对探究欧姆定律实验的再思考

高泽超

摘 要：本文对欧姆定律实验进行了简要的说明，然后对在实验中的一些地方进行了探讨。

关键词：欧姆定律；电流；电压；电阻

中图分类号：G633.7 文献标识码：A 文章编号：1003-6148（2016）4-0026-2

在初中物理电学实验中，探究欧姆定律是一个非常重要的实验，如图1所示的电路图。

1.器材：

学生电源（6 V），电流表，电压表，滑动变阻器（1 A、20 Ω），开关，定值电阻（5 Ω、10 Ω、20 Ω），导线若干。

2.实验方法：

控制变量法。

3.实验步骤：

（1）按照电路图，连接好实物图，电流表选择“-和3”和电压表选择“-和15”。

（2）在探究电流与电压的关系时，应保持电阻不变，通过缓慢移动滑动变阻器改变R两端的电压，分别记下电压表和电流表的示数。

（3）在探究电流与电阻的关系时，应保持电压表示数不变，通过缓慢移动滑动变阻器保持R两端的电压达到预设值，记录下电流表的示数，然后更换不同的定值电阻，调节滑动变阻器使电压表的示数达到预设值，记录下电流表相对应的示数。

4.分析数据得出结论：

当导体电阻一定时，通过该导体的电流与两端的电压成正比；当导体两端电压一定时，通过该导体的电流与导体电阻成反比。

然而，在具体的实验操作过程中，以下问题很容易让我们忽略，下面我们进行一些探讨。

（1） 在探究电流与电压、电阻的关系时，我们在记录数据时应注意些什么？

对于初中生而言，从较为复杂的数据中分析并找到规律，这是一件很困难的事情。为了数据方便处理，在探究电流与电压的关系时，电压的值尽量成倍数地增加，如l V，2 V，3 V（0.3 V，0.6 V，0.9 V）；在探究电流与电阻的关系时，电阻值也成倍数增加，如5 Ω，10 Ω，15 Ω。这样更容易找出实验规律，节省处理数据的时间。

（2）在探究电流与电阻的关系时，每次更换定值电阻时，都要将原来的定值电阻和电压表拆下，把新的定值电阻和电压表重新接上，这样操作比较麻烦，频繁的操作不仅容易造成电路接触不良，而且也影响学生实验探究的效果，换用旋钮式电阻箱代替需要更换的电阻， 原先每次更换电阻需要拆接就只需一次旋钮，大大地简化了实验操作，提高了实验效率。

（3） 在探究电流与电阻的关系时，一般都是老师给定一个预设值，往往发现进行了一两次实验后，后面的实验没有办法再进行。为了完成实验，若只给定滑动变阻器规格（1 A、20 Ω），电压表示数的预设值为2 V，如何选定值电阻？

例如，在上述实验中，电压表示数为U定=2 V不变，根据串联；

根据串联分压：

则定值电阻的选择范围是2～10当我们选择的电阻小于2 Ω，在实验中能够得出实验数据，但是电路中的电流大于1 A，有损坏仪器的危险；若我们选择的电阻大于10 Ω，则滑动变阻器接入的阻值大于20 Ω>R，即无论怎么滑动，都没有办法使电压表的示数为2 V。

若给定定值电阻，如何选定值电阻（5 Ω、10 Ω、20 Ω），电压表示数的预设值仍为2 V，如何去选择滑动变阻器或算出滑动变阻器接入的电阻范围？

例如，在上述实验中，电压表示数仍为2 V不变，

即选择滑动变阻器的规格最大值不能超过40 Ω或滑动变阻器接入的阻值最大值为40 Ω，而接入的最小值要根据滑动变阻器的规格和电流表选择的量程来决定。

（4） 在探究电流与电阻的关系时，要保持电压表示数不变，这个预设值是如何得到的呢？是不是随意给定这个预设值都可以呢？

例如，在上面的实验中，定值电阻（5 Ω、10 Ω、20 Ω）和滑动变阻器（1 A、20 Ω），如何去找这个预设值的范围？

则U定max=5 V。

当滑动变阻器接入的阻值最大（R=20 Ω），则定值电阻两端的电压最小，

所以，为了完成整个实验，则U=3 V。即预设值的范围是3～5 V。当预设值大于5 V，在实验中，能够得出实验数据，但是电路中的电流大于1 A，有损坏仪器的危险；若预设值小于3 V，当定值电阻阻值大于20 Ω> R，即无论怎么滑动，都没有办法使电压表的示数达到预设值。

参考文献：

[1]陆军.欧姆定律实验的缺憾及补正策略[J].中学物理教学参考，2010，39（3）：57—58.

[2]李凤东，王召辉，梁兰英，苏福河.浅谈科学探究“欧姆定律”[J].物理通报，2009（1）：39—41.

（栏目编辑 刘 荣）