一款用于电容器充放电中观察电流与电压变化的演示装置

　　该演示器能用电流表，发光二极管的亮暗显示充放电过程电流的变化规律；用电压表的示数显示电路中电容器两极板间电压的变化规律。这样就把抽象的概念，变成了形象直观的过程。
　　
　　演示器的电原理图如下图所示。
　　
　　本演示器电路由直流电压E，转换开关S，电位器W，微安电流G，发光二极管LEDl、LED2，电容器C和电压表V组成。

　　电路的工作过程

　　1．充电过程
　　
　　当开关与位置“1”接通的瞬间，电路进行充电过程，电流的流向为：电源E正极流出，“1”点开关。电位器w电流表，LEDl电空器流回电源负极。充电电流开始最大电流表的指针向右摆至最大位置，发光二极管LEDl最亮，电压表的指针由零逐渐加大；随着时间的推移充电电流逐渐减小，电流表的指针向左偏，发光二极管LEDl逐渐变暗，电压表的指数逐渐加大；最后充电电流几乎为零，发光二极管完全变暗，电压表的指数达到最大值，几乎等于电源电动势。整个充电过程中LED2是不亮的。
　　
　　2．放电过程
　　
　　当开关与位置“2”接通是进行放电过程。其电流的流向为：电容器C的正极，LED2电流表电位器W开关，“2”电容器负极。放电电流的方向与充电电流方向相反。放电开始瞬间，电流最大，电流表的指针向左摆至最大，发光二极管LED2最亮，电压表的指针由最大值(电源电动势)开始减小；随着时间的推移，放电电流逐渐减小，电流表的指针向右偏，发光二极管逐渐变暗，电压表的指数减小，最后电流表的指数几乎为零，LED2完全熄灭，电压表的指数几乎指零，放电结束。整个放电过程中，LEDl是不亮的。

　　元器件的选择与装调

　　(1)整修电路的元器件安装在一块面积合适的绝缘板上，根据教学的需要来确定，以让学生能看清演示为好。
　　
　　(2)充放电转换开关S，为单刀两掷钮子开关，钮子开关的刀接于电位器的一端，电源的正极接开关“1”，电路的地端接于开关“2”的另一掷上。
　　
　　(3)W为阻值10kQ的电位器。用电位器比用固定电阻器使用灵活，用电位器可调到5kQ以调整充放电电流的大小。
　　
　　(4)电流表为直流微安表，指针的零位点在表盘的中间位置，是用万用表的表头改装的，调整动圈的游丝支架就可以改变指针的零位。这样，充放电的电流方向相反，它都能指示出来。再者，该表头是一只微安表头，承受不了大电流，为防止充放电刚开始瞬间电流过大烧煌线圈或打弯表针，在表头的两端并联R=100～1kΩ电阻分流使用W调到5k时表头满偏最大。
　　
　　(5)发光二极管LEDl、LED2采用φ5高亮度管。
　　
　　(6)电容器用的是50V、1000μF的电解电容器。
　　
　　(7)电压表用的是500型万用表的直流电压。10V档。
　　
　　(8)电源用直流可调稳压电源，这样可以调整电路中电流大小。一般用10～15V。
　　
　　(9)为了连接和使用方便，电源E的正、负极、电流表的正负接线柱、直流电压表的正、负接线柱都装上香蕉插座，正极为“红”，负极为“黑”。电源的连接线，电流表的连接线，电压表的连接线都接在香蕉头上。

　　注意事项

　　(1)在充电结束时，电流表的指数不是零，它的原因是并联于电容器两端的电压表的分流作用造成的。把电压表撤去电流表的指数就几乎指零了。
　　
　　(2)电容器充电结束后，应把电压表取掉，不然电压表的内阻约200kQ，它的放电作用不能忽略，要保持充电电压应撤掉电压表。放电时，接上电压表，应立即放电演示。