高中物理電學(xué)實驗電路的分析與選擇

蔡燦芳

(福建省晉江市南僑中學(xué) 362241)

高中物理課程中涉及到較多的實驗，其中電學(xué)實驗是該課程重要知識點之一，在實驗教學(xué)中，提升學(xué)生的實踐能力是最關(guān)鍵的，合理的分析與選擇電路實驗直接關(guān)系到學(xué)生的學(xué)習(xí)效率.本文就對高中物理電學(xué)實驗電路的分析與選擇展開探究，以此為提升學(xué)生對物理知識的認識，以及物理實踐能力奠定良好基礎(chǔ).

一、高中物理電學(xué)實驗電路的基本原則

安全性、準確性、適合性是高中物理電學(xué)實驗電路的基本原則，物理電學(xué)實驗教學(xué)中，首先應(yīng)注意實驗操作的安全性，在實驗器材與電路的選擇中，應(yīng)科學(xué)的進行選擇，以此為保證實驗操作的順利進行奠定基礎(chǔ)，降低實驗的失敗幾率.在實驗操作之前，需要明確實驗操作的目的，確保電流與電壓的正常運行.同時，物理實驗操作應(yīng)遵循“由簡單到復(fù)雜”的原則，在確保實驗操作安全的前提下，選擇合適的實驗器材與電路，以此保證實驗操作順利展開，提升學(xué)生的實驗操作能力.

二、高中物理電學(xué)實驗電路的分析

1.確定電學(xué)實驗的目的

在實驗操作的前期階段，需要分析題目中的特定條件，了解所探究的根本物理規(guī)律.實驗?zāi)康拇_定之后，應(yīng)鞏固與了解已學(xué)的知識，發(fā)現(xiàn)理論知識與實驗操作之間的規(guī)律或現(xiàn)象，以此為更好的展開實驗操作奠定基礎(chǔ).

2.電路設(shè)計的方法

在物理實驗電路設(shè)計中，應(yīng)當(dāng)根據(jù)實驗的基本原則選擇最佳的設(shè)計方案，合理的設(shè)計電路的原理圖.比如，電壓表的內(nèi)阻為3KΩ，量程為3V，電流表的量程為1mA，電源電動勢為3V，且滑動變阻器的最大值為20Ω，如何展開電路實驗圖的設(shè)計，以及精確測量電壓表的內(nèi)阻方法？

圖1

分析：任何電路，測量電路與電源電路都是兩個部分構(gòu)成的，從題中可知，較大的電壓調(diào)節(jié)范圍中，被測量的對象為電壓表.且了解到無需過多的分析電壓表中內(nèi)阻的電壓.在了解電壓表過程中，可將滑動變阻器分壓接法應(yīng)用其中，如圖1所示，再測量電路上串聯(lián)電流表.最后研究所設(shè)計的電路圖的是否可行，當(dāng)電流表的指針較慢的情況下，讓電路設(shè)計在正常情況下運行.

三、高中物理電學(xué)實驗電路的選擇

1.測量電路的選擇

物理電學(xué)實驗電路中，有兩種方法可實現(xiàn)電壓表與電流表接入到電路中，分別為外接法、內(nèi)接法.由于電表內(nèi)阻的影響，為了防止出現(xiàn)誤差的現(xiàn)象，一般將RA作為電流表的內(nèi)阻設(shè)置值，將RV作為電壓表的內(nèi)阻設(shè)置值，在不知曉電流表與電壓表的內(nèi)阻時，可將觸摸法的應(yīng)用其中.電路接通之后，對電流表與電壓表之間的示數(shù)進行觀察，如果電流表的示數(shù)變化比電壓表的示數(shù)變化更明顯的情況下，可將內(nèi)接法應(yīng)用其中；反之，則可將外接法應(yīng)用到電壓表與電流表接入到電路中.

2.控制電路的選擇

圖2

如果是為了實現(xiàn)電阻兩側(cè)的電壓值的改變，可將電源相互連接與滑動變阻器進行應(yīng)用，限流接法如圖2所示，分壓接法如圖3所示.在高中物理電學(xué)實驗中，限流接法是經(jīng)常應(yīng)用的方法；對于分壓接法的應(yīng)用，在這幾種情況下可對其進行應(yīng)用：

(1)在限制電路的應(yīng)用中，如果電路中的最小電流≥被測電阻Rx的額定電流或所給電表的量程時，可以選擇分壓電路；

圖3

(2)被測電阻的阻值比滑動變阻器的總電阻大很多，應(yīng)選擇分壓式電路.如果采用接成限流式，在改變滑動變阻器的阻值時，出現(xiàn)不明顯的電流變化，電壓與電流測得的取值范圍較小的情況下，可采用分壓接法；

(3)在實驗操作中，明確要求電壓從零開始并連續(xù)變化，可將分壓電路應(yīng)用實驗中.

3.高中物理電學(xué)實驗儀器選擇的建議

首先應(yīng)考慮到安全問題，各電表的實際讀數(shù)應(yīng)在其量程以下，且對于電阻類元件來說，實際電流應(yīng)低于其最大允許電流或電壓.在實際操作當(dāng)中，應(yīng)對回路中的最小電流進行估算.在電源的選擇中，應(yīng)根據(jù)物理電學(xué)實驗的實際要求進行選擇，其中包括交流電源、直流電源，同時還應(yīng)根據(jù)實際電路的用電要求，選擇合適的電源.在實驗器材選擇中，還需要考慮讀數(shù)誤差因素，一般情況下，物理電學(xué)實驗中各電表的實際讀數(shù)應(yīng)≥其量程的1/3，目的是為了將讀數(shù)誤差的現(xiàn)象減小.在實驗操作當(dāng)中，需要對回路中最大電流或電壓進行估算.另外，應(yīng)當(dāng)對滑動變阻器進行考慮，在物理電學(xué)實驗操作采用分壓接法時，需考慮到變阻器的電阻值小，且額定電流大的因素；在采用限流接法過程中，需要注意變阻器的阻值相接近于電路中其他電阻的阻值.

總而言之，高中物理電學(xué)實驗的實踐性較強，為了更好的檢驗電學(xué)的基本原理，采用科學(xué)的方法具有重要作用.因此，在展開物理實驗操作過程中，應(yīng)當(dāng)注重電學(xué)實驗電路的分析與選擇，采用正確的實驗操作器材，遇到不懂的問題應(yīng)主動請教老師或其他同學(xué)，這樣才能更好的展開物理電學(xué)實驗操作，為提升自身的物理水平奠定基礎(chǔ).