核心实践4:调查和测试电路
设备清单
- 决议测量设备:
- 可变电阻= 0.005 Ω
- 电压表= 0.1 V
- 安培计= 0.01 A
实验一:考察电位差、电流和电阻
实验目的
- 实验的目的是研究a电位差、电流和电阻之间的关系电阻器和一个白炽灯
变量:
- 独立变量=电位差,V
- 因变量=目前,我
- 控制变量:
- 电源的电位差
- 使用相同的设备,如电线
方法
建立仪器电路图。固定电阻将被灯丝灯取代
- 用固定电阻如图所示设置电路
- 通过改变可变电阻的电阻来改变组件上的电压,使用广泛的电压范围(8-10读数之间)。检查电压表上的电压读数是否正确
- 对于每个电压,从电流表上记录电流3次,并计算平均电流
- 进一步增加电压0.5 V的步骤,并重复步骤2和3
- 确保在读数之间关闭电路,以防止元件和电线发热
- 颠倒电源端子,读取负电压(因此是负电流)。
- 将固定电阻更换为灯丝灯,重复第1步的实验
- 一个合适的表的例子可能是这样的:
结果分析
- 绘制平均电流与电压的曲线图电流-电压图)为每个组件
- 如果电流-电压图是一个直线通过起源,电流为直接成比例电压。这是固定电阻的预期结果:
- 电压与电流的关系式为:
V = ir
-
- 这个方程表明V正比于我(即如果电压增加,电流以相同的速率增加)如果R是常数,这对于一个固定的电阻是正确的
- 如果电流-电压图形是弯曲的,那么电流是不与电压成正比
- 这是对灯丝灯的期望
- 当电流在灯丝灯中增加时,它的温度增加
- 这增加了电阻所以它不是恒定的
- 将得到的图的结果与已知的图进行比较电流-电压电阻器、灯丝灯和二极管图。它们应该是这样的:
电阻器、二极管和灯丝的预期I-V图
实验二:测试串并联电路
实验目的
- 这个实验的目的是检验系列而且平行电路使用电阻和灯丝灯。有多种测试串联和并联电路的方法,但这是从一个与电池串联的单个电阻/灯丝灯开始的,并在这个电路上建立一个串联或并联的额外电阻。
变量:
- 独立变量=电位差,V
- 因变量=目前,我
- 控制变量:
- 电源的电位差
- 使用相同的设备,如电线
方法
建立仪器电路图。固定电阻将被灯丝灯所取代
- 用单个固定电阻如图所示设置电路
- 用电压表记录电压,用电流表记录电流
- 对于每一对电压和电流,计算电阻并记录下来
- 改变电阻,重复步骤2和3
- 如图所示排列两个电阻,然后重复步骤2
- 如图所示,平行排列两个电阻,然后重复步骤2
- 将固定电阻更换为灯丝灯,重复步骤1的实验
- 一个合适的表的例子可能是这样的:
结果分析
- 每个电压和电流读数的电阻值使用以下公式计算:
- 串联时,两个电阻的总电阻等于总和这两个个体的抵抗
- 并联时,两个电阻的总电阻为少比两种抗性都强
实验评估
系统误差:
- 电压表和电流表应从零开始,以避免零位误差在阅读材料中
随机误差:
- 实际上,电压表和电流表仍然会有一些电阻,因此显示的电压和电流可能会稍微不准确
- 设备的温度会影响其电阻。这必须小心控制
- 对每个元件进行多次电流读数将提供更准确的结果并减少不确定性
安全注意事项
- 当有大电流和细电线时,电线会变得非常热
- 接通电路时,务必不要直接触碰电线
- 如果闻到烧焦的味道,立即关闭电源
- 确保设备附近没有液体,否则会损坏电气设备
- 元件会变热,特别是在较高的电压下
- 处理它们时要小心,尤其是灯丝灯
- 在读数之间断开电源,以避免元件过热