用电流电压传感器研究闭合电路中的八个课题，本文主要内容关键词为：闭合电路论文,流电论文,传感器论文,课题论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
一、问题的提出
闭合电路中的各种物理量，如路端电压U、电流 I、外电阻R、输出功率
、电源总功率
、电源内部热损耗功率
，当外电阻R变化时，都将随着变化。平时实验教学中我们研究比较多的是路端电压U和电流I的关系，解决的是一个测定电源电动势和内电阻的问题。测定的方法这里就不再赘述了。由于我们现在已经拥有了高效的DIS实验设备，平时要一个课时才能完成的测定电源电动势和内电阻的实验现在可能不到半节课就已完成。由此，我就想到了拓展此实验的设想：在完成U-I图象测定的同时，利用两个传感器得到的原始数据进一步研究其他的几个问题。这样做虽然要多一个课时的实验准备培训，但可以大大提高实验课的效率，提高了学生实验探究的兴趣和能力。
二、确定研究的八个课题
在本DIS实验中只使用了如图1所示的一个电路：
是一个10Ω的定值电阻，它和两节1.5V干电池串联组成一个电源，可作为电源内阻的一部分，其目的是提高内电阻的大小，便于做电源输出功率和外电阻的关系的实验。滑动变阻器的最大阻值为20Ω。A、V是电流传感器和电压传感器。
图1
确定的研究课题有：
(1)路端电压和电流的变化关系以及U-I图象，并求出电源电动势和内电阻：U=F-Ir。
三、研究方法及示范
做这一探究实验的前提是必须学会使用韩国 KD公司的电压、电流传感器测定定值电阻和小灯泡的伏安特性曲线。已经说明电动势和内电阻的测量方法，已经掌握用Excel软件中插入图表的方法作出X-Y散点图、已经学会了线性回归、多项式回归等，例如，上面八个课题中的(2)、(3)、(4)就可用幂级数的多项式来逼近规律。
本实验的主要步骤是：
(1)将电流传感器插入数据采集器的A口，电压传感器插入数集数的B口，在设定好实验间隔时间和调零后，闭合开关，并滑动变阻器，取得八到十组电压、电流数值，我做的某一次实验中采集到的数据和屏幕上显示的情况如表1所示。
(2)作U-I图线求出电动势和内电阻。先选中电流和电压两列数据，在单元格格式中的数值位数中选择2位有效数，作出U-I散点图，并线性回归用显示公式的功能得到电动势和内电阻，我做的那个实验的数据图线如图2所示，得到的电动势为 E=2.76V，等效内电阻r=12.53Ω，当然不要忘了写上图表的名称和横、纵坐标轴的名称I、U。并可适当后推和前推。
(4)作U-R图线。先选中D列中电压数据，按Ctrl再选中F列中电阻数据，作出U-R图线，如图3所示。用多项式回归法近似逼近，阶数取3，并显示函数关系式。
(5)作I-R图线。先选中C列中电流数据，按 Ctrl再选中F列中电阻数据，作出I-R图线，如图4所示。找出变化规律，用多项式回归法近似逼近，阶数取3，并显示函数关系式。
四、实验取得的收获
在准备课中说明实验的方法后就可让学生进入DIS实验室独立研究这八个课题，老师的任务是利用实时监控功能观察学生实验情况，并解决学生可能在实验中或软件操作中遇到的问题。通过所带两个物理选修班七十多名学生的实践，大多数同学得到了较好的结果，完成八个图象，用时仅五十分钟时间，大大提高了上课的效率、学生学习物理的兴趣和信心，同时也提高了物理研究的能力。