电容的电量与电压的关系教学演示仪制造技术

本实用新型专利技术电容的电量与电压的关系教学演示仪属于高中物理学中的电容的电量与电压的关系教学演示仪。包括完全相同的两个电容，和电压表V，其中一个电容连接有电压表V的为待测电容C1，另一个与待测电容C1并联，用于卸载待测电容C1电量的电容为平分电量的电容C2；还包括相互连接的三个电路回路：额定电压的充电回路、完全放电回路、平分电量回路。平分电量回路：C1和C2并联，C2与C1和发光二极管D2的连接用双刀双掷开关S2，C2选择与C1并联，或者C2选择与D2并联。优点：用两个相同电容充放的电压V变化教学演示方式，使学生可观察待测电容电压V减半的变化表示电量Q减半的变化，可观察两个相同电容的充放一次平分电量Q的现象。

Teaching Demonstrator of the Relation between Capacitance's Voltage and Voltage

【技术实现步骤摘要】
电容的电量与电压的关系教学演示仪
本技术属于高中物理教学演示仪，特别是高中物理学中的电容的电量与电压的关系教学演示仪。
技术介绍
电容器是一种常见的电路元件，《电容》是高中物理教学中一节重要的内容，但是教材中关于电容器的电量Q与电压U之间的关系，仅用“实验表明”这四个文字，就得到结论是什么，没有实际的“实验”方法或文字述叙的“实验”步骤，这样抽象的物理结论不利于培养的学生探究精神，激发学生的学习兴趣。
技术实现思路
本技术提供一种高中物理学中的电容的电量与电压的关系教学演示仪，即物理学中的电学公式Q＝C*V的电容C不变时，电量Q与电压V的变化教学演示仪。本技术的结构：1、电容的电量与电压的关系教学演示仪，包括完全相同的两个电容，和电压表V，其特征在于：其中一个电容连接有电压表V的为待测电容C1，另一个与待测电容C1并联，用于卸载待测电容C1电量的电容为平分电量的电容C2；还包括相互连接的三个电路回路如下：额定电压的充电回路：包括串联的待测电容C1、滑动变阻器R、发光二极管D1和充电开关S1，滑动变阻器R还接电源，发光二极管D1还并联有保护发光二极管D1的快恢复整流二极管D3。滑动变阻器R用于调节待测电容C1的电压值，最好把待测电容C1的电压值调节成2伏、4伏、8伏、16伏、32伏等整数，而且是2的整数倍，以便于演示观察测电容C1的电压成整数倍减少，以说明测电容C1的电量成整数倍减少。D1是发光二极管，显示电容器C1的充电过程；快恢复整流二极管D3能够保护发光二极管D1是因为：教学用的发光二极管其额定电压一般1.8-2.2伏，但本演示仪为方便演示待测电容C1的电压成整数倍下降，所以演示仪电源一般选用16伏或32伏。当演示仪电源用16伏或32伏时，发光二极管很易被损坏。而快恢复整流二极管的两端电压特点是可以稳定为一个低于电源电压的低电压值，如演示仪电源用16伏或32伏时，可以选用快恢复整流二极管两端电压稳定为1.5-2.0伏的快恢复整流二极管。由于快恢复整流二极管与发光二极管是并联连接，当演示仪电源用16伏或32伏时，则发光二极管的两端电压也稳定为1.5-2.0伏，使发光二极管两端电压保持在额定电压范围内，所以，快恢复整流二极管能够保护发光二极管。完全放电回路：平分电量的电容C2和发光二极管D2用双刀双掷开关S2并联，平分电量的电容C2并联有放电开关S3，发光二极管D2还并联有保护发光二极管D2的快恢复整流二极管D4。D2是发光二极管，显示电容器C2的放电过程；放电开关S3在闭合状态可把平分电量的电容C2中的电被完全释放干净。快恢复整流二极管D4能够保护发光二极管D2的原因同于上述的“快恢复整流二极管D3能够保护发光二极管D1是因为：……”。平分电量回路：待测电容C1和平分电量的电容C2用双刀双掷开关S2并联；两个开关状态：待测电容C1和平分电量的电容C2用双刀双掷开关S2并联，待测电容C1对平分电量的电容C2充电；或者平分电量的电容C2和发光二极管D2用双刀双掷开关S2并联，平分电量的电容C2放电。双刀双掷开关S2是双选其一导通的选择导通开关，具体是平分电量的电容C2选择与待测电容C1导通，或者平分电量的电容C2选择与发光二极管D2导通的选择导通开关。当平分电量的电容C2选择与待测电容C1导通时，待测电容C1向平分电量的电容C2充电，则平分电量的电容C2可获得待测电容C1一半的电量，待测电容C1的电压下降一半。当平分电量的电容C2选择与发光二极管D2导通时，并且放电开关S3断开，平分电量的电容C2的电通过发光二极管D2释放，发光二极管D2显示在放电；然后闭合放电开关S3，把平分电量的电容C2中的电完全释放干净。选用快恢复整流二极管D3、D4的目的是利用该二极管导通与截止的反映时间短，进一步保护发光二极管D1，D2。演示待测电容C1的电容量与待测电容C1两端电压的实验步骤：(1)如图接好电路图，放电开关S3断开；双刀双掷开关S2接b，使待测电容C1和平分电量的电容C2断开。闭合充电开关S1，发光二极管D1发光，表示电源E对待测电容C1充电。调节滑动变阻器R，可以改变充电电压的大小，使电压表V的最初读数为2伏、4伏、8伏、16伏、32伏等整数。发光二极管D1熄灭，表示待测电容C1最初充电过程结束。(2)保持放电开关S3断开、保持双刀双掷开关S2接b，将充电开关S1断开；(3)读出电压表的读数V1；(4)保持充电开关S1和放电开关S3断开状态；将双刀双掷开关S2的触头与触点a接触，用待测电容C1向平分电量的电容C2充电；(5)读出电压表读数V2，会发现V2＝V1/2；(6)保持充电开关S1和放电开关S3断开状态；将双刀双掷开关S2的触头与触点b接触，此时发光二极管D2发光，表示平分电量的电容C2放电。(7)保持充电开关S1断开，保持双刀双掷开关S2的触头与触点b接触，闭合放电开关S3，使平分电量的电容C2完全放电。(8)闭合放电开关S3断开，(9)重复步骤(4)、(5)、(6)、(7)和(8)，会发现V3＝V2/2；会发现V4＝V3/2……会发现Vn＝V(n-1)/2。因为Q＝C*V，在电容C不变的条件下，Q/2＝C*(V/2)。沿着这样的思想，我让一个待测电容C1带的电量Q，让另一个完全相同的、不带电的平分电量的电容C2与待测电容C1并联后再分开，结果待测电容C1的电压变为V/2，根据公式Q/2＝C*(V/2)，则待测电容C1带的电量变为Q/2。将平分电量的电容C2放电完毕后再和待测电容C1并联后又分开，则待测电容C1带的电量变为Q/4；重复上面的步骤，待测电容C1带的电量依次变为Q/8、Q/16、Q/32……。本技术的优点：用两个相同电容充放的电压V变化教学演示方式，使学生可观察待测电容电压V减半的变化表示电量Q减半的变化，用滑电变阻器R调节待测电容C1的初始电压值便于教学观察待测电容电压V减半读数；用发光二极管D2便于教学观察平分电量的电容C2放电现象；放电开关S3将平分电量的电容C2的电彻底完全放完，使待测电容电压V减半的读数更精确。根据公式，电量Q＝C*V，在C不变时，用可演示的V变化表示Q变化，以证明电量Q的存在。并用两个相同电容的充放一次降压一半的实验，可观察两个相同电容的充放一次平分电量Q的现象。附图说明图1是本技术的电路图。具体实施方式实施例1、电容的电量与电压的关系教学演示仪如图1，电容的电量与电压的关系教学演示仪，包括完全相同的两个电容，和电压表V，其特征在于：其中一个电容连接有电压表V的为待测电容C1，另一个与待测电容C1并联，用于卸载待测电容C1电量的电容为平分电量的电容C2；还包括相互连接的三个电路回路和两个开关状态如下：额定电压的充电回路：包括串联的待测电容C1、滑动变阻器R、发光二极管D1和充电开关S1，滑动变阻器R还接电源，发光二极管D1还并联有保护发光二极管D1的快恢复整流二极管D3；完全放电回路：平分电量的电容C2和发光二极管D2用双刀双掷开关S2并联，平分电量的电容C2并联有放电开关S3，发光二极管D2还并联有保护发光二极管D2的快恢复整流二极管D4；平分电量回路：待测电容C1和平分电量的电容C2用双刀双掷开关S2并联；两个开关状态：待测电本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.电容的电量与电压的关系教学演示仪，包括完全相同的两个电容，和电压表V，其特征在于：其中一个电容连接有电压表V的为待测电容C1，另一个与待测电容C1并联，用于卸载待测电容C1电量的电容为平分电量的电容C2；还包括相互连接的三个电路回路和两个开关状态如下：额定电压的充电回路：包括串联的待测电容C1、滑动变阻器R、发光二极管D1和充电开关S1，滑动变阻器R还接电源，发光二极管D1还并联有保护发光二极管D1的快恢复整流二极管D3；完全放电回路：平分电量的电容C2和发光二极管D2用双刀双掷开关S2并联，平分电量的电容C2并联有放电开关S3，发光二极管D2还并联有保护发光二极管D2的快恢复整流二极管D4；平分电量回路：待测电容C1和平分电量的电容C2用双刀双掷开关S2并联；两个开关状态：待测电容C1和平分电量的电容C2用双刀双掷开关S2并联，待测电容C1对平分电量的电容C2充电；或者平分电量的电容C2和发光二极管D2用双刀双掷开关S2并联，平分电量的电容C2放电。

【技术特征摘要】
1.电容的电量与电压的关系教学演示仪，包括完全相同的两个电容，和电压表V，其特征在于：其中一个电容连接有电压表V的为待测电容C1，另一个与待测电容C1并联，用于卸载待测电容C1电量的电容为平分电量的电容C2；还包括相互连接的三个电路回路和两个开关状态如下：额定电压的充电回路：包括串联的待测电容C1、滑动变阻器R、发光二极管D1和充电开关S1，滑动变阻器R还接电源，发光二极管D1还并联有保护发光二极管D1的快恢复整流二极管D3；完全...

【专利技术属性】
技术研发人员：周昌鲜，张生文，张艺苓，陈丰波，
申请(专利权)人：周昌鲜，张生文，张艺苓，
类型：新型
国别省市：四川,51