探究并联电路中电流的规律_实验设计-查字典物理网

一、提出问题

在学习中，我们认识了串联电路，知道串联电路的电流是处处相等的；也知道串联电路中各个用电器的电压之和等于电源电压。日常生活中，我们总看到一些用电器是并联起来的。在并联电路中，电路中干路电流和各支路电流之间存在着什么关系呢？

二、猜想或假设

对于并联电路，结合我们所学的串联电路电流、电压的特点，我们顺理作出这样的猜想：

猜想一：干路电流和各个支路电流是相等的。

猜想二：干路电流等于各个支路电流之和。

三、设计实验

结合猜想，我们设计了这样一个实验，如下图所示：

（实验图1－1）（实验图1－2）

该电路中，有三条支路，各个支路都用规格相同的电流表、滑动变阻器和灯泡，干路中接入同样规格的电流表。通过调节各个支路的滑动变阻器以改变各个支路的电流，观察各个支路电流表和干路电流表的示数，观察它们之间的关系，由我们观察到的现象和数据来验证猜想的正确与否。

四、进行实验

（一）实验器材

电源（3V）、单刀开关、三个小灯座、三个相同的小灯泡（2．5V）、三个相同的滑动变阻器（0～50）、四个相同的直流电流表、若干根导线、小螺丝刀。

（二）实验步骤

1．检查实验器材。

（1）检查器材是否齐全、完好。

（2）观察电流表的两个量程，了解相应的最小刻度值。

（3）观察电流表的指针是否对准零刻度线，如未对准，可用小螺丝刀校正。

（4）观察电流表接线柱的正负及各量程的不同接法。

（5）检查电源（或电池盒）接线柱的正、负。

2．按（实验图1－1）电路图组成并联电路。

（1）此实验用直流 3V 电压，认清电源接线柱的正、负。

（2）断开开关，按图连接好电路，并检查电路是否连接正确。

（3）确认电路无误后，闭合开关。观察灯泡是否发光，若不发光或出现异常，要立即断开开关，并检查排除故障。

3．测干路电流和各个支路电流。

（1）闭合干路上的单刀开关，滑动各个支路上的滑动变阻器至某一个位置。

（2）观察各元件的工作情况，注意各电流表的示数，不能超过其所连接的最大量程。

（3）读出电流表的示数，注意视线正对电流表的指针。

（4）断开开关，记录电流值，将实验结果填入下表，注意记录单位。

（5）重复（1）到（4）的步骤三次。

4．按（实验图1－2）电路图组成并联电路。重复实验步骤，记录数据。

5．实验操作完毕，整理器材。将器材恢复到实验前的状态和摆放位置。

五、实验数据分析归纳

（一）原始数据表

1．按（实验图1－1）电路图组成并联电路所测量到的原始数据：

实验次数	干路电流I（A）	支路电流I₁（A）	支路电流I₂（A）
1	0．54	0．32	0．22
2	0．58	0．20	0．38
3	0．70	0．28	0．42
4	0．82	0．34	0．48

（数据表2－1）

2．按（实验图1－2）电路图组成并联电路所测量到的原始数据：

实验次数	干路电流I（A）	支路电流I₁（A）	支路电流I₂（A）	支路电流I₃（A）
1	0．52	0．18	0．14	0．20
2	0．60	0．18	0．24	0．18
3	0．70	0．24	0．34	0．12
4	1．10	0．52	0．32	0．26

（数据表2－2）

（二）数据处理

对实验原始数据，我们把各个支路的电流作了分析处理，得出下表：

1．数据处理表一：

实验次数	干路电流I（A）	支路电流I₁（A）	支路电流I₂（A）	二支路电流总和（A）
1	0．54	0．32	0．22	0．54
2	0．58	0．20	0．38	0．58
3	0．70	0．28	0．42	0．70
4	0．82	0．34	0．48	0．80

（数据表2－3）

2．数据处理表二：

实验次数	干路电流I（A）	支路电流I₁（A）	支路电流I₂（A）	支路电流I₃（A）	三支路电流总和（A）
1	0．52	0．18	0．14	0．20	0．52
2	0．60	0．18	0．24	0．18	0．60
3	0．70	0．24	0．34	0．12	0．70
4	1．10	0．52	0．32	0．26	1．10

（数据表2－4）

（三）分析归纳

分析（数据表2－3）表和（数据表2－4）表中的干路电流和各个支路电流的数据值，我们不难发现随着各个支路电阻的变化，干路电流和各个支路的电流也会随着变化，但它们的变化不一，数值不相等，干路电流总比任何的一条支路电流都要大。所以我们认定，猜想一（干路电流和各个支路电流是相等的）是错误的，是不成立的。

再分析（数据表2－3）表和（数据表2－4）表中的干路电流和支路电流总和这两项数据值，我们发现，无论是电路中有两条支路还是有三条支路，无论我们怎样改变各个支路中的电阻值，各个支路电流的总和总是和干路中的电流相等。由此，我们推想，即使再并联多几条支路，干路电流和支路电流的总和是相等的。这证明我们的猜想二（干路电流等于各个支路电流之和）是正确的。

纵观以上的分析，我们得到了干路电流和各个支路电流之间的关系：干路电流等于各个支路电流之和。

六、小结反思

通过我们的实验探究，我们终于揭开了并联电路中干路电流和各支路电流之间的关系：并联电路中干路电流等于各支路电流之和。然而对于这个实验，我们原来设计的电路中，不是干路和每条支路都放入一个电流表的，而是只用一个电流表。先在电路中标好要测量的点，测量到某个点的时候，再把电流表连接进去。但经过老师和我们的再三讨论以后，我们一致认为这样逐一把电流表接入测量的方法不好。理由有二：一是测量接入、撤开电流表比较麻烦；二是电流表虽然内阻很小，但接入电路中的时候还是会影响到电路中的电流。所以我们采用了自己的方法，把干路和每条支路都放入电流表的测量方法。这样就达到了方便和保持电路电流不变的效果。

实验探究活动让我们对物理了解的更多，更让我们从探究中获得知识的乐趣，促使我们更深一层去探究我们未知的物理知识领域。

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