浅谈新仪器“RCL电学实验箱”在教学中的应用

广东省广州市南沙区第一中学（511458）张颖康 郭均妹

最近我校购进几台新款的电学演示器材——《电阻、电容、电感对交流直流电的作用》，简称“RCL电学实验箱”（见图1）。这种实验箱既可以在高二学习新知识时使用，又可以在高三总复习时使用，具有形象、直观、生动的效果，使用后教师们认为它非常有利于学生学习和掌握相关知识。

1仪器概述

这套RCL电学实验箱是通过对同样电压下不同支路中的同规格小灯泡亮度的对比，演示R、C、L 3种元件在交、直流电路中的电学特性，以及元件在不同数值情况下对交、直流电的阻碍作用的强弱。K1支路是条导线，K2支路接了1个电阻，K3支路接了1个大电容，K4支路接了1个小电容，K5支路接了1个自感系数小的线圈，K6接了1个自感系数大的线圈，电路原理见图2。

2使用方法

2.1R、C、L元件对直流电的作用

（1）如图1所示，将附件中2根电源线上的2个插头分别插入RCL实验箱上的3 V直流、3 V交流电源插口，电源线另一端分别接到学生电源的直流输出、交流输出端口，将学生电源电压选择开关置于3 V位置，所有开关都置于断开状态。

（2）将RCL实验箱上的交、直流转换开关K置于直流位置。

（3）将开关K1、K3、K5依次闭合，观察对应支路灯泡发光情况（K1、K5支路灯泡亮度一样，而K3支路不亮）。

（4）观察电阻对直流电的作用：将K1断开，K2闭合，观察发光情况（K2比接通K1时灯泡暗很多）。

表明：电阻对直流电有阻碍作用，电阻越大，阻碍作用也越大。

（5）观察电容器对直流电的作用：将K3断开，K4闭合，观察发光情况（无论K3还是K4接通，灯泡都不亮）。

表明：无论多大容量，电容器对直流电有隔断作用。

（6）观察电感对直流电的作用：将K5断开，K6闭合，观察发光情况（K1、K6支路灯泡亮度一样），K5、K6交替接通与断开，对比观察灯泡发光情况。

表明：电感线圈对直流电无阻碍作用，无论线圈的自感系数多大，电感线圈都等效于一条导线。

注：不经过此番比较，学生很难接受“电感线圈等效于一条导线”这个重要结论的。

2.2R、C、L元件对交流电的作用

（1）将开关K切换到交流位置。

（2）将K1、K3、K5接通，其余开关断开，观察此时各支路灯泡发光情况（刚才不亮的K3支路灯泡此时也亮了，且和K1、K5支路灯泡亮度一样）。

（3）观察电阻对交流电的作用：将K1断开，K2闭合，观察发光情况（K2比接通K1时灯泡暗很多）。

（4）观察电阻对交、直流电的作用：将开关K作直流、交流交替切换，观察发光情况（正常情况是无论是直流还是交流，只要电压相同，灯泡亮度就相同）。

表明：电阻对交流电有阻碍作用，电阻越大，阻

碍作用也越大。电阻对交流电和对直流电的阻碍作用效果是相同的。

（5）观察电容器对交流电的作用：将K3断开，K4闭合，观察发光情况（K3或K4接通，灯泡都亮，但接通K3比接通K4时明显更亮了）。

表明：电容器能“通”交流电，且电容量越大，电容器对直流电的阻碍作用越小。电容器“通”交流，阻断直流。

（6）观察电感对交流电的作用：将K5断开，K6闭合，观察发光情况（接通K5、K6，灯泡都能亮，但接通K5比接通K6明显更亮了），K5、K6交替接通与断开，对比观察灯泡发光情况。

表明：电感线圈对交流电有阻碍作用，线圈的自感系数越大，阻碍作用越强；如果线圈的自感系数极小，则阻碍作用很小。

3小结

（1）通过这几步的操作演示，能说明电阻和电感既能通直流电，也能通交流电，而电容只能“通”交流电。

（2）电阻对交流、直流的阻碍效果是一样的，电阻越大，阻碍作用越强。

（3）电容对直流电，等效于断路，对交流电，电容量越大，阻碍作用越小。

（4）电感对直流无作用，等效于导线，对交流电，自感系数越大，阻碍作用越强。

收稿日期：2015-04-16