高中物理電學(xué)實(shí)驗(yàn)器材和電路的選擇

王蓮碧

摘 要：電學(xué)實(shí)驗(yàn)在高考中的占比不斷增加，這就要求教師應(yīng)更加有針對性地展開電學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)。電學(xué)實(shí)驗(yàn)的基本要求就是保證器材的安全，在器材安全的基礎(chǔ)上可供選擇的實(shí)驗(yàn)器材有很多。教師應(yīng)根據(jù)實(shí)際教學(xué)要求，選擇合理的實(shí)驗(yàn)器材和電路，這也是電學(xué)實(shí)驗(yàn)的重點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：高中物理；電學(xué)實(shí)驗(yàn)

隨著社會信息技術(shù)迅猛發(fā)展及新課改不斷推進(jìn)，社會對人才實(shí)踐能力的要求越來越高。而高中物理電學(xué)設(shè)計(jì)是培養(yǎng)我們將理論知識應(yīng)用于實(shí)踐的重要機(jī)會。電學(xué)是高中物理課程的重要內(nèi)容，而選取器材、電路是電學(xué)實(shí)驗(yàn)的重要環(huán)節(jié)?？梢姡_、有效選取器材、電路直接關(guān)系我們能否順利進(jìn)行電學(xué)實(shí)驗(yàn)。

一、實(shí)驗(yàn)器材的選擇

按照高考的考核要求，電學(xué)實(shí)驗(yàn)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(yīng)使其指針有盡可能大的偏傳（一般不低于最大偏轉(zhuǎn)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(shí)，電流表本質(zhì)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(nèi)阻的電流表完全可以當(dāng)作一個小量程的電壓表來使用。同理，內(nèi)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(yīng)選用阻值較小的變阻器，限流式接法應(yīng)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(xué)實(shí)驗(yàn)的一種常見電路，主要使用的實(shí)驗(yàn)器材包括電源、滑動電阻、定值電阻、電壓表、電流表和開關(guān)。分壓電路可以對電源兩端的電壓進(jìn)行分別承擔(dān)，即滑動變阻器承擔(dān)一部分電壓，定值電阻承擔(dān)一部分電壓。分壓電路的總電壓產(chǎn)生了分流，進(jìn)而降低了定值電阻的電壓損失，對提升實(shí)驗(yàn)精度具有積極作用。在實(shí)驗(yàn)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(cè)，電流表和定值電阻進(jìn)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(jìn)行供電，通過滑動變阻器滑片實(shí)現(xiàn)電壓調(diào)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(nèi)對其進(jìn)行調(diào)節(jié)。分壓電路的特點(diǎn)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(jìn)行了限制，通過調(diào)節(jié)滑動變阻器，可以實(shí)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(diào)節(jié)滑動變阻器的接入阻值，可以實(shí)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(diào)節(jié)使其達(dá)到合理狀態(tài)。限流電路和分壓電路設(shè)計(jì)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(qiáng)的調(diào)節(jié)能力，而限流電路則有更小的電能損耗。在不同的實(shí)驗(yàn)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(shí)際情況進(jìn)行合理選擇。

三、基本原則

1.安全性原則

即實(shí)驗(yàn)過程中，不產(chǎn)生由于器材或裝置選擇不當(dāng)而使儀器發(fā)生損壞等不良后果。在電學(xué)實(shí)驗(yàn)中，主要表現(xiàn)在電流表、電壓表使用中，正、負(fù)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(shí)驗(yàn)?zāi)軌蝽樌M(jìn)行的條件下（安全性、適用性符合要求），如何恰當(dāng)?shù)剡x擇器材或?qū)嶒?yàn)裝置使實(shí)驗(yàn)操作方便易行。這一原則在電學(xué)實(shí)驗(yàn)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(zhǔn)確原則

準(zhǔn)確原則就是電學(xué)實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)和結(jié)果應(yīng)當(dāng)盡量保持精準(zhǔn)，最大程度地降低實(shí)驗(yàn)誤差。在物理電學(xué)實(shí)驗(yàn)中，準(zhǔn)確原則也是其他類型實(shí)驗(yàn)的基本要求之一。準(zhǔn)確原則主要涉及實(shí)驗(yàn)器材選擇的準(zhǔn)確性和實(shí)驗(yàn)線路選擇的準(zhǔn)確性兩個部分。一般情況下，為了確保實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確性，可以根據(jù)電學(xué)實(shí)驗(yàn)給出的已知條件，對電流、電壓等進(jìn)行粗略估算，再根據(jù)估算結(jié)果選擇適當(dāng)?shù)膶?shí)驗(yàn)器材和電路。

四、結(jié)語

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

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