張穎康　郭均妹

最近我校購(gòu)進(jìn)幾臺(tái)新款的電學(xué)演示器材——《電阻、電容、電感對(duì)交流直流電的作用》，簡(jiǎn)稱“RCL電學(xué)實(shí)驗(yàn)箱”（見(jiàn)圖1）。這種實(shí)驗(yàn)箱既可以在高二學(xué)習(xí)新知識(shí)時(shí)使用，又可以在高三總復(fù)習(xí)時(shí)使用，具有形象、直觀、生動(dòng)的效果，使用后教師們認(rèn)為它非常有利于學(xué)生學(xué)習(xí)和掌握相關(guān)知識(shí)。

1 儀器概述

這套R(shí)CL電學(xué)實(shí)驗(yàn)箱是通過(guò)對(duì)同樣電壓下不同支路中的同規(guī)格小燈泡亮度的對(duì)比，演示R、C、L 3種元件在交、直流電路中的電學(xué)特性，以及元件在不同數(shù)值情況下對(duì)交、直流電的阻礙作用的強(qiáng)弱。K1支路是條導(dǎo)線，K2支路接了1個(gè)電阻，K3支路接了1個(gè)大電容，K4支路接了1個(gè)小電容，K5支路接了1個(gè)自感系數(shù)小的線圈，K6接了1個(gè)自感系數(shù)大的線圈，電路原理見(jiàn)圖2。

2 使用方法

2.1 R、C、L元件對(duì)直流電的作用

（1）如圖1所示，將附件中2根電源線上的2個(gè)插頭分別插入RCL實(shí)驗(yàn)箱上的3 V直流、3 V交流電源插口，電源線另一端分別接到學(xué)生電源的直流輸出、交流輸出端口，將學(xué)生電源電壓選擇開(kāi)關(guān)置于3 V位置，所有開(kāi)關(guān)都置于斷開(kāi)狀態(tài)。

（2）將RCL實(shí)驗(yàn)箱上的交、直流轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)K置于直流位置。

（3）將開(kāi)關(guān)K1、K3、K5依次閉合，觀察對(duì)應(yīng)支路燈泡發(fā)光情況（K1、K5支路燈泡亮度一樣，而K3支路不亮）。

（4）觀察電阻對(duì)直流電的作用：將K1斷開(kāi)，K2閉合，觀察發(fā)光情況（K2比接通K1時(shí)燈泡暗很多）。

表明：電阻對(duì)直流電有阻礙作用，電阻越大，阻礙作用也越大。

（5）觀察電容器對(duì)直流電的作用：將K3斷開(kāi)，K4閉合，觀察發(fā)光情況（無(wú)論K3還是K4接通，燈泡都不亮）。

表明：無(wú)論多大容量，電容器對(duì)直流電有隔斷作用。

（6）觀察電感對(duì)直流電的作用：將K5斷開(kāi)，K6閉合，觀察發(fā)光情況（K1、K6支路燈泡亮度一樣），K5、K6交替接通與斷開(kāi)，對(duì)比觀察燈泡發(fā)光情況。

表明：電感線圈對(duì)直流電無(wú)阻礙作用，無(wú)論線圈的自感系數(shù)多大，電感線圈都等效于一條導(dǎo)線。

注：不經(jīng)過(guò)此番比較，學(xué)生很難接受“電感線圈等效于一條導(dǎo)線”這個(gè)重要結(jié)論的。

2.2 R、C、L元件對(duì)交流電的作用

（1）將開(kāi)關(guān)K切換到交流位置。

（2）將K1、K3、K5接通，其余開(kāi)關(guān)斷開(kāi)，觀察此時(shí)各支路燈泡發(fā)光情況（剛才不亮的K3支路燈泡此時(shí)也亮了，且和K1、K5支路燈泡亮度一樣）。

（3）觀察電阻對(duì)交流電的作用：將K1斷開(kāi)，K2閉合，觀察發(fā)光情況（K2比接通K1時(shí)燈泡暗很多）。

（4）觀察電阻對(duì)交、直流電的作用：將開(kāi)關(guān)K作直流、交流交替切換，觀察發(fā)光情況（正常情況是無(wú)論是直流還是交流，只要電壓相同，燈泡亮度就相同）。

表明：電阻對(duì)交流電有阻礙作用，電阻越大，阻礙作用也越大。電阻對(duì)交流電和對(duì)直流電的阻礙作用效果是相同的。

（5）觀察電容器對(duì)交流電的作用：將K3斷開(kāi)，K4閉合，觀察發(fā)光情況（K3或K4接通，燈泡都亮，但接通K3比接通K4時(shí)明顯更亮了）。

表明：電容器能“通”交流電，且電容量越大，電容器對(duì)直流電的阻礙作用越小。電容器“通”交流，阻斷直流。

（6）觀察電感對(duì)交流電的作用：將K5斷開(kāi)，K6閉合，觀察發(fā)光情況（接通K5、K6，燈泡都能亮，但接通K5比接通K6明顯更亮了），K5、K6交替接通與斷開(kāi)，對(duì)比觀察燈泡發(fā)光情況。

表明：電感線圈對(duì)交流電有阻礙作用，線圈的自感系數(shù)越大，阻礙作用越強(qiáng)；如果線圈的自感系數(shù)極小，則阻礙作用很小。

3 小結(jié)

（1）通過(guò)這幾步的操作演示，能說(shuō)明電阻和電感既能通直流電，也能通交流電，而電容只能“通”交流電。

（2）電阻對(duì)交流、直流的阻礙效果是一樣的，電阻越大，阻礙作用越強(qiáng)。

（3）電容對(duì)直流電，等效于斷路，對(duì)交流電，電容量越大，阻礙作用越小。

（4）電感對(duì)直流無(wú)作用，等效于導(dǎo)線，對(duì)交流電，自感系數(shù)越大，阻礙作用越強(qiáng)。