李昕玲

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探究閉合電路電壓關(guān)系實(shí)驗(yàn)儀

李昕玲

(湖南師范大學(xué) 附屬中學(xué)，湖南 長沙 410006)

自制了探究閉合電路電壓關(guān)系的實(shí)驗(yàn)儀，測量了等效內(nèi)阻的內(nèi)電壓，可直觀顯示內(nèi)、外電壓與電源電動(dòng)勢的關(guān)系，有利于學(xué)生對閉合電路電壓關(guān)系的建構(gòu).

電壓；內(nèi)阻；電源

1　實(shí)驗(yàn)原理

探究閉合電路電壓關(guān)系的實(shí)驗(yàn)儀，采用較大的電阻與電池組串聯(lián)作為電源整體，該電阻等效為電源的內(nèi)阻，內(nèi)阻變大，對應(yīng)的內(nèi)電壓隨之變大. 電阻較大是相對于干電池實(shí)際內(nèi)阻而言的，相較之下，電源實(shí)際內(nèi)阻的阻值可忽略不計(jì)，為了確定等效內(nèi)阻的有效值，通過多次實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)：它在50～200 Ω之間均可行，實(shí)驗(yàn)中采用定值電阻器，設(shè)計(jì)的電路圖(如圖1所示).

2　制作材料及制作

主要材料為：用灰色塑料板做的底座、磁性板配有機(jī)玻璃板做的雙面板、滑動(dòng)變阻器1個(gè)(量程為1 750 Ω)、電阻1個(gè)、自制9V電源1個(gè)、1.5 V干電池若干、單刀單擲開關(guān)2個(gè)、活動(dòng)式開關(guān)1個(gè)、導(dǎo)線若干. 另配電壓傳感器2個(gè)及對應(yīng)的數(shù)據(jù)采集器等器材.

制作步驟為：1)選擇40 mm×60 mm標(biāo)準(zhǔn)的磁性寫字板. 2)配置4 mm厚同等大小的透明白色有機(jī)玻璃板，用M4×25螺絲連接固定、組合在一起形成復(fù)合雙面板. 3)確定各元件的安裝位置. 4)采用8 mm厚的灰色塑料板做成底座. 5)把面板固定在底座上. 6)在底座和面板上安裝好設(shè)計(jì)好的電路圖. 制作的實(shí)驗(yàn)儀如圖1所示.

3　演示實(shí)驗(yàn)儀的使用

1)為了控制變量，燈泡為2個(gè)電路共有，閉合開關(guān)S1和S2，觀察燈泡的亮暗程度.

2)根據(jù)圖1(b)，連接好電路圖，并把滑動(dòng)變阻器調(diào)至最大值. 圖1(b)中可以安裝教學(xué)電表或電壓傳感器，本實(shí)驗(yàn)安裝電壓傳感器.

(a)前面板

(b)后面板圖1　實(shí)驗(yàn)儀

分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論：在實(shí)驗(yàn)誤差允許的范圍內(nèi)，電源電動(dòng)勢等于內(nèi)電壓與外電壓之和. 內(nèi)電壓會隨著外電阻的改變而改變.

[責(zé)任編輯：尹冬梅]

2016-05-05

李昕玲(1989-)，女，湖南冷水江人，湖南師范大學(xué)附屬中學(xué)二級教師，碩士，從事中學(xué)物理教育工作.

G633.7

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1005-4642(2016)10-0046-01