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數(shù)字化實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)是一種全新的軟硬件一體化的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，它具有多類(lèi)型的傳感器、多通道的數(shù)據(jù)采集器、多樣化的自主操控平臺(tái)以及強(qiáng)大的函數(shù)圖象處理系統(tǒng)，具有測(cè)量呈現(xiàn)實(shí)時(shí)化、現(xiàn)象規(guī)律可視化、數(shù)據(jù)處理簡(jiǎn)單化的特點(diǎn)。利用好數(shù)字化實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，可以完成一些傳統(tǒng)器材無(wú)法實(shí)現(xiàn)的重要實(shí)驗(yàn)，也可以有效彌補(bǔ)一些傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)的不足，使實(shí)驗(yàn)效果更加明顯。下面就“探究電容器的電量與電壓的關(guān)系”來(lái)進(jìn)行說(shuō)明。人教版普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書(shū)物理第一章“靜電場(chǎng)”第八節(jié)“電容器的電容”重點(diǎn)介紹了一種重要的電學(xué)元件———電容器。筆者嘗試?yán)脭?shù)字化實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)探究電容器的電量與電壓的關(guān)系，并將實(shí)驗(yàn)過(guò)程和結(jié)果呈現(xiàn)出來(lái)。筆者建議在“電容器的電容”教學(xué)中增加“探究電容器的電量與電壓的關(guān)系”這一實(shí)驗(yàn)，從而更好地理解電容器這一概念。

一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

用傳感器探究電容器的電量與電壓的關(guān)系。

二、實(shí)驗(yàn)器材

計(jì)算機(jī)、Edislabpro400數(shù)據(jù)采集器、電壓傳感器、電流傳感器、電源（實(shí)驗(yàn)臺(tái)上的直流輸出）、電容器（320μF）、電阻（1000Ω）、開(kāi)關(guān)（單刀雙擲）、導(dǎo)線等。

三、實(shí)驗(yàn)原理

利用電流傳感器測(cè)量放電電流隨時(shí)間的變化，并做出放電電流隨時(shí)間變化的圖象，其中放電電流圖線與橫軸之間所圍的面積就是放電電量，即電容器的帶電量。改變電壓，重復(fù)實(shí)驗(yàn)，并求出電量與電壓的比值，從而得出在電容一定的情況下，電容器的電量與電壓成正比的結(jié)論。

四、實(shí)驗(yàn)電路

實(shí)驗(yàn)電路如圖1所示，主要由充電電路和放電電路兩部分組成，通過(guò)單刀雙擲開(kāi)關(guān)控制選擇：扳到a，對(duì)電容器進(jìn)行充電，其充電電壓可以通過(guò)分壓電路進(jìn)行控制，并由伏特表讀出；待充電結(jié)束后，扳到b，電容器開(kāi)始放電，其放電過(guò)程通過(guò)電流傳感器實(shí)時(shí)測(cè)量，并直接輸入計(jì)算機(jī)進(jìn)行處理。

五、實(shí)驗(yàn)操作及數(shù)據(jù)處理

1.按圖1所示連接好電路，圖中電壓表、電流表分別用電壓傳感器、電流傳感器取代，傳感器通過(guò)數(shù)據(jù)線和數(shù)據(jù)采集器與計(jì)算機(jī)相連，并且在電源兩極之間并聯(lián)1個(gè)電壓表。2.進(jìn)入Edisla實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，選擇所用的電流傳感器、電壓傳感器，選擇合適的量程并進(jìn)行調(diào)零。3.先點(diǎn)擊“開(kāi)始”，再將單刀雙擲開(kāi)關(guān)扳到a，給電容器充電，待充電完畢后，再將單刀雙擲開(kāi)關(guān)扳到b進(jìn)行放電，最后點(diǎn)擊“停止”。4.在進(jìn)行上述步驟的同時(shí)，Edisla實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)生成充電、放電電流隨時(shí)間變化的圖象以及充電、放電電壓隨時(shí)間變化的圖象，如圖2所示。5.點(diǎn)擊工具欄中的“選擇”按鈕，在鼠標(biāo)為箭頭樣式的情況下，點(diǎn)按左鍵，拖動(dòng)鼠標(biāo)，松開(kāi)左鍵，可以選擇圖象中一定的區(qū)域。利用“數(shù)據(jù)分析”中的“積分”功能，可以很快得到圖線所圍面積（圖3、圖4），該面積即為電容器充電、放電時(shí)的帶電量，即電容器的帶電量Q。6.根據(jù)圖3、圖4所示的2次實(shí)驗(yàn)，可以列出數(shù)據(jù)表格1?？梢钥闯觯趯?shí)驗(yàn)誤差允許范圍內(nèi)，電量Q與充電電壓U之比為定值，它反映了電容器儲(chǔ)電能力的強(qiáng)弱，通常將其定義為電容器的電容，并由表1可得該實(shí)驗(yàn)所使用的電容器的電容約為354μF。

六、實(shí)驗(yàn)優(yōu)點(diǎn)

1.該實(shí)驗(yàn)是對(duì)傳統(tǒng)的電容器充放電實(shí)驗(yàn)的延伸和拓展。在傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)中，教師雖然可以通過(guò)燈泡或二極管的亮暗或電容器的火花放電來(lái)演示電容器的充電、放電現(xiàn)象，但是卻無(wú)法測(cè)出電容器所帶的電量，也不能探究出電量與電壓的對(duì)應(yīng)關(guān)系。因此，該實(shí)驗(yàn)填補(bǔ)了一項(xiàng)傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)的空白。2.只要選擇合適的電容器（電容較大的）與放電電阻（適當(dāng)大一些，如1000Ω），連接好電路，操作就會(huì)很簡(jiǎn)單，效果也非常好。因此，該方法值得各位同仁借鑒。