串并聯(lián)電路電壓特點科學(xué)試驗探究0

1、串并聯(lián)電路電壓特點科學(xué)實驗探究串并聯(lián)電路電壓特點科學(xué)實驗探究林蘭摘 要：眾所周知，在科學(xué)實驗中，誤差不可避免，只能減小。然而，在研 究“串、并聯(lián)電路電壓特點”的實驗中發(fā)現(xiàn)， 不僅實驗所得的數(shù)據(jù)與書上所給出 的結(jié)論相悖，而且存在的誤差十分之大。在驚訝之余，產(chǎn)生了這樣的疑問：為何 會存在這么大的誤差？是什么原因造成的？對實驗中所用的導(dǎo)線與開關(guān)是否是 零電阻產(chǎn)生了疑問，對此展開了一系列的實驗探究關(guān)鍵詞：串聯(lián)；并聯(lián)；電壓；誤差；實驗一、背景分析在八年級上冊的科學(xué)課本中，有許多不同的實驗，在這些實驗的操作過程中， 我們會發(fā)現(xiàn)許多問題，而如何在課余時間科學(xué)合理地探究在實驗操作過程中所遇 到的問題，也成為我

2、們在課后自主學(xué)習(xí)與探究的重點與難點。探究串并聯(lián)電路電壓特點的實驗是八年級上學(xué)期科學(xué)電學(xué)部分的一個較為 重要的實驗，此實驗所得的結(jié)論與歐姆定律相結(jié)合的題目是此學(xué)期科學(xué)電學(xué)部分 的一個難點。而當(dāng)學(xué)生在學(xué)校的實驗室中按課本上的指示進行此實驗、記錄實驗所得數(shù)據(jù)時，發(fā)現(xiàn)在串聯(lián)電路實驗時 U1+U2根據(jù)表一中實驗三測得的數(shù)據(jù) U1= U2=，即使再加每次電表允許產(chǎn)生的最 大誤差，U1+U2誤差值=，與U電源比仍然小，這個值也遠遠超過了允許的最大 誤差，對比這五組實驗數(shù)據(jù)，我們不難發(fā)現(xiàn)都存在著與實驗一相類似的規(guī)律， 而 由表二并聯(lián)電路所測得的實驗數(shù)據(jù)中， 也存在U1不等于U2不等于U電源，且誤 差很大的現(xiàn)象

3、。在實驗中發(fā)現(xiàn)，當(dāng)用電器為燈泡時的實驗誤差值普遍要比用電器 為電阻時的誤差值要大得多，而使用有夾子的銅導(dǎo)線做實驗時的誤差值普遍要比 使用無夾子的銅導(dǎo)線要大得多。為此，我們對探究串、并聯(lián)電路電壓特點的實驗 存在的巨大誤差展開了深入、全面的研究。我們做出了以下幾種猜測：串、并聯(lián)電路中造成電壓特點與理論存在誤差的原因可能是與導(dǎo)線的長短有 關(guān)。串、并聯(lián)電路中造成電壓特點與理論存在誤差的原因可能是開關(guān)承擔(dān)了一部 分電壓。串、并聯(lián)電路中造成各用電壓特點與理論存在誤差的原因可能是導(dǎo)線承擔(dān)了部分電壓串、并聯(lián)電路中造成各用電壓特點與理論存在誤差的原因可能與導(dǎo)線接線柱 線頭所擰得松緊有關(guān)。1.串聯(lián)電路實驗串聯(lián)電路

4、的電源電壓以及各用電器電壓的測量?！緦嶒炂鞑摹浚弘妷罕?只、小燈座2個、小燈泡2個、10Q電阻2個、干 電池3節(jié)、開關(guān)1只、導(dǎo)線若干。【改進后的實驗過程】注：將電壓表接在開關(guān)兩端，閉合開關(guān)，兩小燈泡均發(fā)光，觀察此時電壓表的示 數(shù)。選用長度為30cm及60cm的兩種無夾子的銅導(dǎo)線記下 U1, U2及電源電壓的 值。將電壓表依次接在電源負(fù)極到 L1、L1到L2、L2到開關(guān)、開關(guān)到電源正極這 四條導(dǎo)線上，閉合開關(guān)，兩小燈泡均發(fā)光，觀察這四種情況下各電壓表的示數(shù)。更換不同類型的導(dǎo)線，再次重復(fù)以上步驟，記錄數(shù)據(jù)。將小燈泡更換為10Q定值電阻，重復(fù)步驟，記錄數(shù)據(jù)。實驗數(shù)據(jù)如表三、表四所示：數(shù)據(jù)分析：由表三

5、數(shù)據(jù)可知，當(dāng)連接線路中的導(dǎo)線長度全都由 30cm變成60cm時，U1+U2 的值與電源電壓之間的誤差由提高到了，說明誤差值在偏大，可得到的結(jié)論一： 導(dǎo)線的長度會影響U1+U2的數(shù)值與電源電壓間的誤差，且導(dǎo)線越長，U1+U2的值 越小，誤差也就越大。證得猜想一是正確的。在表四實驗一中，只有開關(guān)到電源 正極用的是兩端有夾子的導(dǎo)線，其余都是無夾子導(dǎo)線連接，而根據(jù)實驗一的數(shù)據(jù)， 我們發(fā)現(xiàn)無夾子導(dǎo)線兩端的電壓都為 0V,而有夾子導(dǎo)線兩端的電壓為。而這個 也正好是實驗中電源電壓與 U1+U2之和的誤差值，說明導(dǎo)線分到了電壓。對比表 四中的這五組實驗數(shù)據(jù)，當(dāng)連接導(dǎo)線用的是無夾子導(dǎo)線時，導(dǎo)線兩端的電壓基本 上

6、都為0,只有實驗五有兩組測得的是，而測開關(guān)兩端的電壓有三組為0,兩組為。據(jù)數(shù)據(jù)分析，這個，也可以說是相當(dāng)小的電壓值。而有夾子導(dǎo)線兩端的電壓 與此相比卻要大得多。根據(jù)這五組的實驗每一組的合計電壓與我們測得的U1+U2與電源電壓值的誤差進行比較，不難發(fā)現(xiàn)，實驗誤差的存在，確實是因為導(dǎo)線與 開關(guān)會分到電壓，對于有夾子的導(dǎo)線分到的電壓則會更多。由表四可得結(jié)論二： 串聯(lián)電路中，除了用電器分到電壓外，導(dǎo)線或開關(guān)也會分到電壓，而且導(dǎo)線電阻 越大，分到的電壓也就越大，所以實際的 U1+U2【實驗過程】選用大量程，用試觸法來估測電壓的大小，然后確定合適的量程。根據(jù)電路圖，連接完成電路。先用燈泡并聯(lián)。分別三次把電

7、壓表并聯(lián)接入線路中：測燈L1的電壓；測燈L2的電壓；測電源電壓。 換不同類型的導(dǎo)線，再次重復(fù)第 3步驟，并記下數(shù)據(jù)。 更換為10Q的定值電阻，再重復(fù)步驟，并記下數(shù)據(jù)。 重復(fù)實驗，得出結(jié)論。實驗數(shù)據(jù)如下表五所示：數(shù)據(jù)分析及結(jié)論：根據(jù)表五數(shù)據(jù)，我們發(fā)現(xiàn)在實驗中，開關(guān)兩端的電壓只有實驗一與實驗四為 0V,其余三組都分到電壓。而且明顯地發(fā)現(xiàn)，使用無夾子導(dǎo)線時，導(dǎo)線兩端的電 壓為0V的有8組數(shù)據(jù)，有夾子導(dǎo)線兩端的電壓為 0的有兩組，因為我們的實驗 器材及人為讀數(shù)方面的局限，在誤差允許的范圍內(nèi)；在實驗四出現(xiàn)的有夾子導(dǎo)線 電壓為0V,可能是我們實驗器材及誤讀所造成。并聯(lián)電路結(jié)論：由實驗數(shù)據(jù)可得出分到電壓確實

8、與導(dǎo)線的電阻大小及開關(guān)的 接線柱的電阻有關(guān)，電阻越大，分到的電壓也就越多，造成用電器兩端的實際電 壓小于電源電壓。但用電器兩端電壓與導(dǎo)線兩端電壓及開關(guān)兩端電壓加起來還是 等于電源電壓，這與串聯(lián)電路的研究結(jié)果一致。根據(jù)以上的實驗，我們大致得出了結(jié)論：實驗所用的導(dǎo)線、開關(guān)并非是我們 所假想的0電阻，導(dǎo)線存在較大的電阻，分走了一部分電壓，而且我們實驗所使 用的電壓表也并非我們所假象的那樣 0電阻，電壓表也分走了一定的電壓。比較 實驗所得出的數(shù)據(jù)，我們發(fā)現(xiàn)，使用小燈泡實驗所得出的數(shù)據(jù)比使用定值電阻實 驗所得出的數(shù)據(jù)誤差更大。我們對此也展開了討論與研究。根據(jù)八年級上冊科學(xué) 課本上影響導(dǎo)體電阻因素的內(nèi)容和

9、實驗得出的數(shù)據(jù)，我們意識到：因為小燈泡發(fā)光的同時也發(fā)熱，小燈泡溫度升高，導(dǎo)致小燈泡電阻變大，分走了一定的電壓， 加大了誤差。除此之外，我們實驗所得的數(shù)據(jù)仍存在一定的小誤差， 對這誤差的 存在有些是無法避免的。但通過實驗我們也得到了幾種產(chǎn)生誤差的原因和對今后 實驗改進的設(shè)想：1.誤差產(chǎn)生原因的幾種分類學(xué)生電源直接讀數(shù)電壓與實際測出的電壓間存在誤差，新干電池也不能都以讀數(shù)，它們的理論值與測量值之間都存在著一定的誤差。由于導(dǎo)線本身存在電阻，或由于導(dǎo)線兩端焊錫夾子電阻增大， 分走了少量電 壓。電鍵會分走少量電壓。在連接線路時，由于線頭的松緊而造成的誤差。初中階段實驗器材本身局限造成的誤差。學(xué)生在測量過程中讀數(shù)所造成的誤差。電表自身也有電阻造成誤差。2.實驗后的體會在初中科學(xué)的物理實驗中，有些誤差在實驗中我們是沒法避免的， 如兩種誤 差，但有些是我們可以通過實驗過程中改進器材， 或完善操作過程，在以后的實 驗中盡可能地設(shè)法減小。減小誤差的幾個方面：在連接電路時盡量用不帶夾子的導(dǎo)線， 且導(dǎo)線不能過長，現(xiàn)實生活中導(dǎo)線電 阻不可避免，我們只能讓它盡量地減小，而帶夾子的導(dǎo)線由于經(jīng)過焊錫會產(chǎn)生比 較大的電阻，而我們初中階段都默認(rèn)為導(dǎo)線電阻為 0,這樣會影響實驗的結(jié)果。在連接導(dǎo)線時，要注意接線頭要擰緊，以減小實驗誤差。測量電源電壓時，不能直接從學(xué)生電源或干電池的節(jié)數(shù)讀電壓， 必須進行測