高中物理電學中電路與器材的選擇分析

李宇哲

【摘 要】高中物理教學中的一個重要環節就是電學實驗，這一部分主要分兩個步驟，選擇實驗器材和電路。遵循安全、適用、方便、準確的基本原則， 來選用適合于實驗的合理器材和電路。以明確的實驗目的為基礎上，按照已經制定好的計劃和步驟完成具體的物理電學實驗。

【關鍵詞】高中；物理電學；電路器材選擇

1.電路與器材選擇原則

1.1安全原則

安全原則就是在電學實驗的操作過程中，要保證實驗器材的安全，盡量避免出現損壞及電路燒毀，漏電等危急生命財產問題。在電學實驗教學中，安全方面經常會出現的問題主要包括這四種：電流過大電流表，電壓表燒毀、接線柱反向相接、讀取數據超量程。這些缺陷不僅會造成實驗結果記錄方面的不準確，還會導致器材的損耗或損壞，甚至危及操作人員的安全。所以，在課堂的授課教學過程中，教師要將安全原則作為重中之重來強調，還要確保每一位學生切實實行。

1.2適用原則

適用原則的主要表現就是器材的選取考量和電路的選擇，要保證所要操作的實驗順利進行，避免數據讀取超量程等問題的出現。

1.3方便原則

方便原則的核心重點就是最快捷安全使實驗的順利進行，一般的表現是在選擇滑動變阻器，限制電流路線上，和分壓電路，建立在安全和適用這兩個原則的基礎上，在選擇合適的實驗器材和線路，實驗連線圖的設計要盡量簡潔明了。

1.4準確原則

在物理電學的實驗中，準確原則是其他類型實驗中最基本的要求之一，也是專門針對電學實驗的數據和結果這兩個重點的，這些記錄一定要精準，保證最大程度上消除實驗存在的誤差。其重要的兩個部分是準確的選擇適合實驗的材料工具和電力的線路已成功地完成實驗。一般情況下，為了確保實驗結果的精細和準確，可以以已知的電學實驗給出確定條件，對電流、電壓等進行詳細的估算，再根據估算結果選擇適當的實驗工具和具體路線。

2.器材選取

2.1電源選取

電源是高中物理電學實驗的關鍵器材，是整個實驗想要進行的開端，電源選擇的合理性直接關系到實驗的成功與否。電源選擇要根據具體的情況要求而定，如果實際的操作是要求交流電源，那么就應該選擇此類電源；如果實驗要求直流電源，那么就應該選擇一直想對應的電源。此外，用電需求也是選擇電源的考慮條件之一，要學會選擇大小合適的電源通常情況下是6V或12V等。在高中物理的常見實驗中，打點計時器一般選擇使用低壓交流電源，電火花計時器一般使用電源為50Hz的，等勢線的測量和描繪實驗一般使用6V的直流電源，干電池一般在測量內電阻或電動勢時使用。

2.2電壓表和電流表選取

選擇電壓表或者電流表，一般情況下都要從以下的三個基本原則出發：

電源參數。選擇電壓表和電流表的重要電源數值可以作為參考對象，以電源參數為基礎，斷定兩個儀器的量程范圍。如在測量電源內阻數據，一般選用干電池做實驗電源，根據實驗的需要選擇一個3V 電壓表就能滿足正常的實驗。

最大電流。在實驗電路可以有效的鑒定電路電流最大值的方法是根據接入的實驗器材、電路器材和連接方式來測量，以確定電路電流的最大值，再依據該這個結果數值就可以選擇適當的電流表了，選擇的量程只要不大于最大電流就可以了。

額定電流或電壓。在某些電學實驗中，實驗的道具一般都有其特定的數值，如額定電流、電壓以及功率等。對于這些具有額定參數的具體素材，就可以根據其額定值選擇對應的電壓表或電流表。

2.3滑動變阻器選取

電壓和電流在實驗中的一定要規定一個準確的變化范圍，并將其作為一個滑動變阻器的參考標準。首先，選擇變阻器一定要符合的電壓和電流變化范圍；其次，要考慮實驗的保護工作和安全性。由于變阻器阻值是不固定，可隨需要而變化的，滑片也不會做出明確的規定數值，所以就會出現在實際的實踐過程中超出預定的的調節范圍被超出，然后導致實驗的器材徹底損壞。最后，如果想要使用這個器材就要保證其滿足全部對相關數值準確性的要求，即變阻器在實驗線路中的接法應該根據相關的具體操作實際情況來確定，避免其因接入方法不合理而導致實驗結果出現較大誤差。

3.電路選取

分壓電路的優勢在于強大的調節功能，而限流電路的優點則是能耗較少。介于二者不同的功能，所使用的實驗場景也就各不相同，如果想要這兩種器材都能夠發揮其最大的效用，不過還是要結合實際條件進行選擇。

3.1分壓電路

分壓電路是高中物理電學實中有一種常用的電路就是分壓電路，這個實驗所需要用到的器材包括電源、滑動電阻、定值電阻、電壓表、電流表和開關。分壓電路可以分別對電源兩端的電壓進行分擔，利用滑動變阻器來承擔相應的一部分電壓，再借用定值電阻承擔另外的電壓。這樣的電路就可以使總電壓產生分流，進而降低了有可能會對定值電阻的電壓損失，可以在很大程度上積極地提高實驗的精準度。

3.2限流電路

限流電路和分壓電路在功能上存在著不同的功能差異，這些不同點就會對電路的電流進行了做出相應的約束，再通過滑動變阻器來對其進行調整，借用此手法來實現對定值電阻電流的改變。因為這兩種電路使用的器材都是一樣，所以想要區別二者，就只能在就具體變阻器的連接方法上下功夫。在限流電路中，變阻器和定值電阻是并聯電路，只要借由調節介入的滑動變阻器的阻值，就可以改變定值電阻在電路中的電流。

【參考文獻】

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