设置阻值不相等的两条并联支路,各带独立开关和电流表,同时测量干路电流与两支路电压。
学习目标
- 验证干路电流等于各支路电流之和
- 验证并联支路两端电压相等
- 比较支路开关对本支路与其他支路的影响
实验器材
- 6 V 直流电源
- 上支路 10 Ω 电阻
- 下支路 20 Ω 电阻
- 三个电流表
- 两个电压表
- 总开关与支路开关
实验准备
- 下方左侧为总开关,初始断开;右侧两个支路开关初始闭合。
- 点击需要操作的开关,展开右下角“属性”,勾选“闭合”即可接通;取消勾选即可断开。
- 下方电流表串联在干路,上、下两条支路各有一只电流表。
操作步骤
测量分流
点击“开始”,再闭合总开关,记录上、下支路电流和干路电流;读取两支路的电压。
断开单支路
仅断开右上方支路开关,记录三个电流表与下支路电压;再恢复上支路,断开下支路,重复观察。
改变电阻
断开总开关,将上支路电阻改为 20 Ω,保持电源与下支路不变。闭合全部开关,比较两支路电流及干路电流。
解释读数
分别用 I总 = I₁ + I₂ 和 I = U/R 计算预期读数,与测量结果核对。
观察与记录
- 记录支路开关状态、R₁、R₂、I₁、I₂、I总、U₁、U₂。
- 断开支路后,比较另一支路的数据;不要只看干路总电流下降。
预期结果
- 两支路均闭合时,U₁ = U₂ = 6 V,I₁ = 0.60 A,I₂ = 0.30 A,干路为 0.90 A。
- 断开上支路后,下支路和干路均为 0.30 A;两支路都改为 20 Ω 时各为 0.30 A,干路为 0.60 A。
课堂讨论
- 支路电阻越大,其电流越大还是越小?
- 断开上支路后,下支路电流为什么不变?
- 如果电源存在内阻,支路之间还完全独立吗?
模型与适用范围
- 支路独立的结论建立在电源内阻为零、供电电压保持不变的条件下。
- 初始电表为理想模式;加入电源内阻或仪表负载后读数会发生可计算的变化。