高中物理電學部分的實驗器材和電路選擇探索

王芳

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

【關(guān)鍵詞】高中物理 電學實驗 器材和電路 選擇

電學實驗是高中物理考試中的必考考點，考查形式開放多樣，但又源于電學實驗本質(zhì)基礎(chǔ)。因此需要切實掌握電學實驗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)對各種形式的電學題目。

一、實驗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。在實驗過程中因為器材選用出現(xiàn)儀器損毀的情況時有發(fā)生。這就要求學生要避免電流表與電壓表的正負接線柱接反、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實驗的器材選擇必須使用于具體實驗，在確保實驗順利進行的前提下，還能保證實驗數(shù)據(jù)精確，實驗結(jié)果可靠。

比如在進行電阻測量實驗時，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，以便精確電阻的計算結(jié)果。

（三）方便性原則

方便性是在實驗?zāi)軌蝽樌M行的情況下，使實驗操作環(huán)節(jié)盡量簡單方便。這就是說實驗器材的選用，在符合安全性和適用性的原則下，要盡量簡化實驗器材的使用操作。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）準確性原則

準確性原則就是指實驗結(jié)果盡量精準，測量讀數(shù)誤差要小。準確性原則也是所有物理實驗的通用原則，只有在準確性原則之下測出的數(shù)據(jù)，才具備實際參考價值，也可以直接用于相關(guān)計算。

二、選擇實驗器材

（一）選擇電源

電源一般需要根據(jù)具體的實驗要求進行選取，不同的實驗內(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，高中物理實驗教學中，電火花計時器一般使用220V的交流電源，而打點計時器一般使用4V到6V的低壓交流電源，描繪等勢線的實驗一般選用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)實際進行合理選取。

（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)電源的實際參數(shù)進行電壓表和電流表的選擇，測量電動勢的實驗，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驗需求了。其次，實驗過程中教師引導引導學生根據(jù)電路中存在的最大電流或是電壓進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行計算，只要測量儀表的量程稍微大于計算值即可。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

滑動變阻器在電學實驗中使用廣泛，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行計算，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)實驗電路的電源參數(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、選擇實驗電路

（一）分壓電路

分壓電路的主要實驗器材有電源、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。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驗器材完全一樣，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，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電路，因此在實驗中需要根據(jù)實際進行選擇。

結(jié)束語：

電學實驗是高中物理的重要部分，包含了許多知識重難點，需要花費一定時間對相關(guān)知識進行梳理總結(jié)，強化學習效果。實驗器材和電路的選擇要遵循幾項基本原則，并結(jié)合實際情況，選擇合理的設(shè)備和電路進行實驗。

【參考文獻】

[1]王光毅.高中物理電學實驗器材和電路的選擇[J].物理教學探討，2010

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