摘 要：論文基于楊述武先生主編的《普通物理實(shí)驗(yàn)2：電磁學(xué)部分（第四版）》實(shí)驗(yàn)教材的內(nèi)容，對分壓電路實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮蛯?shí)驗(yàn)內(nèi)容做了一些分析討論。本實(shí)驗(yàn)的最基本要求是了解基本儀器的性能和使用方法的；實(shí)驗(yàn)測量過程中關(guān)鍵是要注意讀數(shù)時(shí)滑線變阻器的滑片C所在位置的選??；實(shí)驗(yàn)的難點(diǎn)是各參數(shù)的選取，尤其是Umax的選取。

關(guān)鍵詞：分壓電路；實(shí)驗(yàn)?zāi)康模粚?shí)驗(yàn)內(nèi)容

在楊述武先生主編的《普通物理實(shí)驗(yàn)2：電磁學(xué)部分（第四版）》實(shí)驗(yàn)教材中，“制流電路與分壓電路實(shí)驗(yàn)”是作為物理學(xué)專業(yè)電磁學(xué)實(shí)驗(yàn)課程的第一個(gè)實(shí)驗(yàn)來開設(shè)的，就實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及要求而言，該實(shí)驗(yàn)?zāi)芎芎玫劂暯佑谥袑W(xué)和大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)之間。關(guān)于分壓電路實(shí)驗(yàn)的相關(guān)探討，已有很多，大多數(shù)主要關(guān)注點(diǎn)在于各參量之間的關(guān)系、實(shí)驗(yàn)曲線、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理、電路特性、兩種電路的關(guān)系與區(qū)別，兩種電路的選取、能耗等方面，但在實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮蛯?shí)驗(yàn)內(nèi)容要求方面，則鮮有討論。本文將基于楊述武先生主編的《普通物理實(shí)驗(yàn)2：電磁學(xué)部分（第四版）》實(shí)驗(yàn)教材的內(nèi)容，對分壓電路實(shí)驗(yàn)做幾點(diǎn)分析討論。

一、 分壓電路實(shí)驗(yàn)的基本原理

如圖1，RZ表示負(fù)載電阻（實(shí)驗(yàn)中一般用電阻箱），R0表示滑線變阻器，E表示穩(wěn)壓直流電源，A表示電流表，K表示電路中的開關(guān)。

在滑線變阻器的滑片C由A端滑至B端的過程中，電壓表的讀數(shù)（即RZ兩端的電壓）U將由0變到E，當(dāng)滑線變阻器的滑片C滑動(dòng)到任一位置時(shí)，電壓表的讀數(shù)（即RZ兩端的電壓值）U為

在K取不同值的時(shí)候，分壓電路的特性曲線圖如圖2所示。

二、 分析討論

（一） 實(shí)驗(yàn)?zāi)康姆治鲇懻?/p>

實(shí)驗(yàn)?zāi)康哪芊襁_(dá)到，是檢驗(yàn)實(shí)驗(yàn)效果的標(biāo)準(zhǔn)，在實(shí)驗(yàn)前充分了解實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖欠浅Ｖ匾囊粋€(gè)步驟。有很多學(xué)生甚至實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)教師往往會(huì)輕視或忽略實(shí)驗(yàn)?zāi)康?，只注重?shí)驗(yàn)測量，將導(dǎo)致學(xué)生在做實(shí)驗(yàn)過程中漫無目的。

在楊述武先生主編的《普通物理實(shí)驗(yàn)2：電磁學(xué)部分（第四版）》實(shí)驗(yàn)教材中，本實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)?zāi)康模孩倭私饣緝x器的性能和使用方法；②掌握分壓兩種電路的聯(lián)結(jié)方法、性能和特點(diǎn)，學(xué)習(xí)檢查電路故障的一般方法；③熟悉電磁學(xué)實(shí)驗(yàn)的操作規(guī)程和安全知識(shí)。“制流電路與分壓電路實(shí)驗(yàn)”作為理學(xué)專業(yè)電磁學(xué)實(shí)驗(yàn)課程的第一個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，通過本實(shí)驗(yàn)，必須培養(yǎng)學(xué)生熟悉電磁學(xué)實(shí)驗(yàn)的操作規(guī)程和安全知識(shí)，養(yǎng)成良好實(shí)驗(yàn)習(xí)慣，保證學(xué)生今后在做每一個(gè)其他電磁學(xué)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目時(shí)都必須先了解儀器的性能和使用方法。由于電磁學(xué)實(shí)驗(yàn)的每一個(gè)項(xiàng)目都離不開電路，因此檢查電路故障的一般方法學(xué)生也必須了解，而在本實(shí)驗(yàn)中，實(shí)驗(yàn)電路的連接與測量僅僅是實(shí)驗(yàn)?zāi)康蘑谥械牟糠忠?。這些實(shí)驗(yàn)?zāi)康囊缶妥⒍ū緦?shí)驗(yàn)的內(nèi)容不僅僅在于實(shí)驗(yàn)電路的連接與測量，將更注重基本實(shí)驗(yàn)技能的培養(yǎng)和實(shí)驗(yàn)安全意識(shí)的訓(xùn)練。

（二） 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容分析討論

在實(shí)驗(yàn)教材《普通物理實(shí)驗(yàn)2：電磁學(xué)部分（第四版）》（楊述武，趙立竹等編）中，本實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容首先要求仔細(xì)觀察電表和萬用表的度盤，記錄下度盤下側(cè)的符號(hào)及數(shù)字，說明其意義，并說明所用電表的最大允許誤差；記下所用電阻箱的級(jí)別，能算出電阻箱在不同示值時(shí)的最大容許電流；用萬用電表檢測所用滑線變阻器的全電阻是否正常。這幾項(xiàng)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容正是為了實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)?zāi)康蘑俣O(shè)置的，并為實(shí)驗(yàn)?zāi)康蘑诤廷圩龊脺?zhǔn)備，也為培養(yǎng)學(xué)生規(guī)范操作其他電磁學(xué)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目打下基礎(chǔ)，這部分實(shí)驗(yàn)內(nèi)容也是后續(xù)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的前提，非常重要。但學(xué)生在做實(shí)驗(yàn)的時(shí)候，往往輕視甚至忽略這幾項(xiàng)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，需要實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)教師嚴(yán)格要求并監(jiān)督好學(xué)生完成這幾項(xiàng)內(nèi)容，否則學(xué)生在進(jìn)行后續(xù)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的過程中，對相關(guān)參數(shù)的設(shè)置不夠嚴(yán)謹(jǐn)，憑感覺隨意設(shè)置，稍有不慎就會(huì)損壞儀器。

在對基本儀器的性能和使用方法充分了解之后，才要求學(xué)生測量分壓電路的特性，實(shí)驗(yàn)教材中要求學(xué)生在K取不同值（K=2和K=0.1）的情況下，測兩條特性曲線，且兩條特性曲線中的Umax取同一個(gè)值。若要求Umax取同一個(gè)值，則Umax的取值問題將是本實(shí)驗(yàn)的難點(diǎn)所在。之所以要求Umax取同一個(gè)值，是為了更好的加深學(xué)生對安全用電的理解，能更好地達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康蘑鄣囊?，下面將對Umax的取值進(jìn)行分析。

K的取值（即RZR0）為2時(shí)，RZ表示負(fù)載（即電阻箱）的阻值，R0表示滑線變阻器兩個(gè)固定端之間的總阻值，如果R0=100 Ω，則RZ=200 Ω，根據(jù)所用電阻箱的參數(shù)可確定RZ取200 Ω時(shí)所能承受的最大安全電壓U1，在實(shí)驗(yàn)測量時(shí)所選取的Umax值則應(yīng)小于RZ取200 Ω時(shí)所能承受的最大安全電壓U1；同時(shí)，Umax值的選取也應(yīng)考慮滑線變阻器（R0）所能承受的最大安全電壓，一般情況實(shí)驗(yàn)室用的滑線變阻器所能承受的最大安全電壓都高于電阻箱所能承受的最大安全電壓，因此實(shí)驗(yàn)測量時(shí)所選取的Umax值主要取決于RZ所能承受的最大安全電壓值。同理，K取值（即RZR0）為0.1時(shí)，若R0=100 Ω，則RZ=10 Ω，同樣，根據(jù)所用電阻箱的參數(shù)可確定RZ在取10 Ω時(shí)所能承受的最大安全電壓U2，實(shí)驗(yàn)測量時(shí)所選取的Umax值同時(shí)也應(yīng)該小于RZ取10 Ω時(shí)所能承受的最大安全電壓U2。由于在K=2和K=0.1時(shí)，分別對應(yīng)有RZ=200 Ω和RZ=10 Ω，RZ的取值不一樣，則根據(jù)所用電阻箱的參數(shù)，其對應(yīng)所能承受的最大安全電壓U1和U2也不一樣，若要求Umax取同一個(gè)值，則實(shí)驗(yàn)測量時(shí)所選取的Umax值應(yīng)小于U1和U2中較小的一個(gè)，才能保證在整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程中電阻箱兩端的電壓值終小于其所能承受的最大安全電壓。

根據(jù)所選取的Umax確定電源電壓E的取值，K=2和K=0.1時(shí)，分別對應(yīng)的RZ=200 Ω和RZ=10 Ω，RZ取值不同，其所能承受的最大安全電壓U1和U2也不同，但要求實(shí)驗(yàn)測量時(shí)所選取的Umax值低于U1和U2中較小的一個(gè)，因此K取不同值時(shí)，電源電壓E取相同值，即測兩條特性曲線時(shí)所用電源電壓E的取值為同一個(gè)數(shù)值。

實(shí)驗(yàn)參數(shù)確定之后，連接電路，設(shè)置參數(shù)，電壓表調(diào)到相應(yīng)的量程，檢查無誤后，閉合開關(guān)（若發(fā)現(xiàn)電壓表的讀數(shù)過高，必須立即斷開開關(guān)，重新檢查電路），移動(dòng)滑線變阻器的滑片C，測量10-15次以上的電壓值并記錄此時(shí)滑線變阻器的滑片C在標(biāo)尺上對應(yīng)的位置l，同時(shí)記下變阻器繞線部分的長度l0，以X=ll0（即X=RACR0）為橫坐標(biāo)，電壓U為縱坐標(biāo)，作出分壓電路的特性曲線圖。在測量過程中，關(guān)鍵要注意滑線變阻器的滑片C所在位置的選取，10-15次的測量位置必須覆蓋整個(gè)滑線變阻器的長度（即X的取值是從0到1的），否則所做的X-U圖將不完整。測量過程中需同時(shí)觀察電壓表讀數(shù)的變化情況，在滑線變阻器的滑片C在滑動(dòng)的過程中，如果電壓表讀數(shù)變化較明顯時(shí)，則測量間隔可小一些，此時(shí)多測幾組數(shù)據(jù)，繪制出的X-U曲線圖將更加平滑一些，曲線將更加完美。

三、 結(jié)語

對于分壓電路實(shí)驗(yàn)，根據(jù)以上分析可知，在實(shí)驗(yàn)?zāi)康闹惺紫纫髮W(xué)生了解基本儀器的性能和使用方法，是對學(xué)生基本實(shí)驗(yàn)素養(yǎng)的要求，非常重要，實(shí)驗(yàn)過程中指導(dǎo)教師需嚴(yán)格要求。實(shí)驗(yàn)測量時(shí)關(guān)鍵是強(qiáng)調(diào)學(xué)生注意讀數(shù)時(shí)滑線變阻器的滑片C所在位置的選取。實(shí)驗(yàn)的難點(diǎn)是各參數(shù)的選取，尤其是Umax的選取，指導(dǎo)教師需要給學(xué)生做一定的講解。

參考文獻(xiàn)：

[1]孫新義.淺評(píng)制流電路研究實(shí)驗(yàn)的測量與數(shù)據(jù)處理[N].延安大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），1998，17（2）：67-68.

[2]張真，黃海深.限流電路和分壓電路的特性[J].考試周刊，2016（61）：146.

[3]楊述武，趙立竹等.普通物理實(shí)驗(yàn)2：電磁學(xué)部分（第四版）[M].北京：高等教育出版社，2007.

作者簡介：

楊勇，副教授，貴州省安順市，安順學(xué)院數(shù)理學(xué)院。