生对该实验的理解难度，对学生的思维能力是一个很大的考验。

3.由于无法获取电容的具体数值，课本对影响电容大小因素的探究停留在定性阶段；并且其定性研究的前提是电容器两极板带电量Q值恒定，而这一点在实际操作中是很难保证的。基于以上考虑，我对该实验尝试了以下改进：

一、第一次实验改进

1.自制U型木架，在其内侧开四条槽道，槽间距分别为3mm、6mm、9mm，用以实现对板间距的控制变量。

2.自制面积相同铝板两块，并在其中一块铝板上标有明显分界线，将其面积三等分，用以实现对正对面积的控制变量。

3.自制不同材质的绝缘板两块（面积比铝板稍大，以方便操作），用以实现对介电常数的定性研究。

4.引入数字万用表(型号DT9205N) ，用以实现对电容值的直接测量而不需要通过观察静电计的偏角来间接反映电容值的大小。同时也就实现了对电容值的定量记录。

数字万用表的使用在实现了对电容直接测量的同时大大降低了对实验环境的要求，从而使实验演示变得简单直观，容易实现；也正是其对电容值较为准确的测量，便于帮助我们找到电容与各个物理量之间的定量关系。综上，本次实验改进完成了变间接为直接、变难做为易做、变定性为定量的转变，大大降低了演示难度，达到较好的演示效果。然而本次改进仍有不足：

1.所开槽道是固定的间距，使得铝板之间的板间距只是在3mm、6mm、9mm之间调节，不能实现连续可调，且每次变换槽道都需要将铝板移进移出，使演示变得繁琐；

2.数字万用表并非电容专用表，对应测量电容档位可调范围较小，所测电容值存在较大误差。鉴于以上考虑，我又对其进行了再次改进。

二、第二次改进

1.将实验室中常见的光具座加工，使其支架长度符合本次改进尺寸；将一块铝板固定于滑块上(先将铝板固定于游标卡尺上，使铝板平面与游标卡尺可调方向垂直，再与滑块固定，使铝板平面与滑杆平面平行，该铝板充当动片角色)，充分利用其侧面的标尺以实现正对面积的连续可调和控制变量目的。

2.因为所用铝板面积较小，根据可知要想测得较为明显电容值应使板间距不能太大(本次试验控制在1cm以内)。游标卡尺（双缝干涉演示仪的镜头）的使用实现了板间距的调节实现了连续微调和定量研究目的，是该实验较为巧妙之处。

3.专业数字电容表(VC6013)的使用使准确测量电容值得以实现，大大提高了测量精度，使演示实验数据更具有说服力!

以上为笔者对该演示实验的再次改进，它将第一次改进中存在的缺陷弥补，在实际教学中达到了更好的演示效果并得到了组内同仁的广泛认可。

电容器案例(实录) 篇9

一、课案背景：

本节教材中介绍了电容器的功能与用途，通过简单介绍电容器的构造及原理，使学生认识到电容器有储存电荷的本领，同时讲解了电容的概念、定义式，以及电容器的电容与哪些因素有关．整个这一节的内容，联系到匀强电场的获得，可说是电场这一章的一个简单应用；也是后面学习LC振荡电路的必备知识，是学习交变电路和电子线路的基础。关于电容器的充放电现象和电容概念，是高中物理教学的重点和难点之一，又比较抽象，因此在教学中，可以多增设实验，让学生易于理解和接受，同时培养学生的实验观察能力和科学探究能力。

在讲解本节内容时，我通过实验演示将抽象的知识直观化、形象化，对于设计的实验：用拿掉电池的闪光灯仍能闪光使学生感受到电容器储存电荷的本领，让学生观察纸制电容器的构造，通过电流计显示充放电过程，并用实验演示电容器的电量和电压的关系；另外，借助了视频用于探索影响平行板电容器的电容的因素的研究。

二、教学过程实录与问题说明 ⑴引入：

[提问]生活中我们有很多这样那样的容器，比如：抽屉、盛水的容器等，那有没有可以容纳电荷的容器呢？让学生思考少许时间。

[展示照相机闪光灯，简单介绍一下闪光灯，并放入电池，打开开关] [提问]闪光灯指示灯亮后，拿去电池还能否闪光？学生一般回答：不能！[演示]拿去电池的闪光灯放电闪光。学生哗然！[讲解]引入电容器]闪光灯拿出电池还能放电，说明里面一定存在着特殊装置，可以存储电荷！[提问]闪光灯里面到底是什么样子的呢？为什么可以存储电荷？学生好奇！[讲解]我们从理论上先研究一下。

[问题说明]引入部分，采用了闪光灯，学生往往对拿去电池还能闪光这一现象大吃一惊，体会深刻，所以能更好地理解电容器的功能。

⑵电容器

① 电容器的结构

[展示平行板电容器一块极板] [讲解]这里有一块金属，底座是绝缘的，你可以让他带电吗？请个别学生回答。[学生回答]可以用摩擦、感应、接触带电体等方法。

[设问]从理论上来说，这样的装置存储电荷的效果怎么样？

[讲解]确实能存储电荷，但由于所带的是同种电荷，电荷间存在着排斥力，所以所带电荷量不会多且容易跑掉。

[展示平行板电容器两块极板，并使它们平行靠近]引发学生思考] [讲解]我们可以改进，用两块金属板试试。如果我们让两块金属板带上异种电荷，电荷间存在相互吸引力，那自然就可以使所带电荷量变多，并且保存时间变长。[讲解]实际生活中，我们就是利用这样的装置来容纳电荷，称之为电容器。[板书] 1．电容器：可以容纳电荷

[讲解]说明最简单的电容器的构造为两块相互靠近且互相绝缘的导体。[板书]（1）电容器的构成 [展示]日光灯启辉器内的纸制电容器，逐步展开并强调电容器的结构：两块极板，中间绝缘。

[问题说明]对电容器的结构部分，拆开了日光灯的启辉器，用事物投影进行展示，进一步巩固电容器结构部分的知识，达到物理和生活相联系，使学生进一步认识到生活中处处有物理。

②电容器的充放电

[展示]常用电路里的电容器。

[讲解]这些也是电容器，我们可以在收音机、电视机等常用的电器上发现它们。[讲解]就象刚才给闪光灯充电一样，我们可以用电池给电容器充电。[展示]一个常用电容器和一节电池，并用电容器两极接触电池

[讲解并提问]我们将电容器两端与电源两极相连，注意观察，你看到了什么？学生诧异！有的学生说道：什么也没看到啊。

[问题说明]引发学生兴趣，一种打破沙锅问到底的感觉

[讲解]刚才充电过程到底发生了什么，我们通过图片来看一下。[展示课件充放电图] [讲解]充电过程其实就是电荷发生了定向移动，使电容器两

极板带上了等量的异种电荷。

[讲解并引出实验]既然是电荷发生了定向移动，那就意味着

有电流产生，我们可以通过实验用电流计来看一下充电 电流。

[板书]（2）电容器的充放电 [实验一]演示电容器充放电 [课件展示实验电路图] [展示]准备好的演示该实验的简单实验装置。

[问题说明]实验装置装在电路示教板上，和电路图一一对应

起来，使看起来一目了然。

[用实物投影仪将电流计投影出来，增加可视性] [讲解]将一刀双掷开关打至b端，大家注意观察现象。[实验现象]电流计指针发生了偏转，然后返回。

[提问]大家看到了什么？学生齐声回答：指针发生了偏转。[讲解]指针发生了偏转，说明电源确实给电容器充了电。[学生发现指针回到了原处，存在疑惑] [提问]还看到了什么？

[学生疑惑，怀疑电路出了故障]有学生小声在说，电路是否坏了，没电流了？

[引导并讲解]就象闪光灯一定时间充满电一样，实际上说明电容器充电完成了，那就没电流

了。学生若有所思。

[问题说明]科学研究就是要有怀疑的精神，带着各种疑问突破各种疑点和难点。此处采用了

电容器充放电实验，使抽象的电流形象化。

[讲解]若开关打至a端，那将会发生什么呢？学生齐声回答：放电。[演示]将开关打至a端，发现指针向相反的方向偏转，而后返回。[提问]我们看到了放电电流，指针怎么又返回了呢？学生经过上面充电的引导，自然回答道：

放电完毕了。

[问题说明]有充电部分的铺垫，学生自然而然就将知识进行了迁移，意识到无电流是由于放

电完毕的原因。

[展示电容器充放电课件] [讲解]电容器充电的过程，使电容器两极板间产生了一个电场，从能的角度来说，充电过程

就是电池的化学能转化成电场能的过程，而放电过程就是电场能转化成电路中内能的过 程。

[说明]此处联系能量方面的物理知识，连接各种物理知识，对学生构建知识网络有很大帮助。

⑶电容器的电容 ① 电容的定义式 [紧接上个演示实验] [提问]对某一电容器，我想多充点电荷上去怎么办？

[问题说明]利用一个简单而有针对性极强的问题，很好地连接了电容器充放电知识和电势差

对电容器带电量两个知识点，使课堂教学一气呵成，形成一个整体。

[请个别学生回答]延长充电时间可以吗？

[根据上个实验，学生体会到充满电之后就无电流了，并且由于充电时间较短，能清楚地回答延长充电时间是不行的] [提问]那可以怎么办？少数学生提到改变充电电压

[展示实验电路，并继续引导]我们可以改变电路中的参数。绝大部分学生意识并回答道可以

用改变电容器两端电压的方法。

[问题说明]此处的处理方案，尽可能照顾到学生的知识能力，让学生感受到完全可以利用自

身已知的知识能力解决物理问题，提升学生的自信心，让普遍感觉物理较难的思想减退。

[很自然地引入实验二]电容器两端电压大小对电容器所带电荷量多少的影响

仪器同实验一

[第一步]用100微法电容器做

引导学生注意观察指针偏转角大小的变化，发现实验现象上大致可以看到电容器所带电 荷量与电容器两极板间电压成正比

[讲解]通过这种近似实验可以说明电容器所带电荷量与电容器两极板间电压成正比。[第二步]换用470微法电容器做（要换档，发现规律相同）

[问题说明]用两个电容器来做实验可以消除学生对实验存在偶然性的想法。[引导学生得出结论]

[问题说明]尽可能采用引导学生自身去得出结论的方法，而不是直接将结论交到学生脑中。

重视学生的物理体验。

[提问]从中可以得到什么结论？ [学生回答]两个结论：

1、不同电容器容纳电荷本领不一样

2、同一电容器容纳电荷量的多少和加在两极板间的电势差成正比。

[引出电容定义]（从结论2）引出电容定义：我们可以引入一个物理量Q/U来描述一个电容器容纳电荷本领的大小，用符号C表示。介绍单位，说明1法拉的物理意义。[讲解][（从结论1）进行与水容器类比]正象水容器

容纳水的本领与当前水的高度和容纳的水量无 关，只取决与容器本身一样，电容器容纳电荷 的本领与Q和U同样是无关的，我们可以通过 这条式子进行电容大小的计算，但决定电容器 电容大小的因素却来自电容器自身。

[问题说明]类比水容器，联系多种知识。

[类比E,U的定义] [讲解并引导提问]这种定义方法我们在之前也见过不少，比如？ [学生集体回答]场强E、电势差U [在黑板上书写场强和电势差定义式并讲解]对，正象场强和电势差的定义，我们可以用这条

式子去算E和U，但决定E和U大小的因素在电场本身一样，我们采用这种比值法来 定义电容C，但并不是说电容大小由Q和U来决定，而是由本身来决定。[提问]那由本身的什么因素来决定呢？

[说明]整个课堂教学中，一直很重视过程的连接，很自然又将问题引到下个实验。

[强化电容定义并引出下个实验]

②电容的决定式

[讲解]沿着从简单到复杂的物理研究思路，接下来我们从最简单的电容器——平行板电容器

开始，研究影响电容大小的因素。[拿出两块平行板，并展示] [引导猜想]什么因素（来自自身的因素）[学生回答]

1、两极板间距离

2、两极板正对面积

3、两极板中的电介质（未必能猜想出）

[讲解]这么多因素，我们就要采用控制变量法来做

[问题说明] 故意讲得慢，控制语言速率让学生回答出控制变量法，教师重复，增强意识。

[考虑到实验的难度和实验的难操作性，以及教学内容极多，时间的安排等方面，故采用了播放视频的办法]

[展示静电计和电容器连接的实验原理图] [讲解]由于仪器静电计内外分别与电容器两极板相连接，我们可以通过静电计指针偏转角的

变化定量地得到两极板间电压的变化。围绕原理通过U的变化来得到C的变化。[讲解并书写分析过程] U（偏转角度）变大，C变小 U（偏转角度）变小，C变大 [播放视频] [讲解]通过具体严密的实验我们可以得到以下结论 [板书]CSd

[讲解]其中为电介质的介电常数

[讲解]引入一个比例常数，严密的实验可以证明C与这些因素之间的关系为CS 4d[讲解]不同的电介质的介电常数是不一样的，我们规定真空的介电常数为1，空气稍大，其

他介质皆大于空气，大家来看各种不同电介质的介电常数。[展示]各种电介质的介电常数表 ⑷小结，练习（略）

板书设计

第八节 电容器的电容 1．电容器：可以容纳电荷（1）电容器的构成（2）电容器的充、放电

2．电容：描述电容器容纳电荷的本领大小（1）定义式：CQ(比值法定义)U612（2）单位：法拉 1F10F10pF

（3）影响平行板电容器电容大小的因素 公式CS，其中为介电常数，为静电力常量 4d3．常用电容器

三、反思与研究

本课案的教学过程特别重视学生实验技能的培养，重视知识得出的过程。从头到尾，非常注重各知识点的自然过渡，或采用简单问题过渡，或采取沿着学生思考的路线国度，可以说是一气呵成，连贯性特别强。课案中多处细节的处理采取了探究式的教学，注重了学生对物理的体验，也更进一步激发学生的物理兴趣。

对本课案的教学，更多的思考如下：

① 在实验二，也就是研究两极板电压对电容器所带电荷量的影响中，采取的是用最大放电电流来近似类比电容器所带电荷量。其实，严格来说这两者的关系还涉及到放电时间这一因素，这自然仅仅是一个近似的实验，实验结尾应当加以说明。

② 同在实验二中，准备更为合理和更为细致的做法应当是将最大放电电流和电荷量这两个量进行列表，通过实验得到数据，给学生留下思考余地，使得学生对电容的定义

Q有进C一步深刻的理解。

③ 在实验三，也就是在研究影响平行板电容器的因素实验中，涉及到静电计的使用，可能有学生会存在疑问：为什么不用电压表？所以要尽可能对此作出解释：静电计可以用来测量微小电压。通过该实验对因果进行说明的时候应将思考过程留在黑板上，例如：d变大变大U变大C变小，从而更深层次地训练学生的分析、推理能力。