物理实验建模论文(3)

一、提出问题

电灯是日常生活中必不可少的用电器之一，而触电就成为了使用用电器最大的隐患，根据相关资料，一般家庭触电是因为人体直接碰触带电设备其中的一相时，电流通过人体流入大地，这种触电现象称为单相触电。一旦触电，较低电压电流可使心跳 停止（或发生心室纤维颤动），继之呼吸停止。高压电流则由于对中枢神经系统强力刺激，先使呼吸停止，再随之心跳停止。

然而，我们在使用电灯时不会直接触碰电源，开关也相对安全，更多的问题是因为用电器，那么为何错误使用用电器会导致触电？这样的情况能否利用某种方式消灭这种隐患，以保证开关断开时用电器一定安全？

二、分析问题

首先，我们先搞清为何大地可以与带电设备形成回路，地线是用来将电流引入大地的导线;电器设备漏电时,电流通过地线进入大地。说明地线可能在家庭电路中起到了与零线相同的作用，也就是电源的负极。所以我们做出猜想：用电器位于零线、火线与人体是否触电有关。

其次，做出实验室电路图：

理论分析：

当用电器位于1处时，开关断开，人体与之接触，相当于与零线接触，没有触电危险； 当用电器位于2处时，开关断开，人体与之接触，相当于与火线接触，有触电危险。 （一）进行实验 (1)原理

人体触电说明有电流经过人体，所以可用一个电阻和一只电流表串联来替代人体。若电流表有示数，说明人体会触电；若电流表没有示数，说明人体不会触电。(为防止电流过小，在测电流的同时用试电笔测量有无电流)

（2）实验器材

学生电源，导线，开关，用电器（灯泡），定值电阻，电流表 (3)设计1

1、 按照电路图接实物图，开S、S1断开

2、 闭合S1电流表示数和ab两端试电笔光情况，并记为I1、I2 3、 分析数据，出

结论

4、 整理器材

(4)实验数据

(5)分析数据

本组实验数据与理论分析不符，且本次实验所用器材均无误，以下是我们所设想可能出现导致电路中无电流的原因： 1、电阻选用不当（阻值过大），也可能是地线中包含一定电阻

2、实验室电源选用的是直流2-16V档位，一是电压过小，而是直流，与家庭电路中实际情况不符

（二）我们针对以上分析，对电路图与实验步骤进行了改动 (1)原理

人体触电说明人体两端产生电压，所以可用一个电压表串联来替代人体。若电压表有示数，说明人体会触电；若电流表没有示数，说明人体不会触电。（由于第二次实验需采用家庭用电电压，所用电压表需能测交流电压） (2)实验器材

电源（10V），导线，开关，用电器

（灯泡），电压表

(3)设计2：

1、 按照电路图连接实物图，开关S、S1

断开

2、 闭合S1，观察电压表示数并记录

L

为U1、U2

3、 分析数据，得出结论 4、 整理器材

(4)实验数据

(5)分析数据

本组实验数据与理论分析基本相符，所以可初步的出结论：

当其他条件一定时，用电器位于零线（用电器比开关更接近零线）时比位于火线更加安全。

三、实验结论

用电器位于零线、火线与人体是否触电有关。

当其他条件一定时，用电器位于零线时比位于火线更加安全。 四、反思与总结

本次试验最终以成功告终，但是其中经历了多次失败，而且两组实验进行对照：电流表没有示数，电压表有示数；直流电压没有示数，交流电压有示数。

为何同样是火线、零线、地线三者之间的测量，结果却是截然相反？

经过老师的讲解，我们得知：在直流电路中，电荷做定向移动从而产生电流，根据电荷守恒定律，当电源正极同地线相连，若想使电源中的电荷向外运动，则负极必须有相同的电荷在向内运动，但是负极连到了地线，相当于没有电荷在向内运动，所以相对就不会有电荷向外运动，就不会产生电流。

在交流电路中，电荷做不规则移动，电源会有电荷自动向内向外运动，所以从火线出发连到地线后，会有电流产生。只不过由于电流过大，所以改用电压表测两端电压。

L