电压、电阻的实验验证：导体长度、横截面积、材料的关系

1.探究水果电池的电压与什么因素有关

实验器材：铜片、锌片、铝片、铁片、柠檬、电压表、导线、音乐芯片。

实验过程：第一次用铜片和锌片作为电极插入较小的柠檬制成一个水果电池，第二次用铜片和铝片插入较大的柠檬也制成一个水果电池，分别连通相同的音乐芯片，芯片声音响度不一样。由此做出如下猜想。

猜想一：水果电池电压可能与水果的大小有关。

猜想二：水果电池电压可能与电极的材料有关。

（1）为了验证猜想一，先用同一个柠檬制成水果电池，沿着电极插入的方向不断慢慢地切去外侧的部分柠檬，分别测出电压。

（2）为了验证猜想二，用铜片作为电池的正极，分别用外形相同的锌、铝、铁等金属片作为电池的负极，将金属片电极插入柠檬，并保持电极间距离和插入深度相同，分别测出电压。

实验结论：水果电池电压与水果的大小无关，与电极的材料有关。

2.串联电路中电压的规律

实验器材：电源、导线、开关、小灯泡若干、电压表。

实验过程：根据如图5-2-16所示电路图连接实物图，用电压表分别测出两个灯泡两端电压及串联电路两端的总电压的值U1、U2、U，更换不同规格的灯泡多次实验，得到的数据记录下来。

图5-2-16

实验结论：在串联电路中电源电压等于各部分用电器两端的电压之和。(www.xing528.com)

3.影响导体电阻大小的因素

实验器材：镍铬合金丝三根、锰钢合金丝一根、电源、开关、导线、小灯泡、电流表。

实验过程：用如图5-2-17所示的器材进行实验，其中①②④是镍铬合金丝，③是锰钢合金丝，①②③长度相同，①③④横截面积相同。

实验中，在对应的左右接线柱接上不同的导体，闭合开关后通过观察灯泡的亮度和电流表的示数来比较导体的电阻大小。

图5-2-17

为了验证导体与长度、横截面积、材料的关系，应分别选用编号为①④的两根金属丝、①②两根金属丝和①③两根金属丝分别接入电路进行实验。

实验结论：导体的电阻与导体的材料、长度和横截面积有关。当导体的材料和长度一定时，导体的横截面积越大的电阻越小；当导体的材料和横截面积一定时，导体长度越大的电阻越大。

4.滑动变阻器原理

实验器材：电源、小灯泡、开关、导线、铅笔。

实验过程：将铅笔的木材劈开露出铅笔芯，将铅笔芯的两端分别连入电路，这时灯泡发光。调节其中一端线头在铅笔芯上的位置，即改变铅笔芯接入电路的长度，可以观察到：减小铅笔芯接入电路的长度，灯泡变亮；增加铅笔芯接入电路中的长度，灯泡变暗。

实验结论：说明导体电阻的大小与导体的长度有关，这也是滑动变阻器的工作原理。