高中物理電學(xué)部分的實(shí)驗(yàn)器材和電路選擇探索

王芳

【摘要】電學(xué)部分是高中物理的重要組成環(huán)節(jié)，不僅比較抽象難懂，而且諸多實(shí)驗(yàn)也比較考驗(yàn)學(xué)生的動手能力。對電學(xué)實(shí)驗(yàn)而言，實(shí)驗(yàn)器材的選擇以及電路選擇是最為關(guān)鍵的。只有選擇合理的實(shí)驗(yàn)器材，得出的實(shí)驗(yàn)結(jié)果才更加可靠，具有更高的參考價(jià)值。本文對高中物理電學(xué)實(shí)驗(yàn)的器材選擇以及電路選擇的基本原則做了介紹，詳細(xì)分析了選擇方法。

【關(guān)鍵詞】高中物理 電學(xué)實(shí)驗(yàn) 器材和電路 選擇

電學(xué)實(shí)驗(yàn)是高中物理考試中的必考考點(diǎn)，考查形式開放多樣，但又源于電學(xué)實(shí)驗(yàn)本質(zhì)基礎(chǔ)。因此需要切實(shí)掌握電學(xué)實(shí)驗(yàn)器材和電路的選擇原則及方法，并且加以靈活應(yīng)用，如此才能應(yīng)對各種形式的電學(xué)題目。

一、實(shí)驗(yàn)器材和電路選擇的基本原則

（一）安全性原則

安全原則是器材選用的最基本原則。在實(shí)驗(yàn)過程中因?yàn)槠鞑倪x用出現(xiàn)儀器損毀的情況時有發(fā)生。這就要求學(xué)生要避免電流表與電壓表的正負(fù)接線柱接反、各類儀表讀數(shù)超出量程以及電阻類元件電流超過最大值等不安全情況。

（二）適用性原則

適用性原則就是指電學(xué)實(shí)驗(yàn)的器材選擇必須使用于具體實(shí)驗(yàn)，在確保實(shí)驗(yàn)順利進(jìn)行的前提下，還能保證實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)精確，實(shí)驗(yàn)結(jié)果可靠。

比如在進(jìn)行電阻測量實(shí)驗(yàn)時，就可以選用可讀變阻器接入電路，通過改變阻值，使被測對象的電壓表和電流表讀值逐步正大。直到其中一個接近最大值，以便精確電阻的計(jì)算結(jié)果。

（三）方便性原則

方便性是在實(shí)驗(yàn)?zāi)軌蝽樌M(jìn)行的情況下，使實(shí)驗(yàn)操作環(huán)節(jié)盡量簡單方便。這就是說實(shí)驗(yàn)器材的選用，在符合安全性和適用性的原則下，要盡量簡化實(shí)驗(yàn)器材的使用操作。比如滑動變阻器的選用，可以根據(jù)電路作用分壓或者限流，形成兩種接線方法。

（四）準(zhǔn)確性原則

準(zhǔn)確性原則就是指實(shí)驗(yàn)結(jié)果盡量精準(zhǔn)，測量讀數(shù)誤差要小。準(zhǔn)確性原則也是所有物理實(shí)驗(yàn)的通用原則，只有在準(zhǔn)確性原則之下測出的數(shù)據(jù)，才具備實(shí)際參考價(jià)值，也可以直接用于相關(guān)計(jì)算。

二、選擇實(shí)驗(yàn)器材

（一）選擇電源

電源一般需要根據(jù)具體的實(shí)驗(yàn)要求進(jìn)行選取，不同的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容以及不同的以期設(shè)備，對電源的需求都是不一樣的。例如，高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，電火花計(jì)時器一般使用220V的交流電源，而打點(diǎn)計(jì)時器一般使用4V到6V的低壓交流電源，描繪等勢線的實(shí)驗(yàn)一般選用6V直流電源。由此可見，電源的選用是存在很多區(qū)別的，需要根據(jù)實(shí)際進(jìn)行合理選取。

（二）選擇電流表和電壓表

選擇電流表需要保障流經(jīng)電流表的電流不大于電流表量程，電流表兩端的電壓也不超過電壓表量程。在讀數(shù)過程中，電流表指針能夠偏轉(zhuǎn)量程的三分之二最為適宜。電流表和電壓表的選擇，一般可以根據(jù)三個方面的內(nèi)容來確定。一是電源參數(shù)，根據(jù)電源的實(shí)際參數(shù)進(jìn)行電壓表和電流表的選擇，測量電動勢的實(shí)驗(yàn)，如果選擇舊電池作為電源，那么使用3V量程的電壓表就可以滿足實(shí)驗(yàn)需求了。其次，實(shí)驗(yàn)過程中教師引導(dǎo)引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)電路中存在的最大電流或是電壓進(jìn)行電流表或電壓表的選擇，這需要根據(jù)已知條件對最大電流或電壓進(jìn)行計(jì)算，只要測量儀表的量程稍微大于計(jì)算值即可。另一方面，根據(jù)電氣的額定電流或電壓來選擇，不少儀器都有額定電流或是電壓，對其進(jìn)行測量時，就可以根據(jù)額定電流或電壓選取量程稍大的器材。

（三）選擇滑動變阻器

滑動變阻器在電學(xué)實(shí)驗(yàn)中使用廣泛，可以說是一類必備儀器，能夠起到調(diào)節(jié)電流和電壓的作用。選用滑動變阻器時，要對被測對象的電壓或電流的變化范圍進(jìn)行計(jì)算，確保流經(jīng)滑動變阻器的電流值不會超出額定值。此外，還需根據(jù)實(shí)驗(yàn)電路的電源參數(shù)，選擇阻值變化合適的變阻器。如果變化過快，會給電路的電流以及電壓造成較大影響；如果過慢又無法起到明顯的調(diào)節(jié)效果。因此，要結(jié)合電源參數(shù)選擇阻值變化合理的滑動變阻器。

三、選擇實(shí)驗(yàn)電路

（一）分壓電路

分壓電路的主要實(shí)驗(yàn)器材有電源、開關(guān)、定值電阻、滑動電阻、電流表以及電壓表。分壓電路的接法主要是將滑動電阻和定值電阻進(jìn)行并聯(lián)，電流表和定值電阻串聯(lián)，電壓變加在定值電阻兩側(cè)，但不包含電流表。具體接法如下圖所示。

圖1.分壓電路接線圖

圖中a、b為供電電路的輸出端，對外供電電壓的調(diào)節(jié)范圍是：，電源內(nèi)阻不計(jì)。分壓接法一般是在定值電阻的阻值相對滑動變阻器阻值更大時使用。

（二）限流電路

限流電路和分壓電路的實(shí)驗(yàn)器材完全一樣，最大的區(qū)別就是兩種電路接法的基本理念不同。限流電路是將待測定值電阻和滑動變阻器進(jìn)行串聯(lián)，電壓表加在待測定值電阻兩側(cè)，滑動變阻器和電流表均在外。具體接法如下圖所示。

圖2.限流電路接線圖

圖中a、b是供電電路的輸出端，其電壓調(diào)節(jié)范圍是，不計(jì)電源內(nèi)阻。限流電路一般是在待測定值電阻的阻值小于滑動變阻器阻值時使用。

兩種電路的適用條件不一樣，其效用也存在一定差異。分壓電路的調(diào)節(jié)能力較強(qiáng)，限流電路的能耗較小，兩種電路都可以在各自的適用條件下有效保護(hù)電路，因此在實(shí)驗(yàn)中需要根據(jù)實(shí)際進(jìn)行選擇。

結(jié)束語：

電學(xué)實(shí)驗(yàn)是高中物理的重要部分，包含了許多知識重難點(diǎn)，需要花費(fèi)一定時間對相關(guān)知識進(jìn)行梳理總結(jié)，強(qiáng)化學(xué)習(xí)效果。實(shí)驗(yàn)器材和電路的選擇要遵循幾項(xiàng)基本原則，并結(jié)合實(shí)際情況，選擇合理的設(shè)備和電路進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。

【參考文獻(xiàn)】

[1]王光毅.高中物理電學(xué)實(shí)驗(yàn)器材和電路的選擇[J].物理教學(xué)探討，2010

[2]楊國平.電學(xué)實(shí)驗(yàn)中器材和電路選擇的基本原則及其應(yīng)用[J].中教研究，2010