高中物理电学实验器材和电路的选择

王莲碧

摘 要：电学实验在高考中的占比不断增加，这就要求教师应更加有针对性地展开电学实验教学。电学实验的基本要求就是保证器材的安全，在器材安全的基础上可供选择的实验器材有很多。教师应根据实际教学要求，选择合理的实验器材和电路，这也是电学实验的重点。

关键词：高中物理；电学实验

随着社会信息技术迅猛发展及新课改不断推进，社会对人才实践能力的要求越来越高。而高中物理电学设计是培养我们将理论知识应用于实践的重要机会。电学是高中物理课程的重要内容，而选取器材、电路是电学实验的重要环节。可见，正确、有效选取器材、电路直接关系我们能否顺利进行电学实验。

一、实验器材的选择

按照高考的考核要求，电学实验器材的选择主要是选择电表、滑动变阻器、电源等器件。

1.根据不使电表受损和尽量减少误差的原则选择电表。在保证加在电表上的电流和电压不超过其量程的前提下，合理地选择量程。对于电压表和电流表，应使其指针有尽可能大的偏传（一般不低于最大偏转量的），以减少相对误差；对于欧姆表，由于仪表刻度的非均匀性，一般使指针指在刻度盘的中值附近。

2.电表的反常规用法。常规下，我们总是在测电流时想到电流表、测电压时想到电压表，而不会想到用电流表来测电压、用电压表来测电流。其实，电流表本质上是一只会“说话”的电阻，它能告诉你它自身的电流大小以及电压值。因此，已知内阻的电流表完全可以当作一个小量程的电压表来使用。同理，内阻已知的电压表也可以作为一个电流表来使用。

3.根据电路中可能出现的电流和电压值范围来选择滑动变阻器（注意电路中的电流不能超过其额定值），如果滑动头稍有移动，电流、电压有很大变化或几乎不变的则不宜采用。分压式接法一般应选用阻值较小的变阻器，限流式接法应选用阻值较大的变阻器。

二、电路选择

（1）分压电路分压电路是高中物理电学实验的一种常见电路，主要使用的实验器材包括电源、滑动电阻、定值电阻、电压表、电流表和开关。分压电路可以对电源两端的电压进行分别承担，即滑动变阻器承担一部分电压，定值电阻承担一部分电压。分压电路的总电压产生了分流，进而降低了定值电阻的电压损失，对提升实验精度具有积极作用。在实验中，分压电路往往串联着滑动电阻和定值电阻，电压表加在定值电阻两侧，电流表和定值电阻进行串联。具体接入法如图1所示。

根据图1所示，a，b两端可以对定值电阻进行供电，通过滑动变阻器滑片实现电压调节。使用分压接法时，定值电阻的阻值通常较大，滑动变阻器可以在有效范围内对其进行调节。分压电路的特点如下：①通过滑动电阻和定值电阻的电流是相同的，即定值电阻电流、滑动电阻电流、电流表电流及电源电流都是一致的。②各电阻的电压和等于总电压。③各电阻之和等于总电阻。

（2）限流电路。限流电路和分压电路在功能上具有明显的区别，其对电路的电流进行了限制，通过调节滑动变阻器，可以实现定值电阻电流的变化。由于两种电路的器材使用一致，所以区别就在于变阻器的具体接法上。在限流电路中，滑动变阻器和定值电阻是并联的，通过调节滑动变阻器的接入阻值，可以实现定值电阻电路中电流的改变，限流电路的常规接入法如图2所示。

由图2可知，限流电路和分压电路的明显区别就是滑动变阻器的接法。根据限流电路的接法，定值电阻的阻值较小，滑动变阻器首先处于最大阻值处，通过逐步调节使其达到合理状态。限流电路和分压电路设计的基本思想存在着明显区别，效用也存在较大差异。分压电路有更强的调节能力，而限流电路则有更小的电能损耗。在不同的实验环境中，这两种电路都可以发挥其显著效用，要根据实际情况进行合理选择。

三、基本原则

1.安全性原则

即实验过程中，不产生由于器材或装置选择不当而使仪器发生损坏等不良后果。在电学实验中，主要表现在电流表、电压表使用中，正、负接线柱不能接反；各电表的读数不能超过其量程，电阻类元件的电流不能超过其最大允许电流等；电源的最大输出电流不超过其额定电流等。

2.方便性原则

所谓方便性原则，就是在保证实验能够顺利进行的条件下（安全性、适用性符合要求），如何恰当地选择器材或实验装置使实验操作方便易行。这一原则在电学实验中也很突出，主要表现在滑动变阻器的选择、分压电路与限流电路的选择等。

3.准确原则

准确原则就是电学实验的数据和结果应当尽量保持精准，最大程度地降低实验误差。在物理电学实验中，准确原则也是其他类型实验的基本要求之一。准确原则主要涉及实验器材选择的准确性和实验线路选择的准确性两个部分。一般情况下，为了确保实验的准确性，可以根据电学实验给出的已知条件，对电流、电压等进行粗略估算，再根据估算结果选择适当的实验器材和电路。

四、结语

随着社会对人才的要求不断提高，高中物理学科考试内容变化大，但都来源于物理教材当中，而对其创新，对我们高中生的综合实践提出更高的要求。作为高中重要的学科，物理对我们的实践、探究等能力要求较高。物理实验是培养动手能力的重要手段，是将课堂所学知识付诸实践的重要机会。为此，探究提高物理实验的有效手段尤为重要。

参考文献：

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