对实验“用静电计测量电容器电势差”的思考

1.实验教学中的问题

高中物理教材中一直保留着“用静电计测量已经充电的平行板电容器两极板间的电势差”这一演示实验，实验通过控制变量能够很直观的看到：随着电容器电容的变化，静电计指针会发生偏转，即电容器的电压发生了变化，它与学生通过公式己，一Q/C推导出的结论完全一致。但在教学过程中我们发现，几乎每一个学生在学习后都不满足于仅了解电容器电压随电容变化的规律，而是对静电计及测量原理感到不解，产生的疑问大致在这样几个方面：①静电计与验电器的关系；②为什么测量时要把电容器的一个极板和静电计的外壳接地，如果不接地能否进行测量；③静电计的示数为什么就是电容器的电压。教材没有作相关介绍，这反而激起了学生的好奇心。笔者认为，问题涉及的原理并不复杂，教师只需作简单讲解就可帮助学生解开疑团，从而对这部分知识留下深刻印象。

2静电计的作用

2.1静电计是一种验电器

准确的说它是由验电器改造来的，指针张开的原因是静电斥力的作用，当静电计的金属球与电容器的一个极板相接后，通过导体轴连在一起的指针金属杆就带上了同种电荷，静电斥力会使指针偏转。

2.2静电计也是一个电容器

它是用指针作为电容器的一个极板，用底座作为另一极板；测量时分别把静电计与指针相连的金属球和电容器的一个极板连接，而把静电计的外壳和电容器的另一极板同时接地，这样，两个电容器就构成并联连接，而并联连接的电容器电压相等，所以静电计显示的电压就等于电容器两极板间的电压。用静电计的指针作为电容器的一个极板，目的是使电容器的正对面积很小，因而电容很小，这样当静电计与电容器连接后就不会分去很多电荷，对待测电容器的电压影响不大。

3实验方法说明

接地连接是静电实验的一般做法，如果不接地而是把两者直接相接同样符合实验原理。但是如果静电计的外壳既不接地，又不与电容器的极板相接，静电计与电容器就不构成并联，两者的电压也就不具备相等的条件，这时改变电容器的电容，由于电容器极板上的带电量并无变化，因而静电计的带电状况便无变化，静电计的指针偏角也就不会发生变化，此时静电计只能作为验电器使用，无法测量电容器的电压。

4实验思考与分析

教材没有对实验原理作介绍，可能有两个原因：一是实验只想让学生了解在电量不变的情况下，电容器电压随电容的变化规律，静电计不过是起显示电压的作用，介绍原理会分散学生的注意力；二是电容器连接内容没有编入教材，原理介绍有困难。这些考虑应该说是合理的，但从保护学生学习积极性方面考虑，不妨以阅读教材的形式作简单介绍，这样编者的意图和学生的需求都会得到体现。