時間：2022-08-22 09:43:48
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生：老師，我們在做實驗時選擇的儀表為什么是靈敏電流計呢?電壓表可以嗎?
師：這需要首先弄清本實驗的原理是什么。
生：利用在導電紙上形成的電流場來模擬靜電場。
師：沒錯。我們是借助穩壓直流電源在導電紙這一導體上形成的穩定的電流場中電勢的分布來模擬靜電場中各點電勢的分布特征的。而且直流電源電壓6V。那我就要先問你一個問題了：如果電流場中某兩點間有一較小的電勢差，那么在這兩點間分別接人電流表和電壓表后，會看到什么現象呢?
生：根據對電流表和電壓表的內部構造的理解，應該都有示數。
師：再請你認真地分析下去，兩表指針的偏轉角有什么不同之處嗎?
生：電流表的內阻很小即使有一較小的電壓也可能顯示較大的偏轉。如果接入電壓表，也應該有示數，但是不是較大偏轉，好像說不定吧?
師：那我們就可以結合電流表和電壓表的工作原理來合理選擇電流表和電壓表了。如果用電流表檢驗導體兩點間的電壓是否為零，我們是將電流表并聯在導體兩點間。當其電壓已經非常接近0時，此時的電流表量程越小越靈敏就越能靈敏地顯示電壓是否為O。所以如果題中的電流表有兩個量程供選擇，那我們優先選擇量程較小者。例如，量程是0～300A，和量程是0—500A，該選擇哪個?
生：那就選擇0～300A的了。那我就能遷移一下了，如果給我電壓表也有兩個量程的電壓表，我也是選擇量程小的而且內阻較小的，并觀察其示數為0，就得到等勢點了。
師：電壓表在電路中的功能是并聯在導體兩端測其電壓的，而且要不影響原電路電流的分配。如果我們在電路某兩點間接一電壓表且內阻很大可以看作理想電表，其指針偏角較大所測壓值精確呢還是顯示偏角較小精確呢?
生：當然是電壓表內阻越大指針偏角越大越精確了。而且能找到和同一點。連接的其他點時電壓表顯示的示數相同且偏角較大時，就找到這些等勢點了。那n點選擇在什么位置呢?
師：要保證標準一致，o點選在某一電極上，所以得到的示數最大為6V。
生：我知道了，電壓表的量程應選擇6V左右的。
師：很好。我們總結一下，電流表選擇量程小內阻小的，電壓表選擇量程合適內阻大的且其量程在6v左右的。
(廣東省深圳市高級中學,#518040#)#
摘要： 在“系統與設計”教學中，通過讓學生參與“多量程高精度電流表的組裝與調試”， 從目標系統的整體性、相關性出發，通過相關學科知識的運用，建立數學模型并進行量化分析，最終找到系統問題解決的途徑。
關鍵詞 ： 系統分析 設計 結構 流程
一、問題的提出
為了能更好地教學“系統分析和流程設計”這一內容，我特意設計了一個“組裝與調試多量程高精度電流表”活動來作為案例，讓學生用給定的電流表、電阻和電線等元器件組裝并調試出一個多量程高精度電流表。多量程高精度電流表的電路如圖1 所示。
在教學初期，我向學生提供了由廠家提供的電流表的標稱值（內電阻Rg 和滿偏電流Ig）、以及按表頭標稱值計算配置的整套限流、分流電阻的阻值。學生按照電路圖組裝調試安裝后發現：大電流擋的誤差較大，無論怎樣對電路中各限流（旁路電阻的電阻數值）作出調節，電流表的幾個量程擋大都很難調整到原設計的測量精度內。為什么會出現這種情況呢？ 經過研究分析，我發現廠家供應的電流表表頭的內阻Rg和滿刻度電流Ig 的實際值有一定的離散性， 即都不同程度地偏離了標稱值。所以，用按表頭標稱值的計算方法來配置限流電阻及各個分流電阻裝配而成的電流表，當然會出現誤差。原因找到了，但怎樣才能讓學生裝配出較為準確的電流表，則是一個有待解決的問題。
從電流表的工作原理可知， 若能足夠精確地測出每個表頭的Rg 和Ig 數值，就能精確地計算并繞制出各個分流電阻來。用這些電阻裝配出來的電流表， 其測量的精度當然也就有了保證。但眾所周知，用我們實驗室現有的設備，很難精確地把Rg 測出。可見，先測出Rg，Ig 的精確值， 再算出各個分流電阻的應有真實值的辦法難以實行。
那么，在未準確測定表頭的Rg 和Ig 的情況下， 能否設法直接求出滿足各電流量程擋測量精度要求的各分流電阻的真實值呢？ 如果能夠，則問題就可以解決。為了探求問題的解決辦法， 我畫出了電流表處于各量程狀態時的等效電路圖（如圖2）。
二、多量程高精度電流表的設計
從圖2 所示的4 種測量狀態下的測量電路圖的分析可以看出這一電流測量系統的基本構成是：
從系統結構的角度來審視如圖2 所示的各電路圖可以看出，這個“多量程高精度電流表”由主系統和子系統構成，主系統是由“電磁動圈表頭電流測量支路” 和“旁路電流支路”兩大子系統所構成的。這兩個子系統在不同的測量量程狀態時的結構組成會發生改變， 電路中一些電阻在測量量程發生變換時所充當的作用和身份不同。如在0.5)mA 量程測量狀態時、電路中的電阻R3，屬于整體電路（主系統）結構中的“旁路電流支路”（子系統）中的一個旁路電阻；但當量程大于1)mA時，電阻R3就變為“電磁動圈表頭電流測量支路”上的一個限流電阻。由此可見，這個“組裝與調試多量程電流表”的學生實踐活動可以承載“系統與設計”有關的教學環節。
三、建構多量程高精度電流表系統的數學模型
針對系統的相關知識，我對電流表的工作原理作了分析，從圖1 所示的多量程高精度電流表電路可知：
式中： Ri$為量程為Ii$時測量電路中分流支路電阻， Ii$的下標“i”可分別代表各擋對應的最大電流。對這一定量關系通式（數學模型） 的數學分析后發現：“只要改變分流支路電阻Ri$占“環形回路總電阻R Σ”的比例值（Ri$/R Σ），便可改變電流表所設置的測量量程。
四、制作實物模型
根據如上的分析，我們找到了一套能解決原來的“難以把各量程測量精度調準”的有效操作方法。具體步驟如下：
1.讓學生用4 個精密的可變電阻箱來分別代替裝配電流表電路中的R3，R4，R5，R6$，使學生懂得可以通過改變這一串聯電阻箱中的任一阻值來實現Ra不同的取值，并按圖2 把整個裝配電流表電路與一個標準電流表及可變負載RL（滑線電阻）串聯在一起，然后再接到輸出電壓為U 的可調壓直流穩壓電源上，從而為所裝配的電流表創設實測環境。
2．轉動選擋開關K 至最小量程。讓學生通過調節U 或RL， 使標準表的讀數等于I＝Ia＝0.5$mA；同時通過調整電阻箱改變Ra（即R3$+ R4$+ R5$+ R6）的取值，直至裝配的電流表的指針為滿刻度（即表頭的電流已等于滿刻度電流）， 此時Ra$$的實際值便可從精密電阻箱上直接讀出， 即R3$+ R4$+ R5$+R6$。此時引導學生通過原理分析得到前文的①式，學生分析得知：在不清楚Rg 值的情況下，雖然不能靠計算法求出，但對于某一個具體的電磁式動圈表頭來說， 應有一個Ra 具體的確定值， 因此Ra，Ig，Ia之間應有一一對應關系。要讓學生通過分析懂得在確定Ra 值時，實際上就等于確定了“環路回路”的總電阻RΣ（RΣ= R2&+Rg&+R6&+R5++R4&+R3），也就等于有了一個不允許改變的確定的RΣ之值（因為這一阻值確定最小電流擋的測量精度）。
3.+讓學生轉動選擋開關K 至下一個較大量程，讓學生通過調節U 或RL，使標準表的讀數等于I = Ib++=+1+mA， 并在不改變已確定的前一擋分流電阻Ra+= R6+R5+R4+R37=R3＋Rb取值的前提下， 調整Rb（Rb＝R6++R5++R4）與R3 的大小，即若R3 要增加（或減小）多少，則必須使Rb（即R6++R5++R4）的值減小（或增大）多少；同時也要相應地適當調整U或RL， 最終讓裝配表的指針到達滿刻度，從而使R3 和Rb 滿足，得到③式，并從電阻箱上讀出R3 及Rb 的值。
4. 讓學生依次使I = Ic＝10+mA+和I = Id＝1007mA， 在保證不改變上一擋的分流電阻取值的前提下，運用同樣的調整方法，在依次滿足式④和式⑤所要求的關系時， 從電阻箱上讀出R4與Rc7、R5與Rd（即R6）等分流電阻應有的準確數值。
5. 讓學生按照在以上流程操作中所確定的各分流電阻的值， 選購或繞制相應阻值的電阻，并最后完成電流表的裝配與調試。
五、教學反思
學生用此方法裝配并調試出來的多量程高精度電流表都能達到設計要求的測量精度。這次實踐活動很受學生歡迎，學生在有關多量程高精度電流表工作原理的理解方面以及裝配、測量精度調試等技能方面都有所得。
實際教學有以下幾個方面的效果：首先，學生通過對“多量程高精度電流表的組裝與調試”的實踐探究，對作為這一電流測量系統的內部電路的組成結構以及用并聯分流來擴展測量量程的設計思想及其工作原理都有了一個較為深入的系統了解。
其次，通過實踐活動，學生較好地認識到在進行復雜問題的求解時， 可以借助系統分析的方法。如本案例就是學生運用已學的學科知識來進行研究分析， 建構起能反映測量系統的輸入輸出關系的數學模型，進而通過數學模型分析求解，從而找到解決問題的操作方法。
1.知道電磁感應現象;知道產生感應電流的條件;
2.知道發電機的原理;能說出發電機為什么能發電;知道什么是交流電;知道發電機發電過程是能量轉化的過程;
3.知道我國供生產和生活用的交流電的頻率是50Hz的意思;能把交流電和直流電區分開來。
能力目標：
1.通過探究磁生電的條件，進一步了解電和磁之間的相互聯系，提高學生觀察能力、分析概括能力和聯系簡單現象探索物理規律的能力;
2.觀察和體驗發電機是怎樣發電的，提高學生應用知識分析和解決問題的能力。
情感目標：
1.認識自然現象之間是相互聯系的，進一步了解探索自然奧妙的科學方法;
2.認識任何創造發明的基礎是科學探索的成果，初步具有創造發明的意識。
學習重點電磁感應現象產生的條件;發電機的工作原理。學習難點發電機的工作原理。
教具與媒體演示電流表、蹄形磁鐵、導體、開關、投影、微機、掛圖、手搖發電機一臺、小燈泡。
內容與教師活動學生活動設計
依據
一、創設情境，引入新課(3min)
〖師〗由以前學過的奧斯特實驗說明電可以生磁，那么反過來磁能不能生電呢?
現在我們所用的發電機是可以產生電，它是由磁產生的嗎?它的工作原理是什么，什么條件下才能生電?今天我們就研究這個問題?(板書課題)
二、進入新課，科學探究
(一)什么情況下磁可以生電(12min)
1.由奧斯特實驗，當導線中能有電流時，小磁針會轉動，那么反過來，如果我們讓小磁針轉動，導線中會不會有電流產生呢?
2.通電導線在磁場中會受到力的作用，從而使導體發生了運動，那么反過來，如果讓導體在磁場中先運動，導體中會不會產生電流呢?
3.【實驗】課本圖8.5—1所示的裝置，探究在什么情況下才能產生電流。
培養辯證看問題的習慣
反過來思考習慣的培養
4.嘗試的角度
(1)讓直導線在蹄形磁體的磁場中靜止，換用不同強度的磁體，觀察到電流表指針不偏轉;
(2)讓直導線在蹄形磁體中上、下運動，觀察到電流表指針不偏轉，這說明沒有產生電流;
(3)將直導線在磁場中左右運動，電流表指針發生了偏轉，說明導線中產生了電流。
(4)將直導線在磁場中斜著運動，電流表指針也發生了偏轉，說明導線中產生了電流。
【結論】如果導體在磁場中做切割磁感線運動，則導體中就會產生電流，我們把這種現象叫電磁感應，產生的電流叫感應電流。
電磁感應現象是英國的物理學家法拉第發現的，他經過十年堅持不懈的努力，才發現了這一現象，這種熱愛科學，堅持探索真理的可貴精神值得我們學習。這一現象的發現進一步揭示了電和磁之間的聯系，導致了發電機的發明，開辟了電的時代，所以電磁感應現象的發現具有劃時代的意義。
5.【視頻】電磁感應現象。
(二)發電機(12min)
1.老師出示發電機模型。
〖實驗〗把一臺手搖發電機跟小燈泡連接起來，當搖動手柄使線圈在磁場中快速轉動，觀察到什么?
〖實驗〗用電流表換下小燈泡，緩慢搖動大輪，觀察電流表的指針發生了怎樣的變化。
【現象】電流表指針左右擺動。
2.為什么會是這樣的呢?
(1)【發電機的構造】
看書后回答：發電機是由哪幾部分組成的?
它是由磁體、線圈、滑環、電刷組成。與電動機相似，但沒有電動機的換向器。
(2)【工作原理】
當線圈在外力的帶動下在磁場中轉動時，線圈的兩個邊分別切割磁感線，且切割的方向不同，所以它們主生的感應電流方向也不同，這正好使線圈沿著某一個方向向外流出電流。
當線圈轉過圖中的這個位置時，兩邊切割磁感線的方向變成了傾斜的方向，使得切割磁感線的條數減少，故產生的感應電流也減小，所以出現一大一小的指針擺動現象。
當線圈轉過了180度以后，線圈的每條邊的運動方向正好相反，故它們產生感應電流的方向也會相反，所以還會出現電流表指針方向一會兒向左偏一會兒向右偏的現象。
(三)交流電(6min)
1.概念：線圈轉動一周，電流方向變化兩次，所發發電機發出的電流方向是周期性變化的，我們把周期性改變方向的電流叫交電流，簡稱交流。
2.頻率：在交流電流中，電流在每秒內周期性變化的次數叫做頻率;頻率的單位是赫茲，簡稱赫，符號為Hz，線圈轉動一周所用的時間叫周期。
我國照明用電的頻率是50Hz，周期是0.02秒。
3.交直流電的轉換
如圖8.5—4所示的發電機發出的是交流電，因為線圈本身產生的就是大不上、方向周期性變化的交流電;如果我們把兩個圓環換成一個換向器，它就可以把線圈內產生的交流電經過轉換，輸出的是方向不變的直流電，但大小也是要周期性改變的。
(四)實際發電機的構造(5min)
1.由定子和轉子組成，小型發電機采用線圈轉動，磁場不動的方式;大型發電機采用線圈不動，磁場轉動的方式，因為大型發電機的電流大，電刷與滑環間容易產生電火花，很不安全，故采用旋轉磁極的方式發電。
2.【能量的轉化】發電機發電過程是把機械能轉化為電能;實際發電是由其它形式的能轉化為電能的。
(五)話筒的原理(5min)
作用：把振動的聲音變成變化的電流。
原理：振動聲音的運動在磁場中切割磁感線，這樣線圈中就產生了變化的電流。
嘗試失敗不一定都是壞事，起碼知道這樣做是不行的
對學生進行科學史的教育
先由直觀的現象吸起討論的話題
原理圖直觀、明了，能讓學生看得更清楚
工作原理以簡約為主，主要針對一個原理圖說明一下大致的過程即可
把它與演示的現象、照明電路結合起來是不難理解的
體現了了從物理走社會
小結這節課我們學習了磁生電的知識，認識了電磁感應現象，了解了發電機的構造、原理和工作過程，知道了交流電的一些基本常識。
磁能生電是有條件的，即當導體切割磁感線時能產生感應電流，這時是機械能轉化為電能;發電機就是根據這樣的原理而制成的，發電機由磁體、線圈、滑環、電刷組成，當線圈在磁場中轉動時，線圈兩邊的導體做切割磁感線運動，則線圈中就產生了感應電流，由于線圈的轉動，線圈產生的電流大小和方向都在改變，這樣的電流我們叫做交流電，把這樣的電流直接輸送出來的發電機就是交流發電機，如果輸出時通過一個換向器，則就成了直流發電機。
一、什么情況下磁能生電
1.電磁感應：導體在磁場中做切割磁感線運動，則導體中就會產生電流。
二、發電機
1.原理：電感感應現象;2.構造：磁體、線圈、滑環、電刷組成。
三、交流電
1.周期性改變方向的電流叫交變電流，簡稱交流。
2.電流在每秒內周期性變化的次數叫做頻率;單位是赫茲，簡稱赫，符號為Hz。
四、實際發電機的構造
由定子和轉子組成，大型發電機的電流大，通常采用旋轉磁極的方式。
五、話筒：把聲音振動在磁場中轉變成電流。
這節課的內容也較多，但教材中明顯地去掉了原來抽象難理解的發電機的工作原理，代之的是對原理的簡單介紹，幾句話，我們如何處理這個問題也是關鍵，實踐證明：不過深地追究工作過程的完整性，只是對圖8.5—4作一個簡單的描述、趨勢分析即可。
doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2013.07.025
一、教材分析（使用教材：人教社2007年2月第3版）
學生在必修《化學2》（人教社2007年3月第3版）中學習了由鋅片、銅片和稀硫酸溶液組成的簡單原電池，初步了解了原電池原理。本節內容以必修《化學2》第二章第二節“化學能與電能”為基礎，通過學習帶有鹽橋的比較復雜的原電池，進一步介紹原電池的組成和工作原理，通過對原電池中閉合電路形成過程的分析，引出半電池、鹽橋、內電路、外電路等概念，要求學生能夠寫出相關的電極反應式和電池反應式。同時，課本還設計了有趣的實驗探究和科學探究活動，這有利于學生增強探索化學反應原理的興趣，樹立學習和研究化學的志向。
鑒于課程標準要求，在教學中只需要借助氧化還原反應理論和金屬活動性順序規律，讓學生掌握原電池中正、負電極的判斷，了解設計原電池時選用正、負電極材料和電解質溶液的原則，以及對電極反應產物的判斷等。
二、教學過程
1. 學生匯報，走進新課
課前安排研究性學習，使學生通過復習原電池的知識，并自己設計和組裝一個原電池的方式理解原電池的工作原理，并且通過小組匯報、相互交流、共同學習。請各組派代表將小組最優作品進行全班展示，看是否設計成功，電流是否強勁，評出“最牛”電池。這一環節的主題是——自創電池大PK。這樣既可以教會學生新的學習方法，也把化學知識與生活實際相聯系，使學生帶著濃厚的學習熱情和強烈的求知欲望走進新課。
2. 質疑交流，學習新課
“怎樣才能產生持續、穩定的電流？鹽橋原電池的工作原理怎樣的？”是本節課的主題。在實施這一教學過程中應體現出教學方式的轉變，充分發揮學生的主觀能動性，充分體現新課程“教師主導、學生主體”的教育理念，應該設計探究性實驗，讓學生自己動手、親身體驗，在課堂中實驗、探究、討論、生成。
（1）關于鋅銅原電池的實驗探究
設計課堂小問題，讓學生根據已有知識判斷，將鋅片和銅片通過導線相連，同時放入 CuSO4溶液的燒杯中的裝置是否構成原電池。再設計實驗，驗證結論。
實驗探究：將鋅片和銅片分別通過導線與電流表相連，并使鋅片和銅片不直接接觸，再同時放入盛有CuSO4溶液的燒杯中，觀察現象。
現象1：銅片表面明顯有銅析出，電流表指針發生偏轉，表示有電流通過。
現象2：隨著上述實驗時間的延續，電流表指針偏轉的角度逐漸減小，同時鋅片表面有銅析出。
提出質疑：為什么電流表指針偏轉的角度會逐漸減小？為什么鋅片表面也有銅析出？
學生通過自己動手實驗，對原電池有了感性認識，又在實驗中發現了新的問題，產生認知沖突、提出質疑。這樣的實驗設計使學生在原有的基礎上對原電池有了更直接的感受，同時又產生新的火花，把問題向縱深引入。
（2）關于鋅銅原電池電流變小的實驗探究
由于鋅片與CuSO4溶液直接接觸，在反應一段時間后，難免溶液中有Cu2+在鋅片表面被直接還原，一旦有少量銅在鋅片表面析出，即在負極（鋅）表面也構成了原電池，進一步加速銅在負極表面析出，致使向外輸出的電流減弱。當鋅片表面完全被銅覆蓋后，反應終止了，也就再無電流產生。據此，設計實驗探究電流變小的可能原因。
實驗探究：將鋅片和銅片分別通過導線與電流表相連，并使鋅片和銅片直接接觸，然后浸入盛有CuSO4溶液的燒杯中，觀察現象。
現象：銅片表面明顯有銅析出，但是電流表指針不偏移，即無電流通過。
提出質疑：實驗裝置符合原電池形成條件，為什么卻沒有電流通過電流表？
學生通過實驗，驗證了前面質疑所給出的理論解釋，也為接下來鹽橋原電池的學習作了必要的鋪墊，激發了學生的探究激情和求知欲望。
（3）關于鋅銅原電池改進的實驗探究
關于“鹽橋原電池”教學環節的設計。通過前面的探究實驗，得出結論：要提供持續穩定的電流，必須阻止Cu2+在鋅片表面被直接還原，迫使電子沿著導線由負極流向正極。教師可以提問的方式引導學生參與教學過程。問題1：如何不讓Cu2+在鋅片表面被直接還原？學生能夠找到答案：不讓鋅片與CuSO4溶液直接接觸，從而討論得出結論：將它們分別置于兩個燒杯里。問題2：如何將置有鋅片的ZnSO4溶液與置有銅片的CuSO4溶液連接起來？結合電解質的導電原理，設計鹽橋進行實驗探究。
實驗探究：將鋅片置于ZnSO4溶液、銅片置于CuSO4溶液，然后將鋅片和銅片用導線連接，并在中間串聯一個電流表，按照課本P71實驗4-1，用一個充滿電解質溶液的鹽橋，將置有鋅片的ZnSO4溶液和置有銅片的CuSO4溶液連接起來，觀察有什么現象。取出鹽橋，又有什么現象。
現象1：有鹽橋存在時，電流表指針發生偏轉，即有電流通過電路。
現象2：取出鹽橋時，電流表指針即回到零點，說明沒有電流通過。
提出質疑：為什么氧化劑和還原劑不直接接觸也能發生反應？
引導學生觀看視頻：鹽橋的作用，結合教科書文本閱讀，知道鹽橋的主要作用，了解鹽橋原電池工作原理，理解氧化劑和還原劑不直接接觸也能發生反應，感悟化學的魅力。
（4）關于鋅銅原電池改進應用的實驗探究
學生經過課堂學習與生成，通過思考與交流，可以得出結論：相對簡單原電池而言，鹽橋原電池可以提供持續穩定的電流，提高了能量的轉換率，且電流可以控制，是可以投入實際應用的。
實驗探究：按照課本P71實驗4-1，將銅片改成碳棒，觀察有什么現象。再將CuSO4溶液換成NH4Cl溶液，又有什么現象。
現象1：電流表指針發生偏轉，即有電流通過電路。
現象2：電流表指針發生偏轉，即有電流通過電路。
這樣的教學設計將化學與生活相聯系起來。學生通過實驗，為后面“化學電源”的學習打下基礎。這樣在師生共同探究的過程中，不但落實了知識與技能目標，也把課堂真正還給了學生。讓學生感受到知識的生成過程，使學生在動腦、動口、動手的過程中完成了過程與方法目標；同時也讓學生體驗到發現的樂趣和成就感，達成了情感態度與價值觀目標。實現了教學方式的轉變，體現了新課程理念，貫徹了新的教育思想。
（5）趣味實驗的設計
在課程設計過程中安排趣味實驗。讓學生用鐵片、銅片、碳棒、濾紙、食鹽水、導線和靈敏電流表等設計、制作原電池并進行實驗。這樣的教學設計將化學與生活相聯系起來，為后面“金屬的電化學腐蝕與防護”做鋪墊，也使得本節課更加生動、鮮活。
3. 感悟創新，構建體系
回顧原電池的設計與制作，總結鹽橋原電池的工作原理，最后創設問題情境：“生活中怎樣自我發電？”學生自然會梳理知識，得出結論：“兩極一液成回路，氧化還原是中心”——設計原電池的理論依據。從而幫助學生構建完整的知識體系。
三、教學反思
汽車上的油量表一般為磁電式油量表，如圖甲，當指針指在“F”位置時，表示油箱中的油已加滿；當指針指在“E”位置時，表示需要加油。
油量表一般采用磁電式交叉線圈結構，其內部結構如圖乙、丙中的虛線部分：1―鋅合金接合片；2、7―調整固定螺釘（可以調整鐵心在鋅合金接合片上的位置）；3、4―鐵心；5―銜鐵。
傳感器：油量表的傳感器可以將油箱內油量的變化轉變為電路中電流的變化，從而在油量表上顯示出來。根據其工作原理，傳感器可分為兩種：滑線電阻式傳感器和干簧管式傳感器。（如圖乙和丙中虛線部分）
電路連接情況：R'為定值電阻，6為滑線電阻器，乙電路中，電磁鐵3和滑線電阻器串聯，然后和電磁鐵4并聯；丙圖中，電磁鐵3和壓敏電阻R（電阻隨壓力的變化而變化）串聯，然后和電磁鐵4并聯。
工作原理：如圖，當被測油箱內的油位變化時，乙圖中傳感器的浮標隨之上下移動，滑線電阻的阻值發生改變（丙圖中壓敏電阻R的阻值隨著受到的壓強的變化而變化），從而使電磁鐵3線圈中的電流大小發生變化，電磁鐵3的磁場相應隨之變化，從而帶動了與磁鋼結合在一起的指針，使指針發生偏轉，顯示油量變化。（上述過程中，電磁鐵4中的電流不變，磁場也不變）
把社會、生活和物理知識緊密聯系起來，這是我們中考考查方式發展的一個方向。下面讓我們來看兩道有關油量問題的題目：上面的乙圖和丙圖可以簡化為下面兩個圖（R為滑動變阻器，R'為定值電阻，R為壓敏電阻）。
【中考“零距離”】
例題1：如圖所示是某同學設計的一個能夠測定油箱內油面高度的裝置，油量表是由學生用電流表改裝而成的，滑動變阻器R的金屬滑片P是杠桿的一端，當P在a端時電路中的電流為0.6A，表示油箱已滿；當P在b端時電路中的電流為0.1A，表示油箱內無油。
滑動變阻器R的最大阻值為50歐時，他應選擇的電源電壓值和R'的阻值是多少？
（2）若油箱的容積為50L，請你按該同學的改裝，在電流表表盤上標出油量值為0L、40L、50L的位置（滑動變阻器接入的阻值隨浮標升降均勻變化）。
【分析】
這道題目涉及浮力、杠桿、歐姆定律等方面的知識，巧妙地把這些知識的考查與生活緊密聯系起來，體現了物理、生活密不可分的特點。
【答案】
（1）設電源的電壓為U，則
當P在a端時：U=0.6A×R′ ①
當P在b端時：U=0.1A×（50Ω+R′） ②
由①式和②式可得：U=6VR′=10Ω
（2）因為R=50Ω，I=0.1A時，油箱內無油，則在電流表上0.1A處應標0L
R=0Ω，I=0.6A時，油箱已滿，則在電流表上0.6A處應標50L
又由于滑動變阻器接入的阻值隨浮標升降均勻變化，所以當R=10Ω時，油量應為40L，此時電路中的電流應為I=U／（R＋R′）＝6V/（10Ω+10Ω）=0.3A（如圖所示）
例題2：如下圖所示，為某新型汽車自動測定油箱內油面高度的電路原理圖，其中電源電壓恒為6V，R'為定值電阻，A為油量指示表（實質是一只量程為0―0.6A的電流表），R為壓敏電阻（其阻值隨表面受到壓強的增大而減小）。關于壓敏電阻R的阻值與所受液體壓強的對應關系如下表所示。
（1）油箱是一個圓柱形容器，底面積為0.15m，油箱內汽油高度達到60cm時油箱即裝滿，問油箱裝滿時汽油的質量為多少？此時汽油對油箱底部壓敏電阻的壓強為多大？（汽油密度為0.71×10kg/m，取g=10N/kg）
（2）油箱裝滿時，油量指示表的示數如圖甲所示，求定值電阻R'的阻值？
（3）當油箱內汽油用空時，油量指示表的指針指向某一位置，求此位置所對應的電流？
（4）假如某品牌汽車配用該油箱，它的發動機的效率為23％，當汽車以60km/h的速度做勻速直線運動時，受到地面的阻力約為500N，則理論上一滿箱油可供汽車行駛多少距離？（汽油的熱值為4.6×10J/kg）
【分析】
本題綜合了力學、熱學、電學知識，考查學生把學習到的物理概念、規律進行適當重組與整合，變成解決現實中具體問題的工具。
【答案】
（1）m=ρ•V=0.71×10kg/m×0.15m×0.6m=63.9kg
p=ρgh=0.71×10kg/m×10N/kg×0.6m=4260Pa
（2）R===10Ω
當P＝4260Pa時，查表得R=5Ω，R'＝R－R＝10Ω-5Ω＝5Ω
（3）當油箱內汽油用空時，P＝4260Pa，R＝45Ω，I===0.12A
（4）因為F•S=mqη
所以s===1352.124km
關鍵詞 彩色電視機；原理；維修
中圖分類號TN94 文獻標識碼A 文章編號 1674-6708（2013）93-0036-02
彩色電視機是在黑白電視機的基礎上發展而來的，彩色電視機的基本工作原理是將黑白電視機的工作原理進行了深化，加入了新的技術。彩色電視機的維修相對于黑白電視機也復雜一些。在進行維修時，要根據利用現代科學知識進行合理操作，提高維修水平。
1 彩色電視機的工作原理
根據人眼彩色視覺特性來看，在彩色重現這一過程中，重要的就是使獲得的彩色感覺與原景物相同，而并不是要求將原景物光譜進行還原。彩色電視機的設計以及工作原理是以三基色原理為依據。所謂三基色原理就是，任何一種色彩都是以另外三種色彩的相互混合而制成的。這也就表示，只要是選定三種基色，就可以混合出任何一種色彩。
彩色電視機就是以人眼機能及三基色原理為基礎，設計出顯示器及彩色攝像機。
在一般的彩色電視攝像機中，是利用三個攝像管對光學圖像中的紅、綠、藍分量進行分別拾取，以此來模仿人眼中的三種錐狀細胞，來使彩色電視信號中的紅、綠、藍三種基色分量得以形成。CRT顯示器彩色顯示的基本原理是由加性混色法則構成的。將大量由紅綠藍三種基色所組成的熒光粉點涂在彩色熒光屏內表面上。熒光粉是一種化合物，在接受電子轟擊之后會發光，它的發光強度是由電子束強度來決定的。在圖像重現的時候，利用接收到的三基色分量對三個電子槍進行控制，對相應顏色的熒光粉點進行轟擊，由于熒光粉點比較小，在一定距離進行觀察的時候，通過人眼的混合作用，使我們看到的混合色是均勻的。
2 彩色電視機的維修技巧
在筆者看來，要想掌握彩色電視機的維修技巧，提高彩色電視機維修的水平，可以從下面兩個方面做起：
1）對彩色電視機機電路能夠科學分析
在進行彩色電視機維修時，要想將故障迅速排除，前提條件是要能夠對電路進行正確識讀及分析，對電路的識讀及分析快慢是修理工對基礎知識以及專業知識掌握程度的具體反映。一般來說，對專業知識以及基礎知識掌握越廣越深，對電路的分析也就越透徹，也就能很快找出故障。掌握一定的識圖方法以及技巧對分析電路是有幫助的。
對電視機電路圖的識讀可以分為四個過程，即了解電視機電路圖原理，畫出電視機功能框架，解決電路圖中疑難，最后對故障清楚了解。
首先，對于要進行分析的系統基本工作原理要有進行學習和掌握，并且能夠應用到各電路分析中。
第二，要將分析的原理圖，根據各個部分的功能將功能方框圖畫出來，這樣一來，可以使電路圖更加簡化，而對系統的認識卻是更加深化。有助于弄清原理圖中各個方面的聯系。
第三，對于看不懂的電路圖要借助有關工具書或者是利用網絡來進行查找，并且將其掌握。
2）掌握常見維修方法
在彩色電視機的維修中，主要有以下幾種常用維修方法：
（1）電壓法
所謂電壓法就是利用萬用表對電視機內部各點的電壓進行測量，它在對電路進行判斷的方法中最快捷、準確的一種方法。通過對電源電路的末級關鍵點電壓進行測量，基本上能夠將故障發生在哪個部分判斷出來。
在開關電源中電壓法的應用：
開關電源與負載電路是靠開關電源中各個電壓的輸出端來進行來進行連接的，對各輸出端電壓進行測量，能夠將開關電源電路是否是正常工作判斷出來，還有故障出現在那一部分。一般會有以下幾種情況：
第一，各個輸出端電壓和原理圖中的標準電壓是相同的，這表示電源是正常的；
第二，各個輸出端一直沒有電壓，這表示開關電源出現故障；
第三，只有一個輸出端沒有電壓，其他輸出端都是正常的，表示在開關電源中的直流輸出電路出現故障；
第四，各輸出端的電壓與電路圖中的標準值相比要低5%，這表示開關電源滑的工作是正常的，有可能是電源開關發生故障，也可能是負載電路發生故障。
（2）電阻法
電阻法主要是對電路中的短路、擊穿、開路以及嚴重漏電等情況進行檢查。對單元電路來說，利用對單元電路電壓輸出端電阻的測量，能夠判斷出單元電路中是否存在漏電現象，以此來對電路中是否有短路現象進行判斷。
在開關電源中電阻法的應用：
電阻法是對開關電源各輸出端電壓進行測量，從而判斷輸出端和負載是不是有故障。當開關電源輸出電壓比較低或者是沒有輸出電壓時，利用電阻法可以對開關電壓各端電阻值進行測量，從而判斷出開關電源的輸出端是不是有故障。可能的測量結果有：
第一，輸出點的電阻值近似于0，或者是小于正常值，這表示在輸出端都短路或者是漏電現象。
第二，輸出端的電阻值超出正常值很多，這表示在輸出端有開路故障出現。
第三，各個輸出端的電阻都是正常的，表示在單元電路內沒有故障出現
（3）電流法
電流法主要是對輸出端是不是有過流故障以及輸出變壓器是否出現局部短路進行判斷。在實際操作中，一般是對輸出端的工作電壓所供給的電路中某一點進行判斷，然后以電流流向為依據，將電流表串入到判斷點，電流表所使用的量程是500mA。可能出現的情況有以下幾種：
第一，進行測量時，電流表指針很快由左端到右端。這表示在輸出端有嚴重短路或者擊穿現象。
第二，電流表指針不動。這表示所進行測量的輸出端電路沒有工作電源存在。
第三，電流表指針正常。這表示測量電路中沒有故障存在，一切正常。
3結論
彩色電視機在現在生活中的使用十分廣泛，電視機維修人員，對彩色電視機的原理依據維修技巧要有一個熟悉的掌握，提高維修水平，將出現的故障及時找出來并且進行合理維修，保證電視機的正常使用。
參考文獻
[1]常偉.快速學習彩色電視機維修理論精要[J].內蒙古電大學刊，2010（1）.
例1如圖1所示電路中，當開關S閉合，甲、乙兩表是電壓表時，示數之比U甲：U乙=3：2，當開關S斷開，甲、乙兩表都是電流表時，則兩表的示數之比I甲：I乙為（）.
A.2：1B.3：1C.2：3D.1：3
解析（1）當開關S閉合，甲乙兩表是電壓表時，根據電流流向法可知，電流的流徑是：電源的正極R1R2電源的負極.甲電壓表測的是電源電壓，乙電壓表測R2的電壓，其電流流向圖如圖2所示,
根據歐姆定律和串聯電路的分壓原理可得
＝=＝＝.
（2）當S斷開，甲乙兩表都是電流表時，電流的流徑是：
電源的正極 乙電流
表電源的負極.
其電流流向圖如圖3所示，
根據歐姆定律和并聯電路的分流原理可得
==；===.
故本題通過電流流向圖可以得到解決，答案應選D.
例2如圖4所示，3個電阻值均為10Ω的電阻R1、R2、R3串聯后接在電壓恒定為U的電路中，某同學誤將一只電流表并聯在電阻R2兩端，發現電流表的示數為1.5A，據此可推知電源電壓U為V；若用一只電壓表代替電流表并聯在R2兩端，則電壓表的示數為V.
解析（1）當誤將電流表并聯在R2兩端時，根據電流流向法可知，R2被電流表短路，電流的流徑是：電源正極R1電流表R3電源負極.其電流流向圖如圖5所示.根據歐姆定律和串聯電路的特點有：
U總=I總R總=I總（R1+R2）
=1.5A×(10Ω+10Ω)=30V.
（2）當電壓表并聯在R2兩端時，電流的流徑是：
電源正極R1R2R3電源負極.
其電流流向圖如圖6所示，
根據歐姆定律和串聯電路的特點，
U2=IR2=×R2
=×10Ω＝10V.
例3如圖7所示的電路，電源電壓保持不變，R3=10Ω，當S1閉合S2斷開時，電流表示數為0.6A；當S2閉合S1斷開時，電流表示數為0.3A；當S1、S2均閉合時，電流表示數為1.1A；試求：
（1）電源電壓；
（2）電阻R2和R3的阻值.
解析（1）當S1閉合S2斷開時，R1與R2被短路，電流的流徑是：電源的正極R3電源的負極.其電流流向圖如圖8所示，
根據歐姆定律：U=IR3=0.6A×10Ω=6V.
（2）當S2閉合S1斷開時，R2與R3被短路，電流的流徑是：電源的正極R1電源的負極.其電流流向圖如圖9所示，
根據歐姆定律：R1===20Ω.
（3）當S1、S2均閉合時，根據“節點法”不論導線有多長，電路中
有直接用導線（或理想電流表）連接的兩點，應視為同一個點（即等位點）.
可知電路中的三個電阻是并聯，電流的流徑是：電源正極R1、R2、R3電流表電源負極.其電流流向圖如圖10所示，
根據歐姆定律和并聯電路的特點，
I2=I-I1-I3=I--
=1.1A--=0.5A，
R2==12Ω.
例4在今年5月份助殘活動中，某校初三同學為傷殘軍人買了一輛電動輪椅.同學們對這輛車的工作原理產生了興趣.他們對照說明書的電路原理圖（如圖11所示）了解到，操縱桿可操縱雙刀雙擲開關K以及滑動變阻器R1的滑片P.前推操縱桿時輪椅前進，再向前推時快速前進；后拉操縱桿時輪椅慢慢后退.又知蓄電池的電壓U=24V（保持不變）、定值電阻R2=10Ω，電動機的額定功率P0=72W、額定電壓U0=24V.
⑴從原理圖可知，當開關S接到哪兩個接線柱時，輪椅前進？
⑵當輪椅后退時，電流表示數為I=1A，此時電動機的實際功率為多少？
⑶當電動機以額定功率工作時，輪椅勻速前進的速度為1.5m/s，電動機線圈電阻損耗的功率為18W，求此時輪椅受到的阻力大小.
解析（1）當開關S接1、2兩個接線柱時，電流的流徑是：電源正極電動機R2電流表電源負極.
其電流流向圖如圖12所示.
根據歐姆定律可知，電路中的電流恒定，電動機轉速不能改變，所以，此時輪椅不是前進而是后退的狀態.
當開關S接3、4兩個接線柱時，電流的流徑是：電源正極滑動變阻器R1電動機電流表電源負極.其電流流向圖如圖13所示，
根據歐姆定律可知，當P向右滑動時，R總減小I總增大電動機轉速加快.所以，開關S接3、4兩個接線柱時輪椅是前進的.
（2）當輪椅后退時電流流向圖如圖12所示，根據歐姆定律和串聯電路的特點，
電阻R2的電壓為
U2=IR2=1A×10Ω=10V；
電動機兩端的電壓
U電=U一U2=24V一10V=14V，
電動機的實際功率
P實=U電I=1A×14V=14W.
（3）當電動機以額定功率工作時，由電流流向圖13可知此時P滑到變阻器的右端，
電動機的機械功率為
P機=P0－P線=72W－18W=54W，
主備人：
審核人：初二備課組
教學目標
一、知識目標：
1．知道電磁感應現象，知道產生感應電流的條件。
2．知道發電機的原理，知道發電機的能量轉化。
3．知道什么是交變電流，能區別交流與直流。
二、能力目標：
1．經歷探究磁生電條件的過程，提高學生觀察分析能力及概括能力。
2．培養將科學技術應用于日常生活的意識和能力。
三、情感目標：
1．認識自然現象之間是相互聯系的，進一步了解探索自然奧妙的科學方法；
2．認識任何創造發明的基礎是科學探索的成果，初步具有創造發明的意識。
教學重難點
教學重點：電磁感應現象產生的條件；發電機的工作原理。
教學難點：發電機的工作原理。
教學手段
多媒體、小黑板等。
教學課時
兩課時
教學過程
個人復備
一、情感調節
導入新課：師：奧斯特實驗說明了什么？
生：奧斯特實驗說明了通電導體周圍存在著磁場。（電能生磁）
師：反過來想，磁能否生電呢？1831年，英國偉大的物理學家法拉第，在長達10余年的探索后，就實現了這一愿望。依據他的成就發明的發電機，開辟了電氣化時代。視頻播放：水力發電站、火力發電站，風能發電站。
電能在當今社會可謂是必不可少，發電站是如何產生巨大的電能的呢？
二、目標展示
三、新課學習
實驗探究
設計實驗裝置：思考教師提出的引導性問題.
問題一：既然探究磁生電，一定離不開磁場，那么，選擇什么樣的磁體好呢？
聯想通電導體的受力實驗，選用蹄形磁體。
問題二：假設能夠磁生電，必須具備怎樣的電路呢？不要電源的閉合電路，為電流提供路徑。
問題三：如何驗證是否有電流存在呢？
串聯小燈泡。但是當電流很弱時，不會發光，無法觀察現象；串聯普通電流表。因不知電流方向，無法正確連線；串聯靈敏電流表。電流弱時，指針也會擺動，且接線時不分正負接線柱，同時，根據指針擺動方向，還可以判斷電流方向。
猜想可能條件：引導學生猜想磁生電需具備的條件。如：閉合電路在磁場中靜止即可；磁體的磁性要足夠強；部分導體在磁場中要運動等。
設計實驗步驟：
師：
將部分導線ab放置于磁場中，保持導線與磁場的相對靜止，觀察靈敏電流表指針。
更換強磁體，增強磁場強度，仍保持導線ab與磁場的相對靜止，觀察靈敏電流表指針。
保持磁場不變，將導線ab上下移動（平行于磁感線方向），觀察靈敏電流表指針。
保持磁場不變，將導線ab左右移動（與磁感線方向垂直），觀察靈敏電流表指針。
保持磁場不變，將導線ab與磁感線方向相交方向移動，觀察靈敏電流表指針。
教師：操作實驗：按以上步驟，嘗試性操作實驗，
學生：觀察發生的實驗現象并記錄。
發電機
師：情景創設：（邊演示邊渲染氣氛）我手里拿的就是一臺手搖式發電機，注意觀察燈泡是否發光，開始了！（由慢到快搖動搖把，會發現燈泡發光，逐漸變亮）
演示
1．觀察手搖發電機構造：指導學生觀察后板書：二、1、發電機構造：轉子、定子、銅環、電刷等。說明：轉子在定子中旋轉，完成切割磁感線運動。銅環、電刷的配合，既始終形成通路，又避免了導線的纏繞，向外輸送電流。
2.觀察發電機轉速對燈泡亮度的影響：加快轉動速度時，燈泡會變得越亮，現象很明顯。這表明：加快切割磁感線的速度，電流會變大。
3.檢驗手搖發電機電流方向的變化：a.將燈泡換成靈敏電流表，慢搖發電機，會發現：指針來回擺動；b.把兩個發光二極管極性相反的并聯起來，串聯接入電路中，搖動搖把，會發現交替發光。這些都說明產生的電流其方向在發生規律性的改變。教師總結：板書：電流方向周期性變化的電流叫交變電流，簡稱交流。這和電池供電電流不同，電池供電電流方向總是從電池的正極流向負極，方向不變，稱為直流。我國電網采用交流供電，頻率為50Hz。
提出問題：這臺發電機為我們提供了交流電，原理是什么呢？為什么電流方向還會發生規律性的改變呢？
播放動畫：播放發電機發電時，線圈兩個邊框切割磁感線的慢動作動畫，板書2、發電機原理：電磁感應現象。再仔細觀察會發現：兩個邊框在同樣的磁場中切割運動方向總是相反的，這正好在閉合通路中形成向外輸送電流。但是，當線圈轉過線圈平面與磁感線垂直的位置時，兩個邊框切割運動方向都發生了改變。因此，產生的電流方向也都發生了改變。于是電路中的電流方向出現周期性的變化。
播放視頻：視頻內容包括水力發電機組、轉子、定子、水輪機、發電過程等內容。根據內容提出思考問題，由學生討論后回答：大型發電機組為什么用多組線圈？（增大輸出電流）。定子和轉子各是什么？（線圈為定子，磁極為轉較強的磁場是怎樣獲得的？（永磁體改為電磁體）。發電機的能量轉化是什么？（3、發電機的能量轉化：機械能轉化為電能）。
小結
一、1、閉合電路的一部分導體在磁場中做切割磁感線運動。
這種現象，稱為電磁感應現象。此時產生的電流，稱為感應電流。
2、感應電流的方向跟導體切割磁感線方向和磁感線方向有關。
二、1、發電機構造：轉子、定子、銅環、電刷等。
電化學(原電池和電解池)教學是中學化學教學的難點和重點，尤其是電極的判斷、電極現象、電極反應方程式的書寫、燃料電池電極方程式的書寫、電鍍等內容是高考考點，也是學生們最容易混淆、出錯的地方。本教具將電化學教學中的兩個知識點，即原電池與電解池放在同一個教學儀器中進行演示，使學生通過比較來學習各自的原理，進一步加深對電化學的理解。
制作材料
木板2塊，飲料瓶4個，電流表1個，直流電源1個，開關2個，固定帶、螺絲若干。
使用方法
將本教具放置在水平桌面上，檢查裝置的氣密性。
加液。斷開開關S1、S2，將1、2號瓶瓶底上的膠頭去掉，通過加液器向1、2、3號瓶中加入滴有酚酞的飽和食鹽水，使食鹽水的水面高于電極的下端。
實驗
電解池部分
以電解飽和食鹽水為例：
工作原理：
陽極：2Clsup>－－2esup>－＝CI2
陰極：2Hsup>＋－2esup>－=H2
總反應：2NaCl＋2H2O＝2NaOH＋H2＋CI2
操作方法：斷開開關S1，閉合開關S2。
實驗現象：1、2號瓶中均有氣體產生，經驗證1號瓶中的氣體為氯氣，2號瓶中的氣體為氫氣，與電源負極相連的瓶中的溶液變成粉紅色(2號瓶中)。
原電池部分
以電解過程中產生的氯氣、氫氣、氫氧化鈉組成原電池為例：
工作原理：
正極：Cl2＋2e-＝2CI-
負極：H2＋20H-－2e-＝2H2O
總反應：C12＋2H2＋2OH-＝2Hsub>2O＋2CI-
操作方法：斷開開關S2，閉合開關Sl(1、2號瓶中的液面未脫離電極)。
實驗現象：電流表的指針發生偏轉。
教學效果
將原電池和電解池放在同一實驗中，并以電解池部分電解產生的產物為原料來演示原電池部分實驗，使學生通過具體的比較來學習各自的原理。
