高中电路实验的疑点选析

丁明武 吴巧玲

(景德镇一中 江西 景德镇 333001)(景德镇市电教馆 江西 景德镇 333000)

现行高中物理教材中有关电路的实验，是根据实验内容预先设计好电路，让学生按电路完成对实验器材连线、测量等项操作.但电路设计的根据，应如何选择实验器材及对实验的相关要求均未做具体说明，在实验中留下一些疑点.新课程的实施，虽然对电路实验的内容做了一些调整，但对实验的基本原理和基本测量方法的能力要求并未改变，而且注重学生在实验中的探究过程.教师能够指导学生有效地突破实验中的疑点，会有利于学生探究能力的提高.

1 “描绘小灯泡的伏安特性曲线”实验电路中变阻器的规格应如何选择

图1

图1所示为“描绘小灯泡的伏安特性曲线”实验电路，滑动变阻器采用并联分压式连接.实验中根据变阻器滑动触头P在不同位置读出对应的电压和电流.为了计算方便，不计电流表和电压表内阻对电路的影响及电源的内阻.设电源电动势为E，小灯泡的电阻为RL，滑动变阻器的总电阻为R，a、p间的电阻为Rx，a、p间的电压为Ux.由闭合电路欧姆定律

则

化简后得

这样可得如图2所示的Ux-Rx图像中的曲线b.

图2

2 “测定电源电动势和内阻”的实验中，电流表应该内接还是外接

“测定电源电动势和内阻”的实验，课本上采用的是伏安法，实验电路图如图3所示，即采用了电流表外接的方式.有的同学在实验中采用了电流表内接的方式，如图4所示.这样两种不同方式连接的电路对测量有何区别？

图3 图4

由E=U+Ir，电流表采用外接的方式客观上是将电压表当作了电源的一部分，从原理上分析，实验所测量的电动势E′、内阻r′和实际值E、r的关系为

式中RV为电压表的内阻，这样测量值和实际值相比均偏小，所以这种连接方式适用于内阻较小的电源.

而电流表采用内接的方式，则是将电流表当作了电源的一部分，从原理上分析，测量值E′、r′和实际值E、r的关系为

E′=Er′=r+RA

式中RA为电流表的内阻，如果测量结果要较准确的符合实验要求，必须满足RA≪r的条件，即这种电路适用于内阻较大的电源.

由于课本上电源用的是干电池，通常情况下，干电池的内阻大约为，所以用图3的电路测量结果较为符合实验要求.

3 “把电流表改装为电压表”的实验中，半偏法测电流表内阻的实验条件

半偏法测电流表内阻实验电路如图5所示.电路连接好，先将R1的滑动触头置于电阻最大位置.第一步，断开S2、闭合S1，调整变阻器R1，使电流表○G的示数达到满偏(Ig)；第二步，再闭合S2，保持R1不变，调整电阻箱R2，使电流表的示数达到半偏(Ig/2)；最后读出R2的值，认为电流表内阻Rg=R2.

图5

若不计电源内阻，由以上操作过程：

仅有S1闭合

S1、S2均闭合

且有

得

相对误差

若实验要求η≤5%，得

R1≥20R2

同时得电源电动势应满足

4 由电流表改装的电压表与标准电压表进行刻度校对时，分析其示数和标准表相比是偏大还是偏小

根据半偏法测得电流表的内阻Rg′=R2，由实验原理可知，与电流表实际值Rg相比Rg′

设改装表的量程为U，根据电压表改装原理，电流表需串联一个分压电阻R，则

令

则

R=(n′-1)Rg′

改装表的内阻

而同种规格标准电压表的内阻

图6

电压表刻度的校对电路如图6所示，根据并联电路电流与电阻成反比的特点，实际流过改装表的电流较流过标准电压表的电流小，则改装表的示数应比标准表的示数小.

综上所述，高中物理中的电路实验，虽然不很复杂，但却含有一些疑难问题，这些正是教师引导学生进行探究性学习的良好素材，如能有效利用，对培养和提高学生实验的综合素质及分析和解决问题的能力大有裨益.