电学路线 · 从回路到分配

6 V,
怎样分出3 V?

两颗电阻,分享一份电压。先调出想要的数值。
再接上一个负载,看“刚刚好”还能不能保持。

问题的来处1827 年 · 欧姆的电路研究

电流大小,能用一个关系预测吗?

1827 年,欧姆出版电路研究著作,把电流、电势差与导体的阻碍作用联系起来。电路从“接上试试”,逐渐成为可以定量比较的对象。

读一段背景,带着问题动手

1827 年,欧姆出版电路研究著作,把电流、电势差与导体的阻碍作用联系起来。电路从“接上试试”,逐渐成为可以定量比较的对象。

欧姆的研究依赖当时的电源和测量方法,现代常用的 U = IR 是其规律的简明表达。并非所有器件都保持恒定电阻;本页用两颗恒阻元件研究电压分配,不复刻历史仪器。接入负载后,要把新增的支路也纳入计算。

现在,换你来试先用两颗相等电阻把6 V对半分,再接上第三颗电阻作负载。输出为什么不再是3 V?

电压分配台

理想电压源 · 恒阻元件

先做一件事:只调上电阻,分出 3 V

准备后固定6 V、下电阻1000 Ω、负载断开。你来找上电阻的阻值。

当前是自由探索。先准备任务,再亲手调节上电阻。

理想源6 V上电阻1000 Ω下电阻1000 Ω负载1000 Ω输出 · 对下端3.000 V

橙色:上电阻压降 3.000 V绿色:输出电压 3.000 V

电源电流
3.000 mA
下电阻电流
3.000 mA
负载电流
0.000 mA
同参数空载参考
3.000 V

空载时,两电阻串联分压。上下相等,输出为电源电压的一半。

接上负载,3 V 会留下吗?

保持6 V、上下各1000 Ω,接上1000 Ω负载。你预测输出会怎样?

先留下判断,再用“接上负载”检查。预测按钮不会改变当前条件。

留下两组证据

仅当前页保留最近两组,刷新清除;第三组替换最早一组。恢复条件后重新计算,不恢复任务完成状态。

先留一组,再改变一个条件。

看一次参考接法

示例恢复6 V、上下各1000 Ω和断开负载,用于观察,不计为独立调阻。

从电压到能量去向

分的是电压,
功率也有账可查。

E·I = P上 + P下 + P负载

18.000 = 9.000 + 9.000 + 0.000 mW

U出 = E × R下 / (R上 + R下) = 3.000 V

功率读数保留三位小数,相加可能有舍入差。

模型边界与下一步

本页使用理想零内阻电压源、恒定电阻、理想导线和直流稳态。与接线工坊的1 Ω内阻电源不同,接负载后的下降来自分压器本身;它不是稳压电源。

没有模拟发热导致的阻值变化、器件额定功率或真实测量误差。电阻限制电流,也让能量转为热。电容实验将继续观察电流随时间的变化。

先预测,再用证据解释

把这次发现,留给下次的自己

空载调到3V,接上负载后还会是3V吗?

换个条件,再试一次

固定6V和两臂阻值,只切换负载,解释输出电压为何改变。

看哪里?

二维看分流与功率账本;三维看连接位置,数值仍来自同一电路。

回到装置再试 ↑

仅此浏览器保存最近两组,第三组替换最早一组。条件、预测和解释一起保存;文字不自动判分。与原实验的临时记录分别保存。

尚未保存。启用交互后可以记录;请勿在这里填写个人身份信息。

先修与两种探索深度

认识串并联与欧姆定律;定量层使用等效电阻。

先看现象:只调上臂电阻,观察输出电压

再做定量:空载U出=E R下/(R上+R下);带载以下臂与负载并联代入。

模型、来源与核验边界

空载U出=E R下/(R上+R下);带载以下臂与负载并联代入。

解析核验提示:6V、上下各1000Ω空载输出3V;接1000Ω负载后输出2V。

适用范围:理想直流电阻和电压源;忽略温度、接触电阻与元件额定功率限制。

圣安德鲁斯大学 MacTutor · Georg Simon Ohm(历史/延伸阅读;解析关系见本卡,尚未获外部审阅) ↗

本页为模型探索,未认证具体教材章节;真实学生和教师反馈尚待推广后收集。

同一装置,换个角度

空间观察台

上方二维实验负责接线、构造和测量;这里同步呈现当前几何。平面对象置于空间台面,厚度、球体大小及变形显示均为示意,不新增测量值。

三维按需打开;拖动旋转、滚轮缩放,也可用方向键。二维与测量始终可用。