师:同学们好,今天我们一起来学习初中物理人教版九年级全册第十五章第五节——串并联电路中电流的规律。首先,我们来进行一个探究性活动,请同学们将任意两个灯泡连接到电路中。思考一下,这两个灯泡的连接方式有几种呢?请同学们分别画出这几种电路图。
(老师对同学们所画的电路图进行归纳总结)
师:同学们画的电路图,主要有以下两种。第一种,将灯泡 L1 和 L2 依次相连,然后接入电路,这就是物理学中所说的串联。第二种,把灯泡 L1 和 L2 并列相连,再接入整个电路,这在物理学中叫做并联。那么,同学们猜想一下,在串联电路中,通过灯泡 L1 和 L2 的电流之间有怎样的关系呢?在并联电路中,干路的电流和两个支路的电流之间又存在怎样的关系呢?物理是一门实验性科学,大家的猜想可能各不相同,最后就让我们通过实验来验证想法。
首先,我们研究串联电路中的电流规律。把两个小灯泡 L1、L2 串联在电路中,在串联电路里选取 a、b、c 三点不同位置,判断这三点处的电流 Ia、Ib、Ic 之间的关系。同学们的猜想大概有以下几种:第一种,因为串联电路中小彩灯亮度一样,所以猜想电路中的电流可能处处相等;当然,也有同学可能认为,串联电路中的电流从正极出发后越来越小,原因是电流经过每个小灯泡会消耗一部分电能,回到负极时就变小了。
那到底哪种猜想正确呢?我们通过实验寻找答案。首先要设计一个实验电路图,把 L1 和 L2 串联在电路中,将电流表放到 a 点处,测量通过 a 点的电流。第二次把电流表放在 b 点处,测量 b 点的电流值。同理,再测量 c 处的电流值。按照设计的电路图连接电路,进行测量,并将测量数据记录在表格中。
同学们,下面我们用实验探究串联电路中电流的规律。先按照电路图连接好实物,在电路中选取 a、b、c 三处,通过使用电流表测量这三处的电流,分析数据,看看能否得出串联电路中电流的规律。首先将电流表接入 a 位置,连接电流表时,同学们要注意观察电流表指针是否指在零刻度线上,若不在,需通过调零螺母进行调整。而且,电流表要和待测用电器串联,电流表的正负接线柱要正入负出。由于此时电路中的电流没有准确估计值,我们采用大量程进行试触,将电流表接入 a 处。
连接完电路,检查电路正确性。闭合开关、断开开关,在闭合断开瞬间,发现电流表指针未超过小量程最大值 0.6 安培,此时可以换用小量程进行测量,再次闭合开关。待电流表指针稳定后读数,此时电流表的示数大约为 0.2 安培,将实验结果记录在表格中。断开开关,把电流表放在 b 位置。
再次闭合开关,读数,此时电流表的示数大约为 0.2 安培。断开开关,将电流表移动到 c 点处,闭合开关,此时电流表的示数同样大约为 0.2 安培。同学们看这三组数值,通过这三个测量数据能得出串联电路中电流的规律吗?很明显,这样得出的结论不具有普遍性。实验次数太少,小灯泡的规格也没更换,实验结论存在偶然性。所以,我们要换上另外两个规格不同的小灯泡再次实验,目的是避免实验结果出现偶然性。当然,由于课堂时间关系,老师没法一一操作,但科学家经过大量多次实验,得出一个重要结论:在串联电路中,电流处处相等。我们刚刚进行的这一次实验,也能验证此结论是正确的。
我们已经得知串联电路中电流的规律,那么在并联电路中电流又有怎样的关系呢?同样,将两个灯泡并联在电路中,依旧选取 a、b、c 三点,通过实验验证这三点之间电流的关系。请同学们注意,a、b 两处位置分别在 L1 和 L2 所在的支路上,而 c 点在电路的干路当中。
同学们先对 a、b、c 三处的电流进行猜想,可能会得出以下结论:一、干路的电流等于各支路的电流之和,原因是各支路的电流来源于干路的电流;二、干路的电流等于各支路的电流;三、干路的电流大于各支路的电流,支路中的电流总和小于干路中的电流。猜想多种多样,实验是检验真理的唯一标准,我们通过实验验证同学们哪个猜想正确。首先还是要设计一个实验电路,把两个小灯泡并联后接入电路,将电流表依次放在 a 处、b 处和 c 处,测量出 a、b、c 三处的电流值。对照电路图连接电路,最后进行测量,将测量数据记录在表格中。下面,我们在具体的并联电路中,通过实验看看电流有怎样的规律。
先按照电路图连接好实物,在实物中选择 a、b、c 三处位置,通过接入电流表来测量 a、b、c 三处的电流值。首先将电流表接入电路中的 a 点处,连接电流表过程中,同学们一定要注意电流表指针在未使用前应指在零刻度线上,注意电流表正负接线柱的选择以及量程的选择。由于此时不知道电路中电流的估计值,老师采用大量程试触。电路连接好后,沿着电流方向检查电路是否连接正确,然后闭合开关、断开开关,在闭合断开瞬间,发现电流示数未超过小量程最大值,所以可以换用小量程测量。再次闭合开关,待指针稳定后,得出此时 a 处的电流大约为 0.24 安培,将数值计入表格。a 处电流测量结束,下面把电流表接入 b 处,测量 b 处电流,改接电路,检查电路正确性。闭合开关,待电流表指针稳定后,读出此时电流示数大约也为 0.24 安培,将数值记录在表格中。断开开关,下面测量 c 点,也就是干路中的电流。
