摘要:想要理解电学公式,只能仔细的进行实验研究,运用各种物理知识能力以及想象力、创造性思维来填充电学实验,彻底的了解并掌握电学公式。本文将给出具体的电路实验例子,来很快的理解电学公式。
关键词:实验;电学公式;理解
物理学是一个非常深奥且定量程度非常高的科目,从这些年来的高考物理试题来看,实验题的分值在整个考试占的比例越来越大,而电学在实验题中也有着很大的占比。在物理学之中电学就有着非常重要的地位,想要彻底的理解电学公式,就必须进行电学实验,但对于电学实验的器材选取以及电路的整体设计又是一个极大的难点,没有容易的公式来进行套用。所以,想要让电路符合实验的要求,需要仔细的进行估算,才能设计出合适的电路。
1 电学的难点
电学知识在物理学之中也算是非常抽象的知识了,比如像是电流、电阻、电工、电功率、电热这六个最基本的电学物理量,是由各种非常抽象的概念、字母、单位以及公式进行描述的,这些概念的概括性非常的强,导致其非常的难以记忆,有时候还会把某些符号混淆,尤其是在计算过程中要把所有的物理量进行联系时,会更加的让人头大。
2 理解电学概念把握其规律
电学物理量,其内在的概念和内涵是非常难以正确进行理解的,而且容易混淆。所以我们应该努力的引导学生将电学概念和其规律进行仔细的对比以及分析,找出它们冥冥中的共性,只有这样才能让我们更加的了解电学。我们应该对电学公式多看和多记,准确无误的理解其中蕴含的概念和运行规律。也可以使用列表方法来找寻其它电学物理量之间的联系,比如像是串联和并联电路中电流与电压以及电阻的关系。在电学之中最容易混淆的就是电能和电功率了,它们的计量单位千瓦时和千瓦太过于相像,导致很多人都没有很好的分清两者,如果想要更好的学习电学物理,就必须掌握这两者之间的区别和联系。
3 弄清电路结构变化
3.1 电路结构
电路基本是由电源、电气以及导线相互连接起来的,看似简单但其内在非常的复杂,如何利用脑中的知识进行分析计算是很多同学的心结。想要进行电学分析计算,首先要能了解电路的内部结构,知道每一个元件的实际作用,像是电路开关如何接通,如果断开电流电压,电路内部的元件会产生什么变化,这些都是必须要了解清楚的。为了能够更加理解电学,熟知串联电路和并联电路的特点是一个重要的前提条件[1]。
3.2 串联电路的特点
因为基本只有一个回路,只要内部某一处断开,就不会再有电流通过串联电路。串联电路每个地方经过的电流都是相等的,该电路中的电源电压基本等于各种电器上的电压之和。
3.3 并联电路的特点
跟串联电路不同,其有着两个以上的回路,就算一个回路断开,别的回路还是能够照常运行,干路上的电流基本等于各个分路的电流之和,并联电路中各每个回路电压相等。
4 电学实验所需要的物理量以及要求
4.1 电路实验估算
在进行电学电路实验时,需要小心翼翼一步一步的边试探边进行计算。首先要假设一些量值,然后计算这些量值符不符合基本要求,如果这些量值没有符合要求,就要重新假设一些从新进行计算,直到找到符合要求的计算。
4.2 所估算的量值
在实验中所要估算的物理量基本都是一些电路各个元件中电流以及电压的变化范围,每个电表上的指针读数位置,将这些量值进行计算可以为之后设计电路提供参考。
4.3 估算的一般要求
要以进行实验时器材的安全性为优先考量,各种电流和电压不能超过定好的量值。为了让电压和电流表的数值更加准确,其之上的指针要有非常大的偏转,如果是欧姆表,它的指针必须要在表盘中心值周围,电路系统的误差要非常小。
5 电学实验例子
5.1 测量电阻
5.1.1经典的伏安法测量电阻
测量电阻是电学实验中最重要的内容,一般使用的都是经典的伏安法来测量电阻,虽然有的时候会改变,选择一些不常见而且不正经的方法来测量电阻。经典的伏安法测电阻一般的测量方法为限流电路测量以及分压电路测量这两种,只有好好的理解掌握这两种测量方法,才能顺利的进行伏安法测电阻[2]。
5.1.2控制电路的选择
在进行伏安法测电阻时所必须准备的基本就是被测电阻、电力表和电压表这三个设备(见图1)。将测量电路和滑动变阻器一起连接进完整电路中,使电流表和电压表基本读数发生变化,这就是控制电路的方法。控制电路基本上分为限流电路和限压电路。控制电路也被经常被叫做限流接法和分压接法(见图2)。这两种方法都有各自的优点和缺点以及注意事项。
图2 限流接法和分压接法
5.1.3限流电路
如果基本不考虑电源内阻的话,在滑动变阻器短路之时,被测量电路的两端电压是最大的,基本等于总电压。在将滑动变阻器的所有阻值都接入电路时,被测电阻的两端电压就是最小的,而且可以计算求出。限流电路有一个非常清晰的事实,那就是限流电路中被测量电阻的电压以及电流不可以从零开始,这个情况极大的限制了电流电压表的数据范围,数据范围越小,测量出的数据也就越小,其所绘制出来的U-I图像理所当然的就不会准确,最后导致被测量电阻的测量误差值变得非常大。这是限流电路最大的缺点。
5.1.4限流电路中滑动变阻器的作用
如果电阻被测阻值是一百欧姆,那么滑动变阻器的最大阻值就是五欧姆。在使用限流接法之后情况就会这样,当滑动变阻器短路时,电路中的总电阻如果为一百欧姆,将滑动变阻器的全部阻值接入之时,电路的总电阻就是一百零五欧姆,基本没有变化,滑动变阻器完全无法完成调节电路里电流的任务。而如果滑动变阻器的最大限值是一百欧姆,和被测电阻相等,此时在移动滑动变阻器滑片,就会看到被测电阻两端的电压变化范围为十伏特到二十伏特,被测的电阻数据在零和十伏特之间,数据范围还是非常小。综上所述,如果想要让滑动变阻器能够起到优秀的调节作用,必须要让滑动变阻器总阻值超过被测电阻值。基本上要是在电学试验中发现滑动变阻器的总值要比被测电阻小,就不会选择使用限流接法。
5.1.5分压电路
它的基本测量范围如图片所示(见图3),跟限流接法不同的是,当滑动变阻器的滑片在最左边之时(见图4),测量电阻就会短路,导致其两端的电压变成零。而当滑动变阻器的滑片在其右端时(见图5),就会和被测电阻并联,导致电压等于电源总电压。综上所述,分压电路最为明显的优点就是可以让被测电阻的电压变化范围变得非常大,电压为零以及和电源总电压相同都能测量出数据,只要测量出的数据越多,绘制出来的U-I图就越精确,测量出来的电阻误差就会越小,在实验题目中如果出现像电压从零开始或者要测量出大量数据这些要求,基本都是要采用分压接法进行测量。
图5滑动变阻器位于右边时
结语
想要完全的理解电学公式,就必须要经常进行电学实验。在进行实际的试验中,可以选择的试验器材非常的多。在慢慢进行电学实验的过程中,自然而然的就会把电学公式烂熟于心。
参考文献
[1]吴启兰.高中物理教学中常见电学实验问题分析[J].名师在线,2020(12):29-30.
[2]晏凤仙.高中物理教学中常见电学实验问题问题分析[J].中学物理教学参考,2019,48(20):91-92.