高中物理電學實驗器材和電路的選擇

王蓮碧

摘 要：電學實驗在高考中的占比不斷增加，這就要求教師應更加有針對性地展開電學實驗教學。電學實驗的基本要求就是保證器材的安全，在器材安全的基礎上可供選擇的實驗器材有很多。教師應根據(jù)實際教學要求，選擇合理的實驗器材和電路，這也是電學實驗的重點。

關鍵詞：高中物理；電學實驗

隨著社會信息技術迅猛發(fā)展及新課改不斷推進，社會對人才實踐能力的要求越來越高。而高中物理電學設計是培養(yǎng)我們將理論知識應用于實踐的重要機會。電學是高中物理課程的重要內容，而選取器材、電路是電學實驗的重要環(huán)節(jié)?？梢?，正確、有效選取器材、電路直接關系我們能否順利進行電學實驗。

一、實驗器材的選擇

按照高考的考核要求，電學實驗器材的選擇主要是選擇電表、滑動變阻器、電源等器件。

1.根據(jù)不使電表受損和盡量減少誤差的原則選擇電表。在保證加在電表上的電流和電壓不超過其量程的前提下，合理地選擇量程。對于電壓表和電流表，應使其指針有盡可能大的偏傳（一般不低于最大偏轉量的），以減少相對誤差；對于歐姆表，由于儀表刻度的非均勻性，一般使指針指在刻度盤的中值附近。

2.電表的反常規(guī)用法。常規(guī)下，我們總是在測電流時想到電流表、測電壓時想到電壓表，而不會想到用電流表來測電壓、用電壓表來測電流。其實，電流表本質上是一只會“說話”的電阻，它能告訴你它自身的電流大小以及電壓值。因此，已知內阻的電流表完全可以當作一個小量程的電壓表來使用。同理，內阻已知的電壓表也可以作為一個電流表來使用。

3.根據(jù)電路中可能出現(xiàn)的電流和電壓值范圍來選擇滑動變阻器（注意電路中的電流不能超過其額定值），如果滑動頭稍有移動，電流、電壓有很大變化或幾乎不變的則不宜采用。分壓式接法一般應選用阻值較小的變阻器，限流式接法應選用阻值較大的變阻器。

二、電路選擇

（1）分壓電路分壓電路是高中物理電學實驗的一種常見電路，主要使用的實驗器材包括電源、滑動電阻、定值電阻、電壓表、電流表和開關。分壓電路可以對電源兩端的電壓進行分別承擔，即滑動變阻器承擔一部分電壓，定值電阻承擔一部分電壓。分壓電路的總電壓產生了分流，進而降低了定值電阻的電壓損失，對提升實驗精度具有積極作用。在實驗中，分壓電路往往串聯(lián)著滑動電阻和定值電阻，電壓表加在定值電阻兩側，電流表和定值電阻進行串聯(lián)。具體接入法如圖1所示。

根據(jù)圖1所示，a，b兩端可以對定值電阻進行供電，通過滑動變阻器滑片實現(xiàn)電壓調節(jié)。使用分壓接法時，定值電阻的阻值通常較大，滑動變阻器可以在有效范圍內對其進行調節(jié)。分壓電路的特點如下：①通過滑動電阻和定值電阻的電流是相同的，即定值電阻電流、滑動電阻電流、電流表電流及電源電流都是一致的。②各電阻的電壓和等于總電壓。③各電阻之和等于總電阻。

（2）限流電路。限流電路和分壓電路在功能上具有明顯的區(qū)別，其對電路的電流進行了限制，通過調節(jié)滑動變阻器，可以實現(xiàn)定值電阻電流的變化。由于兩種電路的器材使用一致，所以區(qū)別就在于變阻器的具體接法上。在限流電路中，滑動變阻器和定值電阻是并聯(lián)的，通過調節(jié)滑動變阻器的接入阻值，可以實現(xiàn)定值電阻電路中電流的改變，限流電路的常規(guī)接入法如圖2所示。

由圖2可知，限流電路和分壓電路的明顯區(qū)別就是滑動變阻器的接法。根據(jù)限流電路的接法，定值電阻的阻值較小，滑動變阻器首先處于最大阻值處，通過逐步調節(jié)使其達到合理狀態(tài)。限流電路和分壓電路設計的基本思想存在著明顯區(qū)別，效用也存在較大差異。分壓電路有更強的調節(jié)能力，而限流電路則有更小的電能損耗。在不同的實驗環(huán)境中，這兩種電路都可以發(fā)揮其顯著效用，要根據(jù)實際情況進行合理選擇。

三、基本原則

1.安全性原則

即實驗過程中，不產生由于器材或裝置選擇不當而使儀器發(fā)生損壞等不良后果。在電學實驗中，主要表現(xiàn)在電流表、電壓表使用中，正、負接線柱不能接反；各電表的讀數(shù)不能超過其量程，電阻類元件的電流不能超過其最大允許電流等；電源的最大輸出電流不超過其額定電流等。

2.方便性原則

所謂方便性原則，就是在保證實驗能夠順利進行的條件下（安全性、適用性符合要求），如何恰當?shù)剡x擇器材或實驗裝置使實驗操作方便易行。這一原則在電學實驗中也很突出，主要表現(xiàn)在滑動變阻器的選擇、分壓電路與限流電路的選擇等。

3.準確原則

準確原則就是電學實驗的數(shù)據(jù)和結果應當盡量保持精準，最大程度地降低實驗誤差。在物理電學實驗中，準確原則也是其他類型實驗的基本要求之一。準確原則主要涉及實驗器材選擇的準確性和實驗線路選擇的準確性兩個部分。一般情況下，為了確保實驗的準確性，可以根據(jù)電學實驗給出的已知條件，對電流、電壓等進行粗略估算，再根據(jù)估算結果選擇適當?shù)膶嶒炂鞑暮碗娐贰?/p>

四、結語

隨著社會對人才的要求不斷提高，高中物理學科考試內容變化大，但都來源于物理教材當中，而對其創(chuàng)新，對我們高中生的綜合實踐提出更高的要求。作為高中重要的學科，物理對我們的實踐、探究等能力要求較高。物理實驗是培養(yǎng)動手能力的重要手段，是將課堂所學知識付諸實踐的重要機會。為此，探究提高物理實驗的有效手段尤為重要。

參考文獻：

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