導(dǎo)語：電容器作電源改善物理實(shí)驗(yàn)一文來源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點(diǎn)，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

超級(jí)電容器是一種新型的儲(chǔ)能器件，因其能提供大功率，循環(huán)壽命長，充電時(shí)間短，使用方便，使用溫度范圍寬，綠色環(huán)保等優(yōu)異特性而在各個(gè)領(lǐng)域中得到了廣泛應(yīng)用。超級(jí)電容器彌補(bǔ)了鋁電解電容器和可充電電池之間的技術(shù)缺口，同時(shí)又克服了兩者的缺陷，既具有電池的能量貯存特性，又具有電容器的功率特性，它比傳統(tǒng)電解電容器的能量密度高數(shù)千倍，而漏電電流小數(shù)千倍，具有法拉級(jí)的超大電容量，儲(chǔ)電能量大、時(shí)間長；其放電功率較蓄電池高近10倍，能夠瞬間釋放數(shù)百至數(shù)千安培電流，大電流放電甚至短路也不會(huì)對(duì)其有任何影響，可充放電幾十萬次以上而不需要任何維護(hù)和保養(yǎng)，可用于以極大電流瞬間放電和大電流放電的工作狀態(tài)，而不易產(chǎn)生發(fā)熱、著火等現(xiàn)象，且充電時(shí)間很短，可在幾秒鐘之內(nèi)完成，是一種理想的大功率二次電源。筆者利用超級(jí)電容器優(yōu)越的性能，將2只容量為300F、額定電壓為2.7V的超級(jí)電容器串聯(lián)后作電源，應(yīng)用于需要大電流的物理實(shí)驗(yàn)，取得了很好的效果。

一、改進(jìn)奧斯特演示實(shí)驗(yàn)

該實(shí)驗(yàn)證明了通電導(dǎo)體能產(chǎn)生磁場(chǎng)。由于現(xiàn)有的電源不能提供很大的電流，廠家提供的教具在演示該實(shí)驗(yàn)時(shí)，通常采用多股線圈疊加在一起模擬成1根通電導(dǎo)體的方法。另外，為增強(qiáng)可見度,小磁針的轉(zhuǎn)動(dòng)還要用投影儀來演示。有的教師為了使全班學(xué)生便于觀察該實(shí)驗(yàn)，換用了大磁針，采取將幾節(jié)干電池直接與1根導(dǎo)線相連的方法來演示。這種方法由于電源短路，電池很快就會(huì)損壞。如果采用超級(jí)電容器作電源來做這個(gè)實(shí)驗(yàn)，那么一切問題將迎刃而解。

在演示奧斯特實(shí)驗(yàn)時(shí)，為了使超級(jí)電容器放電時(shí)間延長，從而有更佳的實(shí)驗(yàn)效果，可加大電容器的容量（這樣做會(huì)增加成本），或者在電容器與直線導(dǎo)體間串聯(lián)大功率的小電阻。筆者采用的方法是后者，將4只阻值為1Ω的大功率水泥電阻并聯(lián)后再與直線導(dǎo)體串聯(lián)，然后再接到串聯(lián)的2只超級(jí)電容器上。

這2只超級(jí)電容器串聯(lián)后，總電壓充電到5V即可，每只超級(jí)電容器均未超過其額定電壓。

二、改進(jìn)通電直導(dǎo)體在磁場(chǎng)中受安培力的演示實(shí)驗(yàn)

該實(shí)驗(yàn)用超級(jí)電容器作電源，由于能得到很大的電流，演示效果極佳。圖1是演示通電導(dǎo)體在磁場(chǎng)中受安培力的裝置圖。在圖中的2根平行導(dǎo)軌上，左邊放置的是1根長約為7cm的銅管，它可直接用來演示通電導(dǎo)體在磁場(chǎng)中受到安培力的實(shí)驗(yàn)；右邊放置的是1個(gè)自制的長度大約為7cm的轉(zhuǎn)子，它也可以演示通電導(dǎo)體在磁場(chǎng)中受到安培力的實(shí)驗(yàn)。把銅管和轉(zhuǎn)子放置在平行導(dǎo)軌上，除了能演示它們都受安培力的實(shí)驗(yàn)外，還可以用來對(duì)比在這2種實(shí)驗(yàn)情形下，銅管和轉(zhuǎn)子受到的靜摩擦力的方向。轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)見圖2和圖3，這個(gè)轉(zhuǎn)子用1根直徑約0.8cm的小圓木棍作轉(zhuǎn)軸，轉(zhuǎn)軸的兩端分別套上內(nèi)徑與小木棍直徑相當(dāng)?shù)谋°~管。此前，先在薄銅管內(nèi)壁涂上AB膠，使它與轉(zhuǎn)軸黏牢，然后用鋼鋸片將轉(zhuǎn)軸一端的薄銅管沿轉(zhuǎn)軸的方向鋸開，圍繞著圓把薄銅管分成四等分且彼此絕緣，再用4根銅導(dǎo)體把它們焊接在兩端的薄銅管上。在演示該實(shí)驗(yàn)時(shí)，在平行導(dǎo)軌下方放置2塊條形磁鐵（每塊磁鐵長11cm，寬4cm，厚2.5cm，即直流電動(dòng)機(jī)原理模型上現(xiàn)成的磁鐵），且同極性面都向上（或向下），然后用導(dǎo)線將2根平行導(dǎo)軌分別接到用超級(jí)電容器作電源的正、負(fù)極上，此時(shí)銅管和轉(zhuǎn)子立刻滾動(dòng)起來，且它們滾動(dòng)前進(jìn)的方向恰好相反。由左手定則可知，銅管和轉(zhuǎn)子上的銅導(dǎo)體受到的安培力方向相同。它們滾動(dòng)前進(jìn)的方向之所以相反，是由于平行導(dǎo)軌給它們施加的靜摩擦力效果不一樣，銅管受到的靜摩擦力方向與其前進(jìn)的方向相反，而轉(zhuǎn)子受到的靜摩擦力方向與其前進(jìn)方向相同（在圖4和圖5中，電流I垂直紙面向里，磁場(chǎng)B豎直向上）。這就和人騎自行車時(shí)，自行車的前輪和后輪所受靜摩擦力的原理是相同的。

最后提一下轉(zhuǎn)子滾動(dòng)時(shí)的一個(gè)有趣現(xiàn)象：當(dāng)把2塊條形磁鐵的不同極性面朝上（或朝下），同時(shí)2根平行導(dǎo)軌與電源的正、負(fù)極正確相連時(shí)，轉(zhuǎn)子會(huì)沿著平行導(dǎo)軌作往復(fù)滾動(dòng)。此外，用轉(zhuǎn)子來演示導(dǎo)體在磁場(chǎng)中受安培力的實(shí)驗(yàn)，更能幫助學(xué)生理解直流電動(dòng)機(jī)模型的工作原理。