高中物理電學中電路與器材的選擇探討

摘 要：電學實驗是高中物理教學中一個較為重要的環節，這一環節分為兩類，實驗器材的選擇與電路。而選擇用于實驗的電路與器材應遵照準確、適用、安全和方便等原則。在明確實驗目的后遵循計劃好的步驟完成高中物理電學實驗。本文探討在高中物理電學中，按照準確、可操作與經濟等原則，如何選擇高中物理電學中電路與器材。

關鍵詞：電學實驗；高中物理；電路；器材

近年來，隨著高中教育的改革，高中物理這門課程不再盲目的給學生灌輸物理知識，而在于如何培養學生的實踐應用能力，從而提高學生的學習物理積極性。結合日常高中物理課堂所學知識，物理實驗應重視電學實驗中的設計方案、設計目的、如何正確的選擇電路與器材等原則，在電學實驗器材中的電壓表、電流表以及滑動變阻器等器材中應正確分析器材特點，認真選取，例如在選擇滑動變阻器時，不僅要分析滑動變阻器的阻值，還應分析滑動變阻器的額定電流。

一、高中物理電學實驗中應遵循的原則

（一）明確實驗目的

在進行高中物理電學實驗之前，應提前規劃電學實驗目的，或者思考電學實驗所運用的相關知識，進一步鞏固高中物理知識。所以高中物理電學實驗目的的確立，不僅是電學實驗進行的前提條件，更是電學實驗所要考察的重點。

（二）設計電學實驗方案

通常情況，在電學實驗中，都應先設計電學實驗方案，在設計方案時，應遵循五點原則：第一，保證安全性：在電學實驗中，首要考慮的便是電學實驗是否會威脅操作者的生命健康安全。第二，實驗科學性：在設計電學實驗方案過程中，實驗所使用的操作原理必須符合物理電學的相關理論知識。第三，將誤差最小化：在電學實驗的電路與器材選擇中，應選取正規電路與器材，將電學實驗誤差最小化。第四：方便性原則：電學實驗方案應當可操作并且較為方便簡單，便于電學實驗中實驗數據的讀取，這樣有利于數據記錄和觀察數據，從而提高數據讀取的準確性。第五：可操作性：在設計電學實驗方案中，應考慮實驗器材的可操作性，例如在選擇滑動變阻器時，應分析滑動變阻器的額定電流水平與阻值，在滿足以上兩點時還應考慮阻值調節的方便性。

二、電學實驗中電路與器材的選取

（一）電源選取

高中物理電學實驗中的關鍵器材之一就是電源，是開啟整個實驗進行的開關。電學實驗是否成功的關鍵就是電源的合理性選擇。而選擇電源要根據實際情況而定，例如電學實驗要求電源為直流電源，那么便應該選擇與電學實驗相對應的直流電源。與此同時，電源的選擇也應考慮電學實驗用電需求，要正確選擇適合電學實驗所用電源，電源大小一般為6V到10V。在高中物理電學實驗中，電磁打點計時器通常采用的電源是低壓交流電源，電火花計時器所采用的電源為220V交流電，而描繪實驗與等勢線測量等試驗通常使用的電源為6V直流電源，在測量電動勢和內電阻時一般選用干電池作為電源。

（二）電流表與電壓表的選取

在電學實驗中，選取電流表和電壓表時應遵循三個基本原則：第一，電源參數選擇，電源數值的選擇可當做電流表與電壓表的參考對象，電源參數的選擇可以選定電流表與電壓表的量程范圍。比如干電池一般作為測量電源內阻數據的實驗電源，針對實驗要求選擇3V的電壓表便可滿足正常的電學實驗。第二，最大電流。在電學實驗電路中，接入實驗器材與電路器材可有效的測量電流最大值，根據電流最大值正確選擇電流表，其量程小于最大電流便可以。第三，額定電壓或電流。在一些電學實驗中，實驗器材會有其特定的數值，例如額定電壓、額定電流與額定功率等。可以根據實驗素材的額定數值來選擇電流表與電壓表。

（三）滑動變阻器選取

在電學實驗中，實驗中的電流與電壓需要規定準確的變化范圍，作為選擇滑動變阻器的標準。第一滑動變阻器的選擇一定要在電流與電壓的變化范圍之內；第二要保證電學實驗的安全性，因為滑動變阻器的阻值可隨實驗需要變化，其阻值并不確定，滑動變阻器滑片上也不會標出明確數值，則可能會發生實驗數據不準確的現象，甚至造成實驗器材的損壞。所以應確定滑動變阻器的準確數值，且實驗接法應根據規定操作，避免發生實驗誤差。

（四）電路選取

分壓電路的優點在于調節功能強大，而限流電路的能耗較少。根據其兩種電路的不同，所使用的電學實驗內容也便不同，應結合實際的電學實驗來進行挑選。首先，分壓電路是高中物理電學實驗中較為常用的電路，這個實驗中所包含的電學實驗器材包括電源、滑動與定值電阻、電流變和電壓表、開關。分壓電路可分擔電源兩端的電壓，再使滑動變阻器承擔一些電壓，最后利用定值電阻承擔其他電壓。這樣電路便可分流總電壓，使定值電阻的電壓損失降到最低，可提高實驗精確度。而關于限流電路，則與分壓電路有很多不同，這些不同會約束電路的電流，通話滑動變阻器的調整來改變定值電阻的電流。有趣兩種電路器材相同，可通過改變變阻器連接方法區別二者。在限流電路中，定值電阻與滑動變阻器并聯，只要調節滑動變阻器阻值，便可改變通過定值電阻的電流。

三、結語

當今社會對人才要就越來越高，高中物理考試內容發生了不小的變化，但其知識都來源于物理課本中，目前應加大對高中物理學科的實踐培養力度，因為物理作為高中比較重要的學科，對實踐的要求較高，而物理電學實驗可培養學生的實踐能力，將課堂所學知識用于實踐中。而高中物理電學中電路與器材的選擇對于電學實驗來說尤為重要，是高中物理實踐的重要保障。

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作者簡介：徐偉（1982—），男，山東臨朐人，本科，中學二級教師，主要研究方向：物理教學。