高中物理电学部分的实验器材和电路选择探索

王芳

【摘要】电学部分是高中物理的重要组成环节，不仅比较抽象难懂，而且诸多实验也比较考验学生的动手能力。对电学实验而言，实验器材的选择以及电路选择是最为关键的。只有选择合理的实验器材，得出的实验结果才更加可靠，具有更高的参考价值。本文对高中物理电学实验的器材选择以及电路选择的基本原则做了介绍，详细分析了选择方法。

【关键词】高中物理 电学实验 器材和电路 选择

电学实验是高中物理考试中的必考考点，考查形式开放多样，但又源于电学实验本质基础。因此需要切实掌握电学实验器材和电路的选择原则及方法，并且加以灵活应用，如此才能应对各种形式的电学题目。

一、实验器材和电路选择的基本原则

（一）安全性原则

安全原则是器材选用的最基本原则。在实验过程中因为器材选用出现仪器损毁的情况时有发生。这就要求学生要避免电流表与电压表的正负接线柱接反、各类仪表读数超出量程以及电阻类元件电流超过最大值等不安全情况。

（二）适用性原则

适用性原则就是指电学实验的器材选择必须使用于具体实验，在确保实验顺利进行的前提下，还能保证实验数据精确，实验结果可靠。

比如在进行电阻测量实验时，就可以选用可读变阻器接入电路，通过改变阻值，使被测对象的电压表和电流表读值逐步正大。直到其中一个接近最大值，以便精确电阻的计算结果。

（三）方便性原则

方便性是在实验能够顺利进行的情况下，使实验操作环节尽量简单方便。这就是说实验器材的选用，在符合安全性和适用性的原则下，要尽量简化实验器材的使用操作。比如滑动变阻器的选用，可以根据电路作用分压或者限流，形成两种接线方法。

（四）准确性原则

准确性原则就是指实验结果尽量精准，测量读数误差要小。准确性原则也是所有物理实验的通用原则，只有在準确性原则之下测出的数据，才具备实际参考价值，也可以直接用于相关计算。

二、选择实验器材

（一）选择电源

电源一般需要根据具体的实验要求进行选取，不同的实验内容以及不同的以期设备，对电源的需求都是不一样的。例如，高中物理实验教学中，电火花计时器一般使用220V的交流电源，而打点计时器一般使用4V到6V的低压交流电源，描绘等势线的实验一般选用6V直流电源。由此可见，电源的选用是存在很多区别的，需要根据实际进行合理选取。

（二）选择电流表和电压表

选择电流表需要保障流经电流表的电流不大于电流表量程，电流表两端的电压也不超过电压表量程。在读数过程中，电流表指针能够偏转量程的三分之二最为适宜。电流表和电压表的选择，一般可以根据三个方面的内容来确定。一是电源参数，根据电源的实际参数进行电压表和电流表的选择，测量电动势的实验，如果选择旧电池作为电源，那么使用3V量程的电压表就可以满足实验需求了。其次，实验过程中教师引导引导学生根据电路中存在的最大电流或是电压进行电流表或电压表的选择，这需要根据已知条件对最大电流或电压进行计算，只要测量仪表的量程稍微大于计算值即可。另一方面，根据电气的额定电流或电压来选择，不少仪器都有额定电流或是电压，对其进行测量时，就可以根据额定电流或电压选取量程稍大的器材。

（三）选择滑动变阻器

滑动变阻器在电学实验中使用广泛，可以说是一类必备仪器，能够起到调节电流和电压的作用。选用滑动变阻器时，要对被测对象的电压或电流的变化范围进行计算，确保流经滑动变阻器的电流值不会超出额定值。此外，还需根据实验电路的电源参数，选择阻值变化合适的变阻器。如果变化过快，会给电路的电流以及电压造成较大影响；如果过慢又无法起到明显的调节效果。因此，要结合电源参数选择阻值变化合理的滑动变阻器。

三、选择实验电路

（一）分压电路

分压电路的主要实验器材有电源、开关、定值电阻、滑动电阻、电流表以及电压表。分压电路的接法主要是将滑动电阻和定值电阻进行并联，电流表和定值电阻串联，电压变加在定值电阻两侧，但不包含电流表。具体接法如下图所示。

图1.分压电路接线图

图中a、b为供电电路的输出端，对外供电电压的调节范围是：，电源内阻不计。分压接法一般是在定值电阻的阻值相对滑动变阻器阻值更大时使用。

（二）限流电路

限流电路和分压电路的实验器材完全一样，最大的区别就是两种电路接法的基本理念不同。限流电路是将待测定值电阻和滑动变阻器进行串联，电压表加在待测定值电阻两侧，滑动变阻器和电流表均在外。具体接法如下图所示。

图2.限流电路接线图

图中a、b是供电电路的输出端，其电压调节范围是，不计电源内阻。限流电路一般是在待测定值电阻的阻值小于滑动变阻器阻值时使用。

两种电路的适用条件不一样，其效用也存在一定差异。分压电路的调节能力较强，限流电路的能耗较小，两种电路都可以在各自的适用条件下有效保护电路，因此在实验中需要根据实际进行选择。

结束语：

电学实验是高中物理的重要部分，包含了许多知识重难点，需要花费一定时间对相关知识进行梳理总结，强化学习效果。实验器材和电路的选择要遵循几项基本原则，并结合实际情况，选择合理的设备和电路进行实验。

【参考文献】

[1]王光毅.高中物理电学实验器材和电路的选择[J].物理教学探讨，2010

[2]杨国平.电学实验中器材和电路选择的基本原则及其应用[J].中教研究，2010