电路原理答案范文

导语：如何才能写好一篇电路原理答案，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。

篇1

关键词：电力线路；线路改造；校园供电

作者简介：罗继东（1981-），男，甘肃庆阳人，塔里木大学机电学院，助教。（新疆阿拉尔843300）

中图分类号：G483     文献标识码：A     文章编号：1007-0079（2012）08-0141-03

近年来，在我国教育事业飞速发展的大背景下，塔里木大学（以下简称“我校”）在教育客观需要的前提下，抓住机遇积极发展校园基础设施建设。因为塔里木大学供电网络中配电设备普遍陈旧、技术落后，小截面老旧线路、老式油断路器、老式柱上断路器等仍大量被使用；存在着用户线、专用变直接搭接主干线，导致发生事故或需检修线路停电范围大、线路自动分断控制能力差等等。随着新老校区建设的不断扩大和发展，居民、学生公寓楼密集，架空线间安全距离远达不到要求，况且老旧电缆在道路、小区穿过，其绝缘性能及各项技术指标不符合安全距离的要求。这些设备“带病”运行，不但存在着安全事故隐患，而且不符合塔里木大学长远规划的发展需要。为了学校更好地发展，需要对电力线路进行调整改造。

一、塔里木大学线路现状分析

1.塔里木大学现有电网特点

（1）负荷密度高。学校人口稠密，居民小区、学生公寓集中，必然构成了高密度的用电负荷。这要求在配电线路导线选取时要考虑较大的线径。

（2）线路走廊紧张。道路、绿化带一般是线路的主要通道，但因宽度有限，势必要求同杆多回路架线，同时拉线也是一个不容忽视的问题。

（3）供电可靠性不高。停电将造成较大的社会影响和经济损失，故要求较高的供电可靠性。

（4）导线横截面积小，供电负荷大，导致导线不能满足负荷需要。

（5）绝缘化率要求不高。根据大学未来发展趋势，架空电力线路入地电缆化是大势所趋，电缆化率将是表征一个大学品位档次的主要指标之一。

（6）安全性要求不高。因塔里木大学空间利用率高，电力线路与建筑物、活动场所距离相对较近，误碰误触可能性大，因此设计时要充分考虑安全裕度。

2.塔里木大学电源及供电系统

塔里木大学供电系统，除一级负荷别重要的负荷外，不应按一个电源系统检修的情况进行设计，现在我校供电线路还是单回路供电线路。其特点是供电线路可靠性不高、经常性停电，要两回电源线路，应采用同级电压供电；供电系统应简单可靠，同一电压供电系统的变配电级数不应多于两级。高压配电系统应采用放射式。根据负荷的容量和分布，配变电所应靠近负荷中心。

二、全校负荷调查

变电所现有分区：我校现有变电所七处，每一处管辖范围不等的一个供电区域。

这七大区域为：

（1）主教学区变：含综合楼、行政楼、动科楼、工科楼、文科楼、一号楼、二号楼、图书馆、逸夫楼、生物楼；

（2）西学生区变：含（1―24栋）学生公寓，4个学生食堂；

（3）东学生区变：含（东1―8栋）学生公寓，1个食堂，风雨操场；

（4）生活区变1：含（1―20栋）教工住宅、农贸市场、西域文化研究中心、南疆干部培训中心、幼儿园；

（5）生活区变2：含（21―47栋）教工住宅；

（6）实习区变：实习基地；

（7）排水区变：排水系统。

三、总体规划设计方案

东校区是我校的老校区，面积很大，现在建设有很多实习基地与实验基地，东校区相对杂乱，迫切需要对基础设施进行整合。根据研究，东校区大概需要用电容量为7000kVA。把东校区分为四大区域（不含现有西区变）分别是：

东区核心区变：1000kVA；东区一变：2X630kVA；东区二变：2X630kVA；老师及成人教育学生宿舍区变：2X630kVA。东西两校区容量总共约1.6MVA。

我校整体输电线路规划如图1所示。

1.规划设计方案

（1）规划方案1。现状中，东区高压配电房可以容纳13面配电柜，刚好能满足设计中的塔里木大学各变电区域的需求。那么，方案1的设计理念就是充分尊重现实，利用现状，完美地处理好现有资源；东西校区整合供配电设施，实现集中的管理，统一调度。

我校现有的两路高压进线前已介绍。我们把这两回架空线都引进东区高压配电房。但在此方案中不用常规的一回线路运行，另一回线路完全备用的形式，而是采用双回线路同时运行的方式：主要的考虑是两回线路的供电质量都很高，都能分别满足用户用电的需求。整个校区容量较大，假如只是单回线路运行的话，势必会在线路上造成很大的损失，浪费能源。

在中间设立一个联络柜。

具体的管辖范围可以是一号线路管东西校区，二号线路同样管东西校区；

配电方式全采用高压放射式。配电柜中设计如图2所示。

（2）规划方案2。前面在地理位置考虑的时候有这样一个概念：东校区面积相当，在以后的发展中将和西校区处于同一重要的位置。在这一概念的基础上，规划方案2拟考虑东西分治，即在现有配电设施的基础上，在西校区另外单建一个高压配电房，东西相互独立，互不牵制，毫无关联。

其中，把现有的西校区变电房也移交给规划中的东校区高压配电房，如图3所示。

如方案1中所讲，为减少线路损失，采用两回电源同时运行的方式，也在东区高压总配设置母线断路器联络，断路器平时是断开的，仅在双回电源中，某一回受损后才开启使用，即由另一条母线独立向所有的负荷供电。

（3）规划方案3。在方案2的基础上做一些适当的调整改进。总体的思维依然是南北分治，但是把东西两区用一根高压联络电缆连接起来，目的是使西区的供电可靠性得到增强。

就目前的现实情况来看，我校的重点仍然在东区，不管是教学还是人员等；但是几年之后，随着西区各项工程的相继竣工，可以用一个不很恰当的词来形容就是，东西校区将形成“分庭抗礼”的局面。

东西校区的联络线如果设置得合理的话，那么对东校区的供电来说将形成高压环式接线，对西校区来讲，供电的可靠性将大大增强。高压配电房方案三如图4所示。

（4）规划方案4。只在东区建一个高压总配，但从东区引出一根（能承担西区全部负荷的）大容量的配电线路到西区，进入西区的配电子站。平面示意图和系统示意图如图5所示。

2.各方案比较

（1）采用架空线、电缆线的不同之处。

方案1：只需要一个高压通道引出至东区总配即可；需从一号线路上引一段架空线（或者是10kV高压电缆线）到高压总配电房，距离约在400米。

方案2：由于东西分治，需要从二号线路上引两路分别到两个配电所，相应的线路费用增加。

方案3：方案3基本同方案2，只是多了一条从东到西的电力电缆线，约450米。

方案4：综合方案1和方案3，一段从二号线路上引300米，另一段从东到西约450米。

（2）供电可靠性及灵活性。

方案1、3运行比较灵活：可单回线路独立供电，也可采用双回线路同时供电；可靠性也较高，因为那样的设置满足了在塔里木大学内都有两回电源的供给，只有在极端情况下才可能产生停电的情况，那就是所有母线同时故障的时候。满足了2级负荷的全部要求。

其余两个方案中，由于都有瓶颈，在电力供给比较紧张或者在天气等自然条件变化较大的时候，极易出现故障，很难越过瓶颈。

（3）供电电能质量。四个方案相当。

（4）运行管理、维护检修条件。

方案1中仅有一个高压配电房，所需管理人员少，且实现了集中统一管理，较易实现全校的协调和统一调度管理。在具体的配电柜中，都采用了电流互感器、接地刀开关、高压断路器、避雷器，能完全保证正常的运行。在例行的检修或者是维护中只需把高压断路器断开，然后把接地开关接地即可以安全地作业了。

（5）交通运输及施工条件。

在交通运输方面，塔里木大学内部道路交通网络比较发达，运输较易。施工条件：方案1、3、4中，均需在东西两区作业，并且配电电缆所走的线路比较长，相对施工比较麻烦些。而方案2就相对省工。

（6）分期建设的可能性及灵活性。

方案1：比较灵活，由于有13面柜子的空间，现已经上了7面，等以后东校区、研究生学院区、新的住宅楼相继建成后，可分期上配电柜，即是说建成一个区位，上一面柜子。分期投资，分期建设，同时也可把风险分散，是比较灵活的设计思想。

其他方案中，东校区配电房无论如何要一次性建设到位，但选址在何处，建成什么样式的，以后是否能很好地融入主体建筑群是很难说清楚的（因为现在西区有很多地方还有待开发，有待整合）。

（7）确定方案。

综合比较以上各个方案（见表1），决定采用方案1，但需做些适当的补充和改进说明。

3.配电母线设置

高压配电母线排采用单母线分段，一段管东区，另一段管西区。中间用断路器连接，平时使用的是双回路同时运行，利于减少电能在线路上的损失；即使在线路发生故障的情况下，也能保证至少有一半的用电负荷不会停电，造成的负面社会影响较小；一回线路发生故障的时候，可以通过倒闸操作，闭合母连断路器，实现继续供电。当控制回路设计得合理时，还可以实现自动投切，停电后恢复期较短，大大提高了供电的可靠性和持续性。

（1）低压联络线。在邻近的变区设置低压母线联络线，形成准网式供电。

（2）整个系统的运行方式。根据前面的设计，在正常情况（或用电需求不是很紧迫的情况）下，各变电所是相互独立的，互相之间没有影响，互相也不会受到牵制，这也是放射式配电的优势。通常由进线到各配线柜通过10kV电力电缆送到各区域变电所，降压为380/220V后再通过低压电力电缆送达各负荷点，完成整个的变配电过程。

（3）效益。几个方案在经济效益方面相当，只是在方案2和方案3中需要三面进线柜、三面计量柜，设备较多，初期投资较高，相比较而言，产出投入比不是很划算；并且在设备增多的情况下，相应的出现故障的几率也增大了。

在社会效益方面，方案1更可观些，因为采用的是高压放射式配电方式，各配出线之间没有联系，当某条线路发生故障时，不会牵连到其他的线路，因而造成的停电范围也会比较小。

方案2中，在西区仅有二号线路供电，假如一号线路发生故障，塔里木大学不会大面积停电，影响面较小。并且又能很好地满足塔里木大学教学楼的用电和其他设备的供电要求。

4.塔里木大学节能措施

电容补偿、无功补偿。为基本满足上述要求，我校设计时把无功补偿装置统一装设在变压器的低压母线侧。这样的补偿可以选择相对较小容量的变压器，节约初期投资。对于容量较大并且功率因数很低的用电负荷采用单独集中补偿。

四、结语

本文主要介绍塔里木大学校园电力线路改造方案，首先对学校规划中涉及的电力线路进行简介，并对前期存在的问题进行简要分析，在此基础上分析了校园电力线路改造的必要性，在已经进行的线路基础上提出了适合校园实际规划的电力线路改造方案，更好地满足塔里木大学校园电力系统供电的可靠性、安全性和经济性。

参考文献：

[1]单士贵.校园电力管理系统的设计和实施[J].泰山学院学报,2003,(3).

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关键词：高考；电学；实验设计；教学策略

中图分类号：G633.7 文献标识码：A文章编号：1003-61

48(2007)7(S)-0056-3

纵观近几年的高考试题可知，电学设计性实验是最为常见的题型。其特点：均为课本实验的拓展与变式，均需要对电路的基本原理和规律进行思考与设计，弱化了直接用公式或模型，强化实验设计中的原理意识。如何让学生能灵活地运用已学过的物理理论、实验方法和实验仪器去处理问题，提高学生掌握知识的水平和实验设计能力，是复习教学中有待解决的重要问题。本文以测定电源电动势和内阻为例，谈谈传统高三实验复习的一些误区及突破电学实验设计难点的教学策略。

1 对实验复习教学误区的审视

从目前的情况来讲，对高考命题方向、内容的把握其实并不难，难在如何高效地解决教学中的实际问题，如何切实提高学生的掌握水平和解决问题能力。对此，首先要反思实验复习中一些实际做法。在新课程背景下，目前还有不少教师对实验复习保持着陈旧的做法，存在不少误区，具体表现如下：

1.1 教学过于简单化倾向

实验复习往往为了省时间赶进度，热衷于多练题，简单采取逐个复习课本实验，教师讲清实验原理、器械选择、操作步骤、注意事项等，学生进行记忆、理解，接着做习题的方式。缺乏整合、联系、体验，导致学生的理解简单片面，只见树木、不见森林，妨碍了在具体问题中的广泛而灵活的迁移。

1.2 照本宣科，造成学生思维定势

把课本知识当成定论，把课本提供的方案当成唯一正确的方案。如用伏特表、安培表测定电源电动势和内阻实验中，对课本实验方案没作解释、质疑，只让学生被动接受。使学生知其然而不知其所以然，停留于教条式掌握、简单套用。

1.3 重结论，轻设计过程、轻体验

传统教学认为熟能生巧，从而进行反复训练。在实验练习分析中往往想当然地认为，只要告诉学生答案就能一点即破，以自己的思维代替学生的思维，忽视让学生经历实验设计的判断、评价过程。

2 突破电学实验设计的策略

新课程重视过程与方法，在过程中感悟，从而构建对事物的个人看法，鼓励学生独立思考，培养创新精神和实践能力。这些也应该是我们实验复习教学的基本理念、基本办法。复习中应引导学生自主建构知识，积极参与实验电路设计、系统误差分析，在具体实验设计中揭示思维过程，提高实验设计的探究能力。

2.1 引导学生自主建构知识，促进原理、方法迁移

电学实验设计过程是综合运用电路知识的过程，教学应重视对知识系统的构建，充分注意知识的完整性、系统性和综合性。在实验复习中，应让学生独立地对课本电学实验所涉及到的概念、原理进行初步归纳总结，比较不同实验之间在知识、方法上的联系、区别，做到整体把握。在此基础上，探究具体实验中可用的原理、方法，促进原理、方法迁移。如测定电源电动势和内阻实验，基本原理为闭合电路欧姆定律、部分电路欧姆定律、串并联电路等，是这些知识的综合应用。

2.2 引导学生积极参与实验设计，培养学生实验设计探究能力

诱导学生运用学过的物理知识，变换思维角度，进行多途径、多方向、多侧面思考，从而设计出尽可能多、尽可能新的实验方案，这是提升学生实验规划、设计能力的一条重要途径。如要求学生利用常用的仪器与仪表设计几种“测定电源电动势及内阻”的实验方案，说明实验原理和方法，并画出电路图。学生在经过思考、讨论之后，能设计出如下几种实验方案：

方案一 如图1所示，当R变化时，由电压表和电流表可读出电压和电流的数值。由闭合电路欧姆定律列出方程组：

方案二 如图2所示，其原理和结论同方案一。

方案三 如图3所示，电路中R1、R2的阻值给定。实验时分分别测量电键S连接R1和R2时的电流I1和I2则有：

解以上方程得：

方案四 如图4，电路中R1、R2的阻值给定。实验时分别测量电键S连接R1和R2时的电流V1和V2则有：

2.3 重视系统误差分析，拓宽实验设计思路，培养创新能力

实际测量中由于电表本身内阻影响，不同测量方案带来误差原因、效果不同。学习中如缺乏对实验的系统误差分析，会导致对实验方案优劣不能判断，只能束缚于课本知识，造成思维定势。

在上述方案一中，由于电压表的实际分流作用，引起实验误差。以I真=I+URV，代换闭合电路欧姆定律中的I，解得：

在方案二中，由于电流表的分压作用，引起误差。以U真=U+IRA代换闭合电路欧姆定律中的U，解得：

由上述误差分析可知,为了减小误差,如满足RVr,采用方案一；如满足rRA，则采用方案二较为合理。一般情况由于电源的内阻满足RVr，而RA≈r，应采用方案一（这就是课本中所采用的原因）。但笔者认为，如果安培表的内阻已知，则采用方案二更为合理。方案三误差分析同方案二，方案四误差分析同方案一。通过误差分析让学生拓展思路，激发学生的学习兴趣，发展学生的创新能力，改变过去按教科书上电路“依葫芦画瓢”的情况。

2.4 重视应用中评价、判断，揭示设计的思维过程，提高实践能力

在学生掌握基本概念、原理，形成基本技能基础上，引导学生在各种变化的情景中应用知识，解决问题。组织学生展开充分讨论，透视学生的理解，洞察学生的思考方式，揭示实验设计的思维过程，形成深层次理解。

例 测量电源的电动势E及内阻r（E约为4.5V，r约为1.5Ω）。器材：量程3V的理想电压表V，量程0.8A的电流表A（具有一定内阻）。固定电阻R=4Ω，滑线变阻器R，电键K，导线若干。

①画出实验电路原理图。图中各元件需用题目中给出的符号或字母标出。

②实验中，当电流表读数为I1时，电压表读数为U1；当电流表读数为I2时，电压表读数为U2。则可以求出E=______，r=______。（用I1、I2、U1、U2及R表示）

解本题时首先想到的是上述设计方案一（同课本），但电压表的量程只有3V，而电源电动势约为4.5V，故不能直接用电压表测量电源的路端电压，在此处学生碰到困难。这时，教师不能直接提供答案，而应该引导学生打破思维定势，从多角度出发，设计出各种可能的方案。学生常见方案如图5-图8所示。接着让学生从精确性、安全性、可操作性进行判断、评价，充分暴露、展现学生的思维过程，最后在集体讨论下确定最佳方案。答案如下：

①实验电路原理图8所示。

②根据U1=E-I1（r+R）,

总之，电学设计性实验已成为高考实验考核的主要内容之一，高三物理实验复习教学，应在新课程理念指导下，重视学生学习中的思维过程，提高学生的科学素养，才能做到事半功倍。

参考文献：

［1］张健伟.孙燕青.建构性学习.上海教育出版社.2005.6

［2］陈才兴.对2005年高考实验题的分析和思考.中学物理教学参考.2005.8

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关键词:意识;感知;电路;切换;技能;训练

诗词讲究韵律，艺术考虑美感，学生学习外语要有语感，学数学则要有数感，学习电子技术(技能)就要对电有所感知，即要有“电感”。狭义地讲“电感”是指学生对电的感觉，对电的敏感性，是将对电的感知升华成一种自觉的态度与意识，从而使对电的控制和处理达到能灵活运用的层次。

在电子技能实训的教学过程中，经常发现学生对电路原理图和PCB(印制电路板)图不尽理解，导致在操作中遇到问题时不能很好地解决，甚至遇到很简单的问题，他们也不敢用理论来支持自己的操作。终归到底，他们除了理论知识的欠缺外，更多的是“电感”不够强，对电的感知还没有升华到意识层面。所以，电子技能实训，不仅仅是在实训过程中提高学生的动手能力，更应该在此过程中提高学生的理论水平，培养学生良好的“电感”。

一、设“缺陷”电路板，培养学生对电路中同电位点的感性认识

本文所涉电子技能实训的实训电路板是老师设计的，在设计时，故意把原理图中的某一个元件“漏”掉，不设计进PCB板中。那么，在实训中，学生就要在PCB板上把这个漏掉的元件“补”回去。怎么补呢，那就要细看电路原理图，明确这个元件的两个脚是和哪些元件连接的，再在PCB板上找到相应的元件，确定要补的这个元件能在电路板上最近的两个点上“补”回去。这个过程中，学生找到这个元件的其中一个脚和哪个元件的脚相接(假设这点为A点)，这个元件的另一个脚与另一个元件相接(假设这一点为B点)，如果AB两点相隔太远，元件补上去后就会影响电气安全和美观，这样，同学们就要沿A、B两点的同电位点去寻找两者最近的点，在最近的两点上补回这个元件。在寻找同电位点的过程中，学生明确了同一条导线上的点因为电位相同，所以可以互相代替，以后在操作中如果要测量某一点的电量，就可以找最方便测量的同电位点来测量了。

在电子技能实训中，经常会遇到寻找同电位点的操作。比如检查电路板中某一个元件是否装错、检查电路板覆铜是不是断路、电路板中的覆铜脱落后怎样补救等等，都要求学生对电路中的同电位点有较强的感性认识。设计这一项操作能在学生寻找最近的AB两点的过程中提高对同电位点的感性认识，进而在“电感”方面也意识到“电”在同一条导线中以相同的形式存在，取用的时候可以在同电位点上任意取用，从而提高学生对电路的感性认识。

二、设信号追踪练习，锻炼学生看图识图能力，培养学生对电的感知

在学生把电路装好之后，接下来就是进行调试了。调试的过程可以是检查自己所装的电路板能不能正常工作，也可以是对不能正常工作的电路进行检修。设信号追踪练习，不但可以同时达到以上两个目的，而且能让学生在脑海中不断地进行原理图-PCB图的切换，同时可以使学生对信号通道进行了解和对信号进行跟踪，达到熟悉电路和锻炼学生看图识图能力的目的。

首先，学生把信号发生器的信号调好，输入到自己做的电路中，再用示波器CH1监示输入端的信号状态，用CH2从信号输入端开始追踪，一直到信号的输出端。其中经过的各测试点由老师从原理图中画出，各测试点的信号形状可以由老师和学生一起讨论得出(讨论过程就是对原理的学习过程)，学生根据原理图上的各测试点，在电路板上找到相应的点进行信号追踪，追踪到哪一个点上信号没有或和讨论的结论不同时，再分析原因(第三点着重论述)。学生在追踪信号时，不断从原理图上去获得测试点的信息，又不断在电路板上寻找相应的点，还要判断各点的波形是不是正常，动手又动脑，对电信号的走向和变化不断被感知，对电的感觉不断被强化，对电信号的控制和处理也不再觉得神秘，从而在意识层面熟悉了电。

三、设故障检修思路追踪，培养学生理论指导实践的意识

如上所述，学生在追踪电信号时，如果遇到故障点，就要进行故障分析。在实践中，学生在遇到问题时，往往不经思考就跑来问老师，希望老师给答案，而老师给答案的结果就是学生的分析能力永远得不到提高。所以，在学生不能提供分析思路的情况下，老师一般不予以回答，“强迫”学生动脑，“强迫”学生去找理论知识来指导自己的操作。而其实学生已经学过不少的理论知识，当问及学生相关理论知识的时候，他们也能答得出来，但是一到电路板上，一到实际操作中，学过的理论知识往往就不会用、不敢用了。为什么不会用、不敢用，究其原因，还是“电感”不强，导致理论的不通造成的。

流程图培养学生大胆地应用理论知识指导操作，大胆地更换电子元件来验证自己的判断的意识，学生的“电感”由此得到升华，只要理论能得到及时的补充，电器方面的维修往往能触类旁通，这就是“电感”!

以往的电子技能实训，多是重技能、轻理论，学生装了一个又一个的电子小制作作品，大都是一装就能成功的小制作，对于成功后的作品，一般都不会再去深入了解电路结构和电路原理，在高成本的支出后，学生炼就的只是选取元件、插件、焊接的技能，而对电路分析和解决问题的能力却缺少锻炼，更重要的是缺少理论的应用。而选择复杂一点的电路(最好是不容易成功的分立元件电路)给学生制作，在经过以上三步曲后，学生的技能水平和理论水平往往有不同程度的提高。最重要的是，学生“电感”能够得到培养，就像学习音乐一样，有了乐感，作曲和演唱都能捕捉到神韵;学习美术，有了美感，就能落笔有神，学习英语，有了语感，就能出口成章，这些意识层面的感知，有时只能意会而无法言传。而要培养这些意识，是需要大量的练习和浸泡才能有所感知的，但在电子技术(技能)方面，大量的练习从时间上和成本上都很难满足，那么从上述三个方面对学生进行训练，对一块涵盖了电子技术多数理论知识的电路板做得滚瓜烂熟的话，既培养了技能、加深了理论，又培养了学生在电子方面的“电感”，能起到较好的教学效果!

参考文献

[1]孙余凯，吴鸣山，项绮明.电子产品制作技术与技能实训教程[M].电子工业出版社，2006:184-193.

[2]王峻峰.电子制作的经验与技巧[M].机械工业出版社，2007:229-231.

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[关键词] 电磁 继电器 具体应用

电磁继电器是电磁铁的具体应用,是电磁铁的继续和延伸。电磁继电器是电铃、电话、自动控制系统的重要部件,其实质是由电磁铁控制的开关,在电路中起着类似开关的作用。从原理上分为控制电路和工作电路。控制电路由电磁铁、低压电源和开关组成。工作电路由电动机(或电灯等)、高压电源和电磁继电器的触点部分(相当于活动开关)组成。继电器是利用低电压、弱电流的通断来间接控制高电压、强电流电路的装置。它的原理是一定的,但在自动控制系统中,纷繁多变,它与我们生产、生活有紧密而广泛的联系,是属于“物理走向社会”的内容,是物理知识向生活的回归。下面,简要说明电磁继电器在自动控制系统中具体应用。

一、水位自动报警器

图1是一种水位自动报警器的原理图。水位没有达到金属块A时,绿灯亮:水位到达金属块A时,红灯亮。说明它的工作原理。注意:纯净的水不导电,但一般水都能导电。

解析:水位没有到达金属块A时,继电器线圈没有电流通过,它的上面两个触点接触,工作电路中绿灯和电源构成回路,绿灯亮;水位到达金属块A时,继电器线圈有电流通过,产生磁性,吸引衔铁向下,下面两个触点接触,工作电路中红灯与电源构成回路,红灯亮。

二、自动空气开关

如图2是家庭用自动空气开关的原理图,以下说明它的工作原理:

当电路由于短路或者用电器总功率过大等原因导致电流过大时,电磁铁P磁性变强,吸引衔铁Q的力变大,使衔铁转动,闸刀S在弹力作用下自动开启,切断电路,起到保险的作用。

三、锅炉压力报警器

如图3所示,该装置为一监测锅炉内压力大小的报警器。在压力小于某个安全值时,绿灯亮;当压力超过安全值时,红灯亮、电铃响而报警。以下说明其工作原理:当锅炉内压力小于某个安全值时,活塞与1、2断开,控制电路中没有电流通过,触点3与4接触,绿灯与电源构成回路,绿灯亮;当锅炉内压力大于安全值时,活塞推动金属片,使开关1、2接通,继电器线圈有电流通过,产生磁性,吸引衔铁触点3和5接触,红灯、电铃与工作电源接通,故红灯亮、电铃响而报警。

四、自动增氧系统

当夏天大气压偏低时,鱼塘需要增氧,以防鱼缺氧而死亡。图4为某同学设计的自动增氧系统,他把实验用的水银气压计进行改装,在气压计顶端密封一根铜导线,气压计左端水银面上方为真空,当气压偏低时,左边水银面下降,右边水银面上升,水银柱两边的铜导线接通,使得电磁继电器的控制电路形成通路,电磁铁将衔铁吸下,工作电路接通,增氧泵自动工作。

此系统实际为电磁继电器的具体应用,分为控制电路和工作电路两部分,控制电路由蓄电池、电磁铁、水银气压计组成。工作电路由增氧泵、低压供电线(电压为220V)和电磁继电器的动、静触点组成,因而控制电路的连接为“+”和2、1和3、4和“-”;工作电路中“火线”和6、5和7、8和“零线”依次连接。

五、恒温箱

这是某养殖场需要一种温度可调的恒温箱,以下为工作原理:这种恒温箱实际是电磁继电器的又一应用。如图5所示,为其设计制作的恒温箱电路示意图,电热丝是恒温箱的加热元件,图中的水银温度计为导电温度计,上面的金属片A的高度可以调整,下面的金属片B与温度计中水银接触,该温度计的水银泡放置到恒温箱内。

恒温箱的工作原理为:通电后当恒温箱内温度未达到规定温度时,电热丝被连接在电路中,使恒温箱温度升高;当温度计中水银柱上升到金属片指示的温度时,电磁继电器线圈被接通,衔铁被吸下,电热丝断电停止加热。温度降低后线圈电路断开,衔铁被释放,电热丝再次被接入电路,从而保持恒温箱内温度恒定。

六、应用型电磁继电器在考题当中的典型模型

图6是火警自动报警器原理图,发生火警时,将会发生下列变化,其变化顺序是( )

①温度升高使双金属片向下弯曲,从而接通电磁铁电路;②接通触点使报警电路中有电流通过;③电磁铁具有磁性;④衔铁被吸下;⑤红灯亮、电铃响发出警报。

篇5

一、声学中的对称法

例1 如图1，甲乙是两种声音的波形图，从图形可知：图 是乐音的波形.请举例说明一种控制噪声的方法 .

思路分析 乐音是由有规律的振动产生的，正是因为物体的振动具有周期的对称性，所以它在示波器的波形也是对称的，这很容易辨别出乐音的波形图.

答案 甲

二、热学中的对称法

物态变化的规律尽管比较繁杂，但是却极具对称性.如果学习中能把握这种对称性，很多难点就会迎刃而解.

例2 请仿照固态和液态的转化，在图2中，填入其他物态变化的名称及吸热与放热的情况.

思路分析 如果我们利用好如图2所示的对称结构去理解各个物态变化之间的关系，从整体上把握熔化―凝固、汽化―液化、升华―凝华、吸热―放热之间的对称关系，就可以大量减轻记忆和理解的负担.

例3 如图3所示，能正确描述冰的熔化过程的图像是（ ）.

思路分析 晶体和非晶体的熔化和凝固的图像同样具有对称性，因此我们也可以对称起来记忆和理解.

答案 C

三、光学中的对称法

（一）关于平面镜的对称

平面镜中的像与物是轴对称的，这种对称广泛应用于平面镜的解题中，无论是作图、填空还是实验.平面镜作图的变式很多，平面镜转动、已知像画物、已知物像画平面镜，但是不管考察角度如何变化，最终都回归到物与像的对称.

例4 如图4是小红同学从平面镜中看到的钟表的读数：10h20min，请问钟表实际读数是多少？

思路分析 根据平面镜成像特点：物与像左右对称.以12h和6h的连线为对称轴，画出指针的对称图形，即为钟表实际读数.

答案 1h40min（或13h40min）

例5 根据平面镜成像特点，画出图中物体AB在平面镜中所成的像.

思路分析 本题要求根据平面镜成像特点画出物体AB在平面镜中所成的像，在这种情况下，我们根据平面镜成像特点用对称法作出物体在平面镜中成的像.步骤如下：

1.在物体AB上确定两个（或多个）能描述物体形状的点AB（或多个点）.

2.分别由AB两点（或多个点）向镜面作垂线，并延长至镜后A′B′（或多个点），使镜后各对应点到镜面的距离与镜前各点到镜面的距离相等.

3.用虚线连接镜后各对称点，即可得到物体在平面镜中成的像，如图6所示.

注意 物点和像点之间的连线必须用虚线，物体在平面镜中成的像必须用虚线.若物体有方向，则物体在平面镜中成的像也必须标出方向.

答案 如图6所示.

例6 一发光点发出的光经过平面镜反射后如图7所示，请作图找出发光点的位置.

思路分析 1.将两条反射光线向镜后反向延长（注意：镜后的反向延长线必须用虚线），使之交于S′点；

2.由S′点向镜面作垂线，使之与镜面交于O点，再由O点向镜前延长到S点，使SO=S′O（注意：发光点与虚像点之间的连线必须用虚线），则S点即为发光点的位置.

答案 如图8所示.

例7 如图9所示，在探究“平面镜成像的特点”实验中，改变蜡烛A到镜面的距离，移动镜后的蜡烛B，发现B总能与A的像完全重合，说明平面镜成像的大小与物体到镜面的距离 （选填“有关”或“无关”）.过了一段时间，蜡烛A变短，则A的像的大小将 .

思路分析 物与像的对称性就是通过实验得来的，所以做题时更不要忘了对称的特点，像与物等大，物变短，则像变短.

答案 无关 变短

例8 人以0.5m／s的速度向竖直放置的平面镜走近，人在平面镜中像的大小

（选填“变大”“不变”或“变小”），经过2s像向平面镜走近 m.

思路分析 本题主要错误在于不用平面镜成像特点的对称性来解题，而是根据所谓的生活经验判断，认为在平时照镜子时，会感觉人在镜子中的像会变大.人的感觉是不可靠的，变大只是错觉，实际是因为视角的原因觉得像变大，所以我们解题时一定要抓住平面镜成像对称性的特点，不要被错觉所扰.另外平面镜成像时，对称性不仅表现在像与物关于镜面轴对称，而且还体现在像和物的运动方向和速度都是对称的.

答案 不变；1

（二）关于光的反射定律的对称

例9 如图10所示，一束光线射到平面镜上，经平面镜反射后，反射光线经过的点是（ ）.

A.a B.b C.c D.d

思路分析 光的反射路径是对称的，入射光线和反射光线关于法线对称，反射角等于入射角.

答案 B

（三）关于光的直线传播中的对称

例10 2009年夏季，中国出现了日食奇观.小华借助小孔成像实验装置对“ ”形太阳进行观察，纸盒上扎有圆形小孔，则她在半透明光屏上看到像的形状是（ ）.

思路分析 小孔成像的原理是光的直线传播，小孔成的像关于物体本身是中心对称的，将像旋转180°与物完全重合.像相对于物上下左右都是颠倒的，做题可以利用对称将物旋转180°即是答案.

（四）关于凸透镜中的对称

例11 小王同学用光具座做凸透镜成像实验时，蜡烛的像成在了光屏上侧，为了使蜡烛的像能成在光屏中央，以下操作可达到目的的是（ ）.

A.将凸透镜往上移

B.将光屏往下移

C.将蜡烛往上移

D.将蜡烛往下移

思路分析 凸透镜所成像与小孔成像一样都是关于物中心对称的，物与像移动方向相反，对于此题还要记住透镜的运动方向与像是同方向的.

四、力学中的对称法

（一）平衡力与相互作用力中的对称法

例12 如图13所示为一对平衡力与一对相互作用力的维恩图.它们的相同点已标明在两圆相重叠的区域.请你将它们的独有特性（不同点）写在相应圆中重叠区域以外的部分内.

思路分析 平衡力和相互作用力都符合对称的特点，它们的区别主要是平衡力关于同一个作用点对称，即两个力的起点重合且就在对称轴上，是同一个受力物体，而相互作用力起点不在对称轴上，受力物体不同.

答案 作用在同一物体上 作用在两个物体上

例13 图14中，哪对力属于平衡力？

思路分析 根据上题的思路分析，B选项是相互作用力，C选项是平衡力，它们都具有对称性，B选项的作用点是分开的，所以不是平衡力；C选项的作用点是重合的，所以是平衡力.

例14 质量相等的甲、乙两同学站在滑板上，在旱冰场上相对而立，如果甲用60N的力推乙，如图15所示.以下分析正确的是（ ）.

A.甲对乙的推力为60N，乙对甲的推力小于60N

B.甲对乙的推力与乙对甲的推力是一对平衡力

C.乙向后退，且始终受到60N推力的作用

D.乙由静止变为后退，说明力可以改变物体的运动状态

答案 D

（二）等臂杠杆中的对称法

例15 调节托盘天平时，应把天平放在 上，游码放在横梁标尺左端的

处；若发现指针向标尺中间红线的左侧偏，应将横梁右端的平衡螺母向

（选填“左”或“右”）移动，使横梁平衡.若用天平称物体的质量，将天平调节平衡后，估计这物体的质量约为50g，就把物体和砝码分别正确地放入盘中，发现指针明显地偏向分度盘中线的右侧，那么应该 .

思路分析 天平的实质是等臂杠杆，有关天平平衡的调节，可以说也是对称的.比如天平的平衡螺母，同时向外或同时向里调节相同的距离，天平仍然平衡.在天平的两盘同时增加或减少相同的质量，天平仍然平衡.

例16 在“探究杠杆的平衡条件”实验中.

（1）先调节杠杆两端平衡螺母使杠杆在水平位置平衡，你认为这样做的好处是

；

（2）杠杆调节平衡后，进行实验中，若杠杆左端偏高，则写出一种可以在杠杆的右侧采取的措施是： .

（3）如下表所示，是小明同学两次实验的数据记录，其中表格“”的数据忘记了，请你帮他分析一下，“”所代表的实验数据是 .

思路分析 杠杆的空载调节与天平一样具有对称性，平衡螺母同时向外或同时向里调节相同的距离，杠杆仍然平衡.另外当杠杆挂上物体后，动力与动力臂的乘积和阻力与阻力臂的乘积则是对称的了.

例17 如图17所示，分别用力F1、F2和F3通过定滑轮提起重物，那么（ ）.

A.F1最小

B.F2最小

C.F3最小

D.三个拉力大小相等

思路分析 定滑轮的实质也是等臂杠杆，所以动力和阻力也具有对称性

答案 D

（三）能量转化的对称与不对称

例18 如图18所示是小朋友玩蹦蹦床的情景，对他们在上升和下落过程中，在下列哪一段是动能转化为重力势能（ ）.

A.从高处下落，到刚接触蹦床

B.从接触蹦床，到蹦床形变最大

C.从蹦床形变最大，到小朋友离开蹦床

D.从离开蹦床，到上升到最高处

思路分析 从高处下落到刚接触蹦床，然后再到蹦床形变最大，经历了重力势能转化为动能，动能转化为弹性势能的能量转化过程，反过来从蹦床形变最大到刚接触蹦床再返回到最高处，能量转化的过程刚好倒过来，与之对称，是弹性势能转化为动能，动能转化为重力势能.

答案 D

五、电和磁中的对称法

（一）电学中的对称

例19 下图是用带电小球探究电荷间相互作用规律的实验装置，其中符合事实的是（ ）.

思路分析 正负电荷具有对称性，并且同种电荷相斥，异种电荷相吸；磁极（N极和S极）也存在对称，并且也是同名磁极相斥，异名磁极相吸.这些都在告诉我们电和磁之间存在着明显的对称性.

答案 B

例20 以下四个电路中，闭合开关后，三个电阻组成并联电路的是（ ）.

思路分析 并联电路要求每个用电器都能从电池的正极单独回到负极，所以每个电路应该具有对称性，D选项中的每个用电器如果关于电池折叠，是能重合的，具有对称性，符合并联电路的特点.

答案 D

例21 如图21所示的电路，开关S闭合时，可能发生的现象是（ ）.

A.L1不发光，L2发光

B.L1被烧坏

C.L2被烧坏

D.电池被烧坏

思路分析 两灯对于电池是对称的，所以要有问题两个一起有问题，因此可以排除ABC.有时巧妙利用对称法，解题速度明显加快.

答案 D

例22 如图22是在击剑比赛中所用的一种电路.当甲方运动员的剑（图中用“S甲”表示）击中乙方的导电服时，电路接通，乙方指示灯亮；当乙方运动员的剑（图中用“S乙”表示）击中甲方的导电服时，电路接通，甲方指示灯亮.图中能反映这种原理的电路是（ ）.

思路分析 当甲方运动员的剑（图中用“S甲”表示）击中乙方的导电服时，电路接通，乙方指示灯亮；

当乙方运动员的剑（图中用“S乙”表示）击中甲方的导电服时，电路接通，甲方指示灯亮.

这两句话具有对称性，所以此电路也一定具有对称性，答案一定不是A、B，这样可以很快排除两个.

答案 D

（二）磁学中的对称

例23 磁铁旁小磁针静止时所指的方向如图23所示，根据所示的各种情况，画出它们的磁感线的方向，标出此磁铁的北极和南极.

思路分析 形状规则的磁体，其磁感线的分布也是对称的，而且水平方向和垂直方向都是对称的，据此很容易画出磁感线的分布，而它们的南北极总是对应的，故用对称法不难求解.

（三）电生磁，磁生电的过程的对称

例24 科学家经过长期研究，发现了电和磁有密切关系，其中最重要的两项研究如图25所示，下列判断中不正确的是（ ）.

A.左图是电动机的原理图

B.右图是发电机的原理图

C.在左图中，接通电源，导体ab上下运动

D.在右图中，电路闭合，导体ab左右运动，电路中有感应电流

思路分析 人们先发现了电生磁，后来就是根据对称性思考磁是否能生电，最后法拉第发现了电磁感应.电生磁与磁生电的实验装置主要部分差不多，都有磁铁、导体和导线，唯一不同的是电生磁中是电源，而磁生电中是一个灵敏电流计.

答案 C

六、其他对称

例25 如图26所示，甲、乙、丙三图中的装置完全相同.燃料的质量都是10g，烧杯内的液体质量也相同.

（1）比较不同燃料的热值，应选择

两图进行实验；比较不同物质的比热容，应选择 两图进行实验；

（2）水的比热容为4.2×103J／（kg・℃），它的物理含义是 ；

（3）酒精的热值为3.0×107J／kg，完全燃烧10g酒精放出的热量为 J.

思路分析 两个不同的实验，但是在装置上是几乎相同的，也具有某种程度上的对称，研究比较不同物质的比热容，燃料一样，但液体不一样；比较不同燃料的热值时，燃料不一样，但液体一样.这中间对称与不对称的结合，有利于我们对两个实验的整体把握.让我们体会对称的魅力，将复杂问题简单化.

答案 （1）甲、乙 甲、丙

篇6

原题 现要测量某一电压表V的内阻，给定的器材有：待测电压表V(量程2V，内阻约4KΩ)；电流表A(量程1.2mA，内阻约500Ω)；直流电源E(电动势约2．4V，电阻不计)；固定电阻3个：R1=4000Ω，R2=10000Ω，R3=15000Ω；开关S及导线若干。

要求测量时两电表指针偏转均超过其量程的一半。

（1）试从3个固定电阻中选用1个，与其他器材一起组成测量电路，并在虚线框内画出测量电路的原理图，(要求电路中各器材用题中给定的符号标出)。

（2）电路接通后，若电压表读数为U，电流表读数为I，则电压表内阻RV=。

析与解 1 实验原理 利用伏安法测电阻。而今测的是电压表的内阻，电压表就相当于一个能读出其两端电压的待测电阻Rx，伏安法供选择的电路如图1。

此时，RV=UI(U为电压表的读数，I为电流表的读数)

若题中无其他限制，则此电路就是正确答案。但题中设计了几个限制(即题中要求)

①显性要求：测量时两电表指针偏转均超过其量程的一半。

②隐性要求：电表的安全使用，即电压表，电流表的最大测量值不能超过其量程。

2 电路的选择

根据题中提供电源（2．4V），若选如图2所示电路

U=89E=2.14>2V

I=ERA+RV=2.44.5mA=0.533mA

0.6mA

显然不合题意

因此必须选择一个定值电阻重新设计电路，满足上述的两个条件，可供选择的电路有三种。

图3电阻的接入对电压表和电流表的测量与上述电路无区别。

图4将电阻与A并联，V的读数会更大，而A的读数会更小

故应选图5电路图。针对图5选择合理的电阻即可。

3 电阻的选择

方法一：因RV约为4KΩ，则

1V4Rx4+Rx4Rx4+Rx+0.5×2.4V2V

解得0.4KΩRx6.67KΩ，故选R1=4KΩ

方法二：定值代入法，由于RV约4KΩ，优先选R1=4KΩ，并联值为2KΩ，可得1.2mA>IA=2.42000+500A=2.42.5mA>0.6mA

(或1V

RV=UVIA-UVR

反思：纵观近几年电学实验考试内容，尽管题型多变，角度新颖，设计灵活，但电学实验部分的复习还应抓好以下几点：

①重视基本实验仪器的使用规范。如本题测电压表的内阻，学生熟悉利用电压表去测量待测电阻的电压，而电压表测量值同时也表示内阻两端的电压，不熟悉会引起解题的思维障碍。

②重视对实验方法和实验设计能力的培养，近几年高考特别注重让学生利用已学知识、原理和方法在题设的条件和情境下，按照题设的要求制定出实验方案，选择实验器材，设计实验电路等，复习时应注意这方面的训练。

③注重实验实际操作的培养与训练

学生对实验原理，实验仪器的理解基于学生真实的实际操作的体会，实际操作过的实验仪器才会有真正意义上的领悟，才会达到灵活选择、应用。

④注意教材上的演示实验和课后的小实验

要重视教材上的演示实验和课后的小实验，让学生勤于动手，勤于动脑，激发对物理学习的兴趣。

总之，物理实验是高考重点之一，实验得分的高低直接影响考生的物理得分高低。现在考查实验主流是设计性实验，所以要让学生注重培养自己的知识迁移能力和发散性思维能力，灵活应用所学的知识解答遇到的各种问题。

篇7

例1（09年福建卷）某研究性学习小组为了制作一种传感器，需要选用一电器元件. 图1为该电器元件的伏安特性曲线，有同学对其提出质疑，先需进一步验证该伏安特性曲线，实验室备有下列器材：

（1）为提高实验结果的准确程度，电流表应选用________；电压表应选用________；滑动变阻器应选用________. （以上均填器材代号）

（2）为达到上述目的，请在虚线框内画出正确的实验电路原理图，并标明所用器材的代号.

（3）若发现实验测得的伏安特性曲线与图中曲线基本吻合，请说明该伏安特性曲线与小电珠的伏安特性曲线有何异同点？

相同点：_____________________，

不同点：_____________________.

解析第（1）问涉及电学实验仪器的选择问题.

估算电流的最大值：由图像可知，Im = 0.14 A，故电流表选A2；

估算电压的最大值：由图像可知，实际电压的最大值Um = 3V，故电压表选择V1 ；

原理：电流表、电压表首先要考虑其“安全”，因此要估算其最大值.

估算变阻器的最大值：选择变阻器，首先要“安全第一”，在安全的条件下再考虑“误差”，即要求实验保证一定的“准确度”：通常各电表示数不少于量程的（保证误差在7.5%内）. 对本题，从安全角度，选择R1，从“准确”角度考虑，估算变阻器的最大值Rm.

Rm + Rx == 64.3 ，因此仍选择R1.

答案

（1）A2V1R1（2）如图3所示

（3）相同点：通过该元件的电流与电压的变化关系和通过小电珠的电流与电压的变化关系都是非线性关系不同点：该元件的电阻随电压的增大而减小，而小电珠的电阻值随电压的升高而增大.

显然，巧用“最大值”，可快速实现对电学实验仪器的选择. 估算“最大值”，其实质是保证电表或变阻器的安全，达到实验误差小的目的. 特别是滑动变阻器的选择，在“安全第一”的前提下，应首先尊重“用户”的要求――调节方便，因为“用户是上帝”啊！

例2（广东省重点中学2011届调研题）一额定功率为0.01 W的电阻，其阻值不详. 用欧姆表粗测其阻值结果如图4所示（挡位上×1k）. 现有下列器材，试设计适当的电路，选择合适的器材，较精确地测定其阻值（滑动变阻器的调节要方便）.

A．电流表，量程0~400 A，内阻约150

B．电流表，量程0~10 mA，内阻约45

C．电压表，量程0~3 V，内阻约6 k

D．电压表，量程0~15 V，内阻约30 k

E．干电池两节，每节电动势为1.5 V

F．直流稳压电源，输出电压6 V，额定电流3 A

G．直流稳压电源，输出电压24 V，额定电流0.5 A

H．滑动变阻器，0~50 ，1A

I．滑动变阻器，0~4 k，0.1A

J．开关一只，导线若干

（1）欧姆表测得的电阻值约为________；

（2）电流表应该选择_____，电压表应该选择_____，电源应该选择_____，滑动变阻器最好选择_____（填字母代号）；

（3）在方框中画出电路原理图.

解析第（2）问中涉及电学实验仪器的选择问题. 由第（1）问可知，待测电阻约40 k.

估算电流的最大值：由P = Im2R可知，Im ==A = 5.0×104 A = 500 A，故电流表选A.（假设选择B，电表指针偏转太小，误差太大；虽然选择A可能不安全，但还有控制电路可调节）

估算电压的最大值：由Um = ImR可知，实际电压的最大值Um = ImR = 20 V，故电压表选择D.

估算变阻器的最大值：选择变阻器，首先要“安全第一”，在安全的条件下再考虑“误差”，即要求实验保证一定的“准确度”：通常各电表示数不少于量程的（保证误差在7.5%内）. 对本题，从安全角度，选择H、I均可，从“准确”角度考虑，估算变阻器的最大值Rm. Rm + Rx =k = 144 k，即Rm = 104 k，因此仍选择H、I均可以，且H、I均小于待测电阻，控制电路采用分压式.

哈哈！现在，求“最大值” 也不顶用了. 怎么办？本题要求“调节方便”，即对分压式，滑动变阻器的阻值应该是待测电阻的0.1~0.5倍（对限流式，滑动变阻器的阻值应该是待测电阻的0.5~5倍），显然I正确. 原题的参考答案是H，看来要更正哟！

答案

（1） 40 k(或4.0×104)

（2） A，D，G，I（3） 如图5所示.

巩固练习

1. （2011年天津）某同学测量阻值约为25 k的电阻Rx，现备有下列器材：

A．电流表（量程100 A，内阻约为 2 k）；

B．电流表（量程500 A，内阻约为300 ）；

C．电压表（量程15 V，内阻约为100 k）；

D．电流表（量程50 V，内阻约为500 k）；

E．直流电源（20 V，允许最大电流1 A）；

F．滑动变阻器（最大阻值1 k，额定功率1 W）；

G．开关和导线若干.

电流表应选______，电压表应选______. （填字母代号）该同学正确选择仪器后连接了以下电路，为保证实验顺利进行，并使测量误差尽量减小，实验前请你检查该电路，指出电路在接线上存在的问题：________________________________.

2. 欲用伏安法测定一段阻值约为5 左右的电阻，要求测量结果尽量准确. 现备有以下器材：

A. 电池组（3 V，内阻1 )

B. 电流表（0~3 A，内 阻0.0125 ）

C. 电流表（0~0.6 A，内 阻0.125 ）

D. 电压表（0~3 V，内 阻3 k）

E. 电压表（0~15 V，内 阻15 k）

F. 滑动变阻器（0~20 ，额定电流1 A）

G. 滑动变阻器（0~2000 ，额定电流0.3 A）

H. 开关、导线

（1）上述器材中应选用_________________（填各器材字母代号）.

（2）实验电路应采用电流表__________接法.

（3）为使通过待测金属导线的电流强度能在0~0.5 A范围内改变,请按要求画出测量待测金属导线电阻Rx的电路图.

参考答案

篇8

汽车上的油量表一般为磁电式油量表，如图1，当指针指在“F”位置时，表示油箱中的油已加满；当指针指在“E”位置时，表示需要加油.

油量表一般采用磁电式交叉线圈结构，其内部结构如图乙、丙中的虚线部分：1―锌合金接合片；2、7调整固定螺钉(可以调整铁心在锌合金接合片上的位置)；3、4―铁心；5―衔铁.

传感器：油量表的传感器可以将油箱内油量的变化转变为电路中电流的变化，从而在油量表上显示出来.根据其工作原理，传感器可分为两种：滑线电阻式传感器和干簧管式传感器.(如图2和3中虚线框内）

电路连接情况：R′为定值电阻，6为滑线电阻器，乙电路中，电磁铁3和滑线电阻器串联，然后和电磁铁4并联；丙图中，电磁铁3和压敏电阻Rx(电阻随压力的变化而变化)串联，然后和电磁铁4并联.

工作原理：如图2(3)，当被测油箱内的油位变化时，图2中传感器的浮标随之上下移动，滑线电阻的阻值发生改变，(图3中压敏电阻Rx的阻值随着受到的压强的变化而变化)从而使电磁铁3线圈中的电流大小发生变化，电磁铁3的磁场相应随之变化，从而带动了与磁钢结合在一起的指针，使指针发生偏转，从而显示油量变化.(上面过程中，电磁铁4中的电流不变，磁场也不变)

我们知道，把社会、生活和物理知识紧密联系起来，这是我们学习物理的一个方向.下面让我们来研究有关油量测量的两个问题.

例1 如图4所示是某同学设计的一个能够测定油箱内油面高度的装置，油量表是由学生用电流表改装而成的，滑动变阻器R的金属滑片P是杠杆的一端，当P在a端时电路中的电流为0.6A，表示油箱已满；当P在b端时电路中的电流为0.1A表示油箱内无油.

(1)在改装表盘时，当他选择的滑动变阻器R的最大阻值为50Ω时，他应选择的电源电压值和R的阻值是多少?

(2)若油箱的容积为50L，请你按该同学的改装，在电流表表盘上标出油量值为0L、40L、50L的位置(滑动变阻器接入的阻值随浮标升降均匀变化).

解析这道题目涉及浮力、杠杆、欧姆定律等方面的知识，巧妙地把这些知识的考查与生活紧密联系起来，体现了物理、生活密不可分的特点.

答案

(1)设电源的电压为U则

当P在a端时，U=0.6A×R′①

当P在b端时,U=0.1A×（50Ω+R′）②

由①式和②式可得U=6V，R′=10Ω．

(2)因为R＝50Ω、I=0.1A时，油箱内无油，则在电流表上0.1A处应标0L，R＝0Ω、I=0.6A时，油箱已满，则在电流表上0.6A处应标50L，又由于滑动变阻器接入的阻值随浮标升降均匀变化，所以当R=10Ω时，油量应为40L，此时电路中的电流应为I=U/(R+R′)=6V／(10Ω+10Ω)=0.3A.(如图6所示)

例2如图7所示，为某新型汽车自动测定油箱内油面高度的电路原理图，其中电源电压恒为6V，R′为定值电阻，A为油量指示表(实质是一只量程为0～0．6A的电流表)，Rx为压敏电阻(其阻值随表面受到压强的增大而减小).关于压敏电阻Rx的阻值与所受液体压强的对应关系如下表所示.

(1)油箱是一个圆柱形容器，底面积为0.15m2，油箱内汽油高度达到60cm时油箱即装满，问油箱装满时汽油的质量为多少?此时汽油对油箱底部压敏电阻的压强为多大?(汽油密度为0.71×103kg／m3，取g=10N／kg)

(2)油箱装满时，油量指示表的示数如图8所示，求定值电阻R′的阻值?

(3)当油箱内汽油用空时，油量指示表的指针指向某一位置，求此位置所对应的电流？

(4)假如某品牌汽车配用该油箱，它的发动机的效率为23％，当汽车以60km／h的速度做匀速直线运动时，受到地面的阻力约为500N，则理论上一满箱油可供汽车行驶多少距离？(汽油的热值为4.6×107J／kg)

解析

本题综合了力学、热学、电学知识，考察学生把学习到的物理概念、规律进行适当地重组与整合，变成解决现实中具体问题的工具.

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关键词：遥控 互动教学 课堂答题系统

中图分类号：TP334 文献标识码：A 文章编号：1007-9416(2012)01-0086-02

近年来，数字化互动工具作为一种课堂教学新理念，有生动性、立体化、效率高等，是深化教育改革的基础平台[1]。该模式的实施与传统教学模式有不同的操作程序[2]，而目前国内外有一批企业和公司已致力于数字化互动教学产品，而市面上还鲜有数字化、实用有效的互动教学工具。本研究进行了远程无线互动课堂答题器设计与实现，可满足互动教学的环境创设、互动活动组织、互动结果评价等要求，给课堂提供了一种合适的互动教学平台。该系统应用红外遥控 (IR)技术，学生可手持遥控器与教师互动，以计算机为中介，教师与学生、学生与学生可互动，提升课堂互动的量与质，学生兴趣与学习效果得以提高。该系统用网络收集所有互动活动记录，建立教学过程档案，在集中式教学资源网站中分享所有教学资源。

1、课堂答题器的遥控原理

1.1 电磁学原理

目前，应用于遥控的通信方式主要有射频和红外两种,是以电磁波来达到信息传输的目的。电磁波在空间传播时，若遇到导体，导体中产生感应电流，感应电流的频率跟其激发电磁波的频率相同。因此，利用放在电磁波传播空间中的导体，就可接收到电磁波。

当接收电路的固有频率与接收电磁波的频率相同时，接收电路中产生的感应电流最强[3],称该现象为电谐振。使接收电路产生电谐振的过程为调谐；能调谐的接收电路为调谐电路。

由调谐电路接收到的感应电流，经调制的高频振荡电流，还不能直接得到所需信号。须从振荡电流中“检”出所需信号称为检波。检波是调制的逆过程也称解调(该过程均为数字调制)[4]。

脉冲编码调制(PCM)：载波S(t)=Acos(ωt+φ),参量包括幅度A、频率ω、初相位φ、时间t,调制是使A、ω或φ随数字基带信号的变化。ASK方式是用载波的两个不同振幅表示0和1,用载波的两个不同频率表示0和1；而PSK方式是用载波的起始相位的变化表示0 和1。

ASK幅移键控（Amplitude shift keying）：“幅移键控”又称为“振幅键控”，记为ASK。也称“开关键控”的，又记作ASK信号。ASK是一种相对简单的调制方式,该方式相当于模拟信号中的调幅，只不过与载频信号相乘的是二进制数码而已。幅移就是把频率、相位作为常量，而把振幅作为变量，信息比特是通过载波的幅度来传递的，如(图1)所示，解调时利用检波器等解调为CPU所能识别的数字信号。

Fig.1.ASK modulation

1.2 接收原理

(1)射频RF(Radio Frequency)接收表示空间的电磁频率范围为300KHz～30GHz,利用电路LC振荡产生空间电磁波，改变L、C的参数就可达到想要的频率(，其中角频率ω=2πf），利用电磁感应谐振原理接收[5]。

(2)红外接收：光谱位于红色光之外，波长为0.76～1.5μm，比红光的波长还长，这样的光被称为红外线。常用的红外发光二极管发出的红外线波长为940nm左右，外形与普通Ф5mm发光二极管相同，只是颜色不同。利用红外波作为载波发射，一般40KHz左右。接收端利用红外一体接收头接收滤波放大，再进行解码[5]。

1.3 编码原理

图2为一般的遥控控制模块;(图3)所示[5]发射电路发射信号，一般为一组引导码、地址码、数据码、数据反码构成的脉冲方波信号。引导码的作用为开始作用，由等长的一组高低电平表示（比地址码和数据码中的脉冲宽度要长），当接收器接收到这组信号时，说明数据即将传送；地址码起识别作用，不同的遥控器地址码都不同，可区分信息的来源，一般地址码会有2组，保证传输可靠，如2组地址码不同，则该组信号丢弃；数据码是传输的数据，由“0”和“1”组成，“0”由一对宽度相同的高低电平表示，“1”由一个低电平和一个宽度更长的高电平表示，以“0”和“1”的不同组合表示不同数据信息，一般为8位；数据反码的作用是将其数据码取反，以验证数据码的正确性，只有数据码和其反码能对应时，数据才有效的。

Fig.2.The Infrared Remote Control Unit.

Fig.3.The Encoding Principle.

2、课堂答题器设计与实现

2.1 硬件电路

PPT报告器的原电路分为发射电路和接收电路。发射电路有二极管指示LED灯、脉冲发射、控制器(发射芯片及声表谐振器) 。利用声表谐振器代替LC谐振电路，主要原理是利用压电材料的压电特性，利用输入与输出换能器将电波的输入信号转换成机械能，经过处理后，再把机械能转换成电的信号，以达到过滤不必要的信号及杂讯，提高收讯品质的目标[6]。接收电路有USB传输口、SYN400R单片无线接收芯片（完全的单片UHF接收器件）频率范围300～440 MHz，接收灵敏度-97dBm，在外接LNA放大的情况下，典型通讯距离超过200米（315MHz单极性天线）传输速率4.8kbps(SWP)，10kbps(FIXED)，自动调谐，无需手动调节，无需外接滤波器和电感、解码转换器、晶振、接收线圈。

2.2 软件控制

接收信号经接收器解码后，由单片机将信号转为串口ASC码值输入计算机,这里的输入为VK_PRIOR 33 Page Up键和VK_NEXT 34 Page Down键,大写字母为对应的常数符号,数字为ASC码值。在计算机里,用一个改键软件将键值改为A和B对应的键值,可方便识别。且利用VC++6.0平台建立了一个窗口,可提供题目显示及选择后判断,其流程图如图4所示。

2.3 实现结果的操作

老师将题目显示给学生，学生可利用遥控答题器进行答题。有A、B、C、D四个选择答案，答案在选择后在窗口的题目下方自动打印输出。这样使课堂教学的互动性大大提高，学生也觉得非常生动有趣[7]。

2.4 实现结果的拓展

(1)多答题器同时答题：从硬件电路上可改变不同答题器发射的地址码，达到识别作用；亦可在ASC码输入时改变映射输入来达到识别[8]。

(2)对所选答案进行统计总结：利用Excel软件进行统计，将所选数据输入Excel中。

3、结语

本设计采用了红外遥控技术及USB接口技术，使得课堂互动答题器得以实现。这种教学工具方便易用、抗干扰强、成本较低等优点[8]，适合在学校课堂互动教学中推广使用。该系统有助于进行实时的信息反馈，教师可随时了解学生对各知识点的掌握情况，为教师提供量化指标，检测教学效果，方便记录每个学生长期的学习情况。对学生而言，变被动接受为主动探索，在具体操作中进行独立思考，促进了创新意识的培养。

参考文献

[1] 卢荣德,程福臻,陶小平.大学物理课堂研究性教学模式的探索与实践[J].教育与现代化,2010(2):37-42.

[2]卢荣德,程福臻等.大学物理演示实验动感创新教学平台的探索与实践[J].物理通报, 2011(1):42-45.

[3]杜洋.红外遥控编码全攻略[J].2005.省略.

[4]李晓风,周宁,周亮等.通信原理[M].清华大学出版社.

[5]宋东生.红外遥控电路.无线电[J].2003.4.

[6]宋祖顺,宋晓勤,宋平等.现代通信原理[M].电子工业出版社,2003.

[7]辛本柱等.新手学Visual Basic[M].北京希望电子出版社,2010.

[8]卢荣德.大学物理数字化演示实验教学平台[J].实验室探索与研究,2006(4):56-57.

基金项目

安徽省高等学校省级教学研究项目(2010009, 20100026)和国家教委高等学校教学研究项目(WJZW2010hd)资助

作者简介

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一、实验电路注意事项

1． 限流、分压的选择．

a． 选择分压的方法：（1）实验电路要求电压或电流从零开始可连续调节时；（2）当待测电阻Rx >>R滑 时 ；（3）因为分压调节电压的范围在（0—E）变化，而限流接法的电压调节的范围在[ERx /(Rx+ R滑)—E]之间，所以当限流接法的最小电压（或最小电流）偏大，会造成待测电阻Rx（如灯泡等）、电流表、电压表烧毁时.b． 选择限流的方法：当待测电阻Rx接近R滑或者Rx略小于R滑时.c． 当两种方法均可时，一般采用限流接法，因为这种接法功率损耗较小.

2． 电流表内外接法的选择（大内小外）．

a． 当 Rx>■ 时，应采用内接电路，此时电阻的测量值比真实值大，造成误差的原因是电流表的分压作用（简称大内，意思是待测电阻大时则采用电流表内接法）；b． 当Rx

3．实验器材的选择原则：

a． 安全性原则：通过电源、电表、滑动变阻器等器件电流不能超过其最大允许电流等。b． 准确性原则：选用电表量程应尽可能减少测量值的误差，电压表和电流表尽可能使指针有较大偏转（一般取满偏的1/3-2/3左右），使用多用电表欧姆档时要选用指针尽可能在中间刻度附近的倍率档位。c． 便于操作原则：实验时需考虑调节方便，且便于操作.

二、测定金属丝的电阻率的实验(可以采用限流或分压电路)

实验原理：先用伏安法测出金属的电阻R，再用螺旋测微器测出金属丝的直径d，然后用刻度尺测出金属丝长度L，根据公式R=ρL/S，S为横截面积，S=1/4лd2，所以电阻率ρ=SR/L即ρ=■.

【例1】（2012年天河区普通高中毕业班综合测试三）（测量某合金电阻丝的电阻率ρ的实验中，截取一段该电阻丝拉直后固定在绝缘的米尺上，米尺两端各有一个固定的接线柱A和B，米尺上有一个可沿米尺滑动的接线柱C.实验的主要步骤如下：

①连接电路前，该同学用螺旋测微器在电阻丝上几个不同的部位测量它的直径，某次测量其刻度位置如图所示，读数d = ____________mm；

②用笔画线代替导线将图2中提供的器材连成完整的实验电路；

③移动接线柱C，记录 ；

④闭合开关，读出电压表、电流表的示数，断开开关；

⑤重复③④的操作；

⑥根据电表的示数，计算出与L值相对应的五组R值，如图3所示.请根据该实验表格数据在图丙中的坐标纸上描出该合金电阻丝的R-L 图线.该图线的斜率表4示 (用R、ρ、d、π中的某些量表示).

解析：因为螺旋测微器的主尺应该读0，整个读数为0.400mm； 把电压表最后连线，且因为这个电路没有滑动变阻器，所以只能采用串联电路； 由R=ρL/S 、S=1/4лd2 可知ρ=■ ，直径d已经测出，电阻R由伏安法测出，因此要测量接入电路中金属丝的有效长度L；ρ= ■可知R=■L,所以该图线的斜率表示■.

答案：0.400 接入电路中金属丝的有效长度

L■

三、测定电源的电动势和内电阻的实验

实验原理：由闭合电路欧姆定律E＝U＋Ir可知：只要测出两组U和I的值，通过解方程组E＝U1＋I1r①，E＝U2＋I2r②，可求出E和r的值.

【例2】（2012佛山二模）莉莉同学为了测一节干电池的电动势E和内电阻r.

①她先用多用电表估测电动势E.将选择开关旋至直流2.5V档，红、黑表笔与干电池的正、负极相接，此时指针所指位置如图丙所示，则此时多用表的读数为_______V.

②莉莉再用伏安法更精确地测量该干电池的电动势和内电阻，实验电路如图8所示.请你用实线代替导线在图戊中连接好实物，要求变阻器的滑动头向右滑动时，其电阻值变大.

③由实验测得的7组数据已在图己的U-I图上标出，请你完成图线.由图像可得E＝_______V（保留三位有效数字），r＝_______Ω（保留两位有效数字）.若取图己中的第2、3两组数据来计算E和r，则比用上述图像法测得电动势_______，内电阻_____（填“偏大”或“偏小”）.

解析：量程为2.5V，则一大格为0.5V，最小分度为0.05 V,最小分度逢5估读到本位，所以读数为1.45 V；连线请按电路图连接；在U-I图像中纵轴的截距表示电源的电动势，而斜率的绝对值表示为电源的内电阻.采用图8的电路图时测得电动势偏小，内电阻偏小.

答案：① 1.45±0.01（2分）（有效数字位数不对的，不给分）②连线如图11（3分） （每条连线各1分，接错位置或量程的不给分）③图12（1分） （画折线不给分） 1.49±0.01（2分） 1.0～1.1（2分） 偏小（1分） 偏小（1分）

四、描绘小灯泡的伏安特曲线的实验（此实验通常采用分压接法）