电学仿真实验室实例.docx

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电学仿真实验室实例

“金科华仿真实验室”中学物理仿真实验

电学部分（学习实例）

一．“金科华仿真实验室”电学模块简介

《仿真物理实验室》电学部分提供了中学电学实验环境的电源、电阻、仪表、开关、输出、其它等六大类电子元件，数十种具体的电子元件。

可以应用这些电子元件，搭建中学电学的实验电路。

如：

串联与并联电路的连接、用伏安法测试电阻、测量路端电压、用惠斯通电桥精确测量电阻、用电磁继电器实现对电路的简单控制、研究电磁感应现象。

此外，还提供了，灯泡、电铃等元件，让使用者设计的电路生动活泼。

《仿真物理实验室》电学部分的界面如下：

在主菜单的下面是工具栏；界面中间的区域是实验区；竖直的窗体是器件箱，里面有电源、电阻、仪表、开关、输出、其他等七大类数十种的电学实验元件。

用《仿真物理实验室》电学搭建电路十分简单。

只要从器件箱中取出电路元件，把它们放在实验区中；然后用导线把它们根据电路的要求连接起来就可以了。

《仿真物理实验室》电学还有电路错误提示功能。

例如：

若实验者不小心把电池的两端直接用导线连接了起来，这样电池就被短路了，软件中会自动的发现这一错误，并弹出警告，如实验实例中的例1。

二、实验实例

例1．用伏特表直接测量干电池的电压

实验电路：

如图1所示。

实验步骤：

1.点击工具栏上的“新建”按钮，新建一个实验。

2.用鼠标在器件箱中点击电源类中的干电池，然后再在实验区中点击一下鼠标，这样这个干电池就被放在实验区中了。

3.用同样的方法，把一个指针式的伏特表也摆放在实验区中。

4.用导线把这两个器件连接起来。

在每个器件上都有对应的端点可以连接导线。

在《仿真物理实验室》电学部分中用“+”表示可以连接的端点。

连接导线的方法为：

先用鼠标点击一下要接导线的端点“+”，然后松开鼠标，再在另一个需要连接的端点上点击一下鼠标，这样这两个端点就通过导线连接起来了。

如果在连接导线中，在实验区的空白位置点击鼠标，就会在点击鼠标处安置一个导线的折弯点。

导线连接后，折弯点可以被鼠标拖动。

5.和真实的实验一样，导线连上后，伏特表就立刻显示出了干电池两端的电压。

例2．测量电阻的阻值

实验电路：

如图2所示。

实验步骤：

1.从器件箱中分别选择所需的实验器件，把它们放在实验区中。

2.然后设置一些器件的参数。

先用鼠标右键点中对应的实验器件，在弹出的菜单中选择“属性”，就进入了对应的属性设置对话筐。

在这个实验中，把定值电阻的阻值设置成2欧姆。

设置滑动变阻器的总电阻为10欧姆。

设置干电池组电池的节数为4节，内阻为0欧姆，这样它就是个理想的电压源了。

3.使用导线把这些器件根据电学原理连接起来，如图2所示。

4.用鼠标双击单刀单掷开关的下半部，就可以把开关闭合了。

这时安培表和伏特表上显示出了它们所测量的电流和电压。

滑动变阻器的滑片是可以拖动的，用鼠标左键按住滑片不放，左右滑动鼠标，就可以改变滑片的位置了。

5点击工具栏上的“显示电流方向”按钮，还可以在导线上显示出电流的运行方向。

点击工具栏上的

“实物图/符号图”按钮就可以在实物图与符号图之间相互转换。

例3．保险丝的作用

实验电路：

如图3所示。

实验步骤：

1.在这个实验中要使

用到干电池一个、单刀单掷开关一个、滑动变阻器一个、保险丝一只、安培表一个。

首先从器件箱中选出这些器件，把他们放在实验区中。

2.设置滑动变阻器的总阻值为5欧姆。

把滑片滑到最左边的位置上。

设置保险丝的最大允许电流为1安培。

3.合上开关。

把滑动变阻器的滑片向右缓慢移动，同时注意安培表上显示的电流。

当通过保险丝的电流超过1安培时，保险丝就熔断了。

熔断的保险丝可以被修复。

要修复时，先把开关断开，然后用鼠标右键选中熔断了的保险丝，在弹出的菜单中选择“修复”就可以了。

例4．楼道灯电路

实验电路：

如图4所示。

实验步骤：

1.实验需用到无限电源一个、单刀双掷开关两个、灯泡一只。

首先把需要使用到的器件放在实验区中。

2.设置无限电源的电压为200伏特。

设置灯泡的额定电压为200伏特，额定功率为100瓦特，允许的最大电流为1安培。

3.按照图4所示把电路连接起来。

4.现在就可以用两个单刀双掷开关来自由的控制楼道灯了。

用鼠标双击单刀双掷开关的上半部分就可以打开电键，双击左下部分就把电键拨到左边，双击右下部分就把电键拨到右边。

例5．直流电动机

实验电路：

如图5所示。

实验步骤：

在这个实验中，需要用一个蓄电池组来驱动一个直流电动机。

在《仿真物理实验室——电学》中，电动机与发电机都是以原理模型的方式表现出来的。

1.首先从器件箱中取出一个蓄电池组、一个直流电动机、一个滑动变阻器和一个开关器件。

按图7将电路连接起来。

2.设置滑动变阻器的阻值，并将滑片移动到其电阻值最大的位置，这时闭合开关直流电动机就开始转动了。

3.还可以把正负极颠倒一下再连接上直流电动机，这时直流电动机就会以相反的方向转动了。

例6．磁铁插入线圈产生感生电动势

实验电路：

如图6所示。

实验步骤：

1.在这个实验中，需要使用到一个灵敏电流计和一个“线圈与磁铁器件”。

从器件箱中选出这两个器件，把它们放在实验区中。

然后参照图

5用导线把它们连接起来。

2.用鼠标点中磁铁，上下移动鼠标，在灵敏电流计上就可以看出因感应电动势而产生的电流了。

3.用鼠标的右键点击线圈，在弹出的菜单中选择属性就可以弹出“线圈与磁铁”的对话筐了。

你可以选择不同的线圈绕线方式和磁铁的方向及强弱。

例7．金属杆切割磁力线模型

实验电路：

如图7-1所示。

实验步骤：

1.在这个实验中，要使用到“切割磁力线”模型。

从器件箱中，选择这个模型。

并设置它的参数：

磁场方向、磁感应强度、金属杆的长度、金属杆的速度、有效电阻等参数。

并选中“显示金属杆的速度”和“金属杆受到的安培力”。

2.使这个切割磁力线的器件形成一个闭合回路，用导线把线框的两个接头连接起来。

因为有了电流，金属杆受到了安培力的作用。

3.还也可以来直接测量因金属杆切割磁力线而在线框上产生的电压，电路如图7-2所示。

三、生成课件

《仿真物理实验室》与其它的多媒体课件制作工具不同，她完全从物理学科的角度出发，实验者和课件制作者所要考虑的是物理学的本身而不用太多考虑计算机方面的东西。

首先在大脑中构件一个物理模型，然后用《仿真物理实验室》提供的器件把它搭建出来就可以了。

例如做“伏安法测量电阻的阻值”的实验，运行《仿真物理实验室》的电路模块，首先新建一个实验；然后添置实验的器件，按照测量电路的模型连接电路，这样就可以运行实验了。

在《仿真物理实验室》各个模块中，如：

主模块（包含力学、运动及动力学等内容）部分、光学部分和电学部分，包含了力学、直线运动、运动定律、曲线运动、万有引力定律、机械能、动量、机械振动、带电粒子在电磁场中的运动等章节的内容。

为

实验者和课件制作者提供了大量的器件，供使用者任意的搭建，组合物理模型。

实验中的数据可以实时输出。

主模块中还有变量和程序的功能，更随心所预的制作优秀的课件。

例如：

使用“保存”命令，可将当前仿真实验保存为仿真实验的原文件*.ele，可重新打开编辑。

使用“保存为图片”命令、“输出动画”命令、“编译成可执行文件”命令和“生成网络课件”命令，将其保存为图片、视频动画、exe文件和网页课件等多种课件文件。

请尝试将“伏安法测量电阻的阻值”仿真实验保存为“测量电阻的阻值.ele”文件，以及生成可执行文件和网络课件。

然后分别执行导出的可执行文件和网络课件。

（注：

可编辑下载，若有不当之处，请指正，谢谢!

）