神奇的电压表-探究性学习报告

PAGEPAGE2探究性学习报告题目：《神奇的电压表系列之三个电压表串联》学校：青大附中姓名：刘昭宇指导老师：魏妙一、问题来源于突发奇想说来这是一个偶然，据物理老师所讲，电压表只能与用电器并联，不能与之串联，若串联，那么用电器不会正常工作。这是因为我们把电压表在理想状态下看成一个断路。但实际上，人家和其他用电器一样，都是电阻，不过电压表的电阻超大就是了。所以我突然想到，若串联三个电压表会出现什么状况？有示数？无示数？示数很大？示数很小？带着这些问题,我展开了一场如火如荼的实验。二、实验目的若单纯的为了寻求问题的答案而进行试验未免太单调，通过这个实验，有以下目的：准确的重新认识电压表，研究它的工作原理弄清问题的答案培养创新与动手实践能力让我们一起热爱物理三、实验器材完全相同的电压表3个，导线无数，2节1.5伏的电池，开关一个四、实验猜想据我第一感觉判断，这三个电压表应该示数相同。五、实验进行与步骤1.首先，正确连接电路，串联三个电压表，使用电压表0-3伏的量程，闭合开关，读出各电压表示数并记录。2.次之，在原来电路的基础上，将电压表的量程改换为0-15伏，连接好后，闭合开关，读出各电压表示数并记录。3.再者，在原来电路的基础上，将两个电压表的量程改为0-3伏。另一个的量程为0-15伏。连接好电路后，闭合开关，读出各个电压表的示数4.然后，在原来电路的基础上，将两个电压表的量程改为0-15伏，另一个的量程为0-3伏。连接好电路后，闭合开关，读出各个电压表的示数5.重复上述实验各三次，总结归纳六．实验数据表格表格一电压表0-3伏0-3伏0-3伏其示数0.90.81.1表格二电压表0-15伏0-15伏0-15伏其示数11.10.9表格三电压表0-3伏0-3伏0-15伏其示数0.60.73.5表格四电压表0-15伏0-15伏0-3伏其示数2.520.5七．问题的分析啊，实验结果终于出来了，我是越看越惊奇，发现了不少问题，按照我的预计分析，只有表一和表二符合我的观点，我对其的理解是：三个电压表是三个超大电阻，无论是什么电阻，终究是电阻，所以它符合串联电路的一切规律，按照串联电路的分压公式可知U=U1+U2+U3，所以这三个电阻所分到的电压是相同的，所以示数应该是一样的，这对于表一和表二是正常的，因为它们的示数十分接近，误差是可以理解的。但表3和表4未免就太荒谬了，但又不得不接受，因为这就是事实！沉下心来找规律，我又发现，这个示数和电压表的量程有关系，量程大的电阻大，量程小的电阻小，为什么这么说呢？我不难发现，相同量程的电压表无论是怎么连，示数都大致相同，而且示数小的量程就小，示数大的量程就大，但这却如何给予合理的解释呢？继续沉下心来思索，又有了新的发现，我在不断重复实验的过程中，可以清楚地发现，这三个电压表无论怎么连，示数可能不同，但指针的偏转角度是大致相同的，这就说明这些指针一定受到了一个相同的作用，这种相同的作用导致指针偏转的角度相同，而这种相同的作用会是什么呢？在串联电路中电流是永久不变的，这个相同的作用会是电流吗？只有问题没有收获是不行的，我的收获很简单，换一种思维来想，量程的不同导致电压表的电阻发生根本性的改变，但这只能粗略地解释一些问题。你看：在表3中，0-15伏的电压表的电阻大，分到的电压就多，所以示数就大一些，在表4中，0-3伏的电压表的电阻小，分到的电压就小一些，这样的话，表格的问题就可以得到解释了，但偏转角度的问题怎么说呢，只是一个巧合吗？还是陷入了沉思。八．问题的进一步探索光想不动手是科学的大忌，所以在出来如此众多和繁琐的问题后，我不得不做一件事：解剖电压表!解剖是最简单最愉快的事情了，因为只要搞一个螺丝刀，那就没有问题了，但是解开后的任务就比较难了。解开后，电压表的内部结构大致是这样的：一张塑料片，上面刻着刻度0-3伏的接线处下接着一个电阻，0-15伏接线处下又接了一个电阻（电阻看上去是相等的），两个电阻串联，直通核心。核心是一块类似于铁的东西，上下柱上缠绕着一些类似于铜丝（学名叫线圈）的东西，上柱的铜丝上绑了一个指针，这一块铁的竖着还有一层金属片包着它。？？？这就是大概的东西了。我现在唯一有勇气搞懂的就是这块铁，这肯定不是一块普通的铁，拿掉下来的螺丝往上面靠，发现它被吸住了，这是一块磁铁!问题终于又有了新发现，看到磁铁就想到了磁的知识，而磁和电唯一能够联系起来的无非就是电生磁、磁生电了。九．问题的解决解决问题靠的是知识，而知识我是远不够的，在这种情况下，我只能依靠网络。经过认真地研究发现，这叫做电流的磁效应，通俗点来讲就是一个导体通电后，周围就会产生磁场，即拥有了吸力。那么就很好解释了，对照着迷你图，我们来一次旅行，当电流通过时，磁铁两边的线圈就相应地产生了磁场，那么在这块磁铁的互相作用下，吸力使线圈转动，所以带动着线圈上的指针发生偏转，在配上相应的刻度示数，一个电压表就搞出来了。如此一来，一切全通了，示数与指针有关，指针与线圈转动大小有关，线圈转动大小与通过的电流有关，等量代换一下，指针的偏转与电流有关，因为串联电路电流处处相等，所以个电流表指针的偏转程度是一样的，但因为量程可能不同，指针所对应的示数