串并联电路电压特点科学试验探究0

1、串并联电路电压特点科学实验探究串并联电路电压特点科学实验探究林兰摘 要：众所周知，在科学实验中，误差不可避免，只能减小。然而，在研 究“串、并联电路电压特点”的实验中发现， 不仅实验所得的数据与书上所给出 的结论相悖，而且存在的误差十分之大。在惊讶之余，产生了这样的疑问：为何 会存在这么大的误差？是什么原因造成的？对实验中所用的导线与开关是否是 零电阻产生了疑问，对此展开了一系列的实验探究关键词：串联；并联；电压；误差；实验一、背景分析在八年级上册的科学课本中，有许多不同的实验，在这些实验的操作过程中， 我们会发现许多问题，而如何在课余时间科学合理地探究在实验操作过程中所遇 到的问题，也成为我

2、们在课后自主学习与探究的重点与难点。探究串并联电路电压特点的实验是八年级上学期科学电学部分的一个较为 重要的实验，此实验所得的结论与欧姆定律相结合的题目是此学期科学电学部分 的一个难点。而当学生在学校的实验室中按课本上的指示进行此实验、记录实验所得数据时，发现在串联电路实验时 U1+U2根据表一中实验三测得的数据 U1= U2=，即使再加每次电表允许产生的最 大误差，U1+U2误差值=，与U电源比仍然小，这个值也远远超过了允许的最大 误差，对比这五组实验数据，我们不难发现都存在着与实验一相类似的规律， 而 由表二并联电路所测得的实验数据中， 也存在U1不等于U2不等于U电源，且误 差很大的现象

3、。在实验中发现，当用电器为灯泡时的实验误差值普遍要比用电器 为电阻时的误差值要大得多，而使用有夹子的铜导线做实验时的误差值普遍要比 使用无夹子的铜导线要大得多。为此，我们对探究串、并联电路电压特点的实验 存在的巨大误差展开了深入、全面的研究。我们做出了以下几种猜测：串、并联电路中造成电压特点与理论存在误差的原因可能是与导线的长短有 关。串、并联电路中造成电压特点与理论存在误差的原因可能是开关承担了一部 分电压。串、并联电路中造成各用电压特点与理论存在误差的原因可能是导线承担了部分电压串、并联电路中造成各用电压特点与理论存在误差的原因可能与导线接线柱 线头所拧得松紧有关。1.串联电路实验串联电路

4、的电源电压以及各用电器电压的测量。【实验器材】：电压表1只、小灯座2个、小灯泡2个、10Q电阻2个、干 电池3节、开关1只、导线若干。【改进后的实验过程】注：将电压表接在开关两端，闭合开关，两小灯泡均发光，观察此时电压表的示 数。选用长度为30cm及60cm的两种无夹子的铜导线记下 U1, U2及电源电压的 值。将电压表依次接在电源负极到 L1、L1到L2、L2到开关、开关到电源正极这 四条导线上，闭合开关，两小灯泡均发光，观察这四种情况下各电压表的示数。更换不同类型的导线，再次重复以上步骤，记录数据。将小灯泡更换为10Q定值电阻，重复步骤，记录数据。实验数据如表三、表四所示：数据分析：由表三

5、数据可知，当连接线路中的导线长度全都由 30cm变成60cm时，U1+U2 的值与电源电压之间的误差由提高到了，说明误差值在偏大，可得到的结论一： 导线的长度会影响U1+U2的数值与电源电压间的误差，且导线越长，U1+U2的值 越小，误差也就越大。证得猜想一是正确的。在表四实验一中，只有开关到电源 正极用的是两端有夹子的导线，其余都是无夹子导线连接，而根据实验一的数据， 我们发现无夹子导线两端的电压都为 0V,而有夹子导线两端的电压为。而这个 也正好是实验中电源电压与 U1+U2之和的误差值，说明导线分到了电压。对比表 四中的这五组实验数据，当连接导线用的是无夹子导线时，导线两端的电压基本 上

6、都为0,只有实验五有两组测得的是，而测开关两端的电压有三组为0,两组为。据数据分析，这个，也可以说是相当小的电压值。而有夹子导线两端的电压 与此相比却要大得多。根据这五组的实验每一组的合计电压与我们测得的U1+U2与电源电压值的误差进行比较，不难发现，实验误差的存在，确实是因为导线与 开关会分到电压，对于有夹子的导线分到的电压则会更多。由表四可得结论二： 串联电路中，除了用电器分到电压外，导线或开关也会分到电压，而且导线电阻 越大，分到的电压也就越大，所以实际的 U1+U2【实验过程】选用大量程，用试触法来估测电压的大小，然后确定合适的量程。根据电路图，连接完成电路。先用灯泡并联。分别三次把电

7、压表并联接入线路中：测灯L1的电压；测灯L2的电压；测电源电压。 换不同类型的导线，再次重复第 3步骤，并记下数据。 更换为10Q的定值电阻，再重复步骤，并记下数据。 重复实验，得出结论。实验数据如下表五所示：数据分析及结论：根据表五数据，我们发现在实验中，开关两端的电压只有实验一与实验四为 0V,其余三组都分到电压。而且明显地发现，使用无夹子导线时，导线两端的电 压为0V的有8组数据，有夹子导线两端的电压为 0的有两组，因为我们的实验 器材及人为读数方面的局限，在误差允许的范围内；在实验四出现的有夹子导线 电压为0V,可能是我们实验器材及误读所造成。并联电路结论：由实验数据可得出分到电压确实

8、与导线的电阻大小及开关的 接线柱的电阻有关，电阻越大，分到的电压也就越多，造成用电器两端的实际电 压小于电源电压。但用电器两端电压与导线两端电压及开关两端电压加起来还是 等于电源电压，这与串联电路的研究结果一致。根据以上的实验，我们大致得出了结论：实验所用的导线、开关并非是我们 所假想的0电阻，导线存在较大的电阻，分走了一部分电压，而且我们实验所使 用的电压表也并非我们所假象的那样 0电阻，电压表也分走了一定的电压。比较 实验所得出的数据，我们发现，使用小灯泡实验所得出的数据比使用定值电阻实 验所得出的数据误差更大。我们对此也展开了讨论与研究。根据八年级上册科学 课本上影响导体电阻因素的内容和

9、实验得出的数据，我们意识到：因为小灯泡发光的同时也发热，小灯泡温度升高，导致小灯泡电阻变大，分走了一定的电压， 加大了误差。除此之外，我们实验所得的数据仍存在一定的小误差， 对这误差的 存在有些是无法避免的。但通过实验我们也得到了几种产生误差的原因和对今后 实验改进的设想：1.误差产生原因的几种分类学生电源直接读数电压与实际测出的电压间存在误差，新干电池也不能都以读数，它们的理论值与测量值之间都存在着一定的误差。由于导线本身存在电阻，或由于导线两端焊锡夹子电阻增大， 分走了少量电 压。电键会分走少量电压。在连接线路时，由于线头的松紧而造成的误差。初中阶段实验器材本身局限造成的误差。学生在测量过程中读数所造成的误差。电表自身也有电阻造成误差。2.实验后的体会在初中科学的物理实验中，有些误差在实验中我们是没法避免的， 如两种误 差，但有些是我们可以通过实验过程中改进器材， 或完善操作过程，在以后的实 验中尽可能地设法减小。减小误差的几个方面：在连接电路时尽量用不带夹子的导线， 且导线不能过长，现实生活中导线电 阻不可避免，我们只能让它尽量地减小，而带夹子的导线由于经过焊锡会产生比 较大的电阻，而我们初中阶段都默认为导线电阻为 0,这样会影响实验的结果。在连接导线时，要注意接线头要拧紧，以减小实验误差。测量电源电压时，不能直接从学生电源或干电池的节数读电压， 必须进行测