高中物理電學(xué)實(shí)驗(yàn)器材和電路選擇思考

郭彥軍

（河北省張家口市張北縣第一中學(xué)）

電學(xué)作為高中物理學(xué)習(xí)中的一個(gè)重要部分，需要對(duì)相關(guān)的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行學(xué)習(xí)，要求教師進(jìn)行相關(guān)的指導(dǎo)，并且要保證實(shí)驗(yàn)的順利進(jìn)行，同時(shí)保證學(xué)生的安全。高中物理的電學(xué)實(shí)驗(yàn)一般還比較簡(jiǎn)單，主要涉及電路的串聯(lián)、并聯(lián)以及電能的轉(zhuǎn)換，整個(gè)過(guò)程中，主要是保證實(shí)驗(yàn)的順利進(jìn)行同時(shí)完成實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)?，F(xiàn)階段對(duì)于電學(xué)實(shí)驗(yàn)器材的選擇和電路選擇是實(shí)驗(yàn)的主要任務(wù)，選擇合適的器材和電路，準(zhǔn)確地完成實(shí)驗(yàn)要求，可以提升學(xué)生對(duì)電學(xué)知識(shí)的掌握，同時(shí)加深對(duì)電學(xué)的理解。對(duì)于電學(xué)實(shí)驗(yàn)器材的選擇和電路選擇主要基于安全、便捷、高效的原則，進(jìn)而完成高中物理電學(xué)實(shí)驗(yàn)。

一、實(shí)驗(yàn)基本器材的選擇

在高中物理電學(xué)實(shí)驗(yàn)中，主要的實(shí)驗(yàn)器材包括：電源、電流表、電壓表以及電阻、開(kāi)關(guān)和滑動(dòng)變阻器的選擇。以下對(duì)相關(guān)的部件選擇進(jìn)行詳細(xì)的分析。

1.電源的選擇

一般實(shí)驗(yàn)的要求電源均為220V的交流電，在使用“電火花計(jì)時(shí)器”時(shí)明確要求使用220V的交流電，而在其他情況下，220V的比較少見(jiàn)，主要是220V的電壓比較危險(xiǎn)，只有在特定情況下才會(huì)使用，在一般的電學(xué)實(shí)驗(yàn)中使用的都是干電池或者蓄電池，一般電壓低于36V，在安全范圍內(nèi)進(jìn)行。比如在繪制電場(chǎng)等勢(shì)線(xiàn)的時(shí)候，采用的就是6V直流電源，根據(jù)實(shí)驗(yàn)繪制出相應(yīng)的等勢(shì)線(xiàn)。通常對(duì)于電流、電阻和電壓的測(cè)量采用的都是低壓電源來(lái)完成實(shí)驗(yàn)。

2.電流表和電壓表的選擇

在學(xué)習(xí)的過(guò)程中有一項(xiàng)需要注意的就是在使用電流表和電壓表的過(guò)程中，實(shí)驗(yàn)時(shí)的電流量不能大于電流表的量程，電壓也不能大于電壓表的量程，否則就會(huì)損毀電壓表和電流表。因此在進(jìn)行電壓表和電流表選擇時(shí)，首先要考慮電流表和電壓表的量程，其次由于電壓表和電流表本身還有內(nèi)阻，所以在進(jìn)行電阻測(cè)量的時(shí)候，需要選用內(nèi)阻小的電表。而且在實(shí)驗(yàn)中需要注意的一點(diǎn)是選用合適的電表進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，電壓太大會(huì)損壞電壓表，太小又表現(xiàn)為電壓表變化得不明顯。電流也一樣，需要在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)之前進(jìn)行準(zhǔn)確的選用和計(jì)算，避免不必要的損失。這些都是基于電表的基本要求進(jìn)行選擇的。

3.開(kāi)關(guān)的選擇

在實(shí)驗(yàn)中一般采用的都是單開(kāi)關(guān)，很少使用雙開(kāi)關(guān)，但是對(duì)于個(gè)別實(shí)驗(yàn)也需要有，所以在進(jìn)行選擇的時(shí)候，對(duì)于單開(kāi)關(guān)的數(shù)量選擇多一點(diǎn)，雙開(kāi)關(guān)的數(shù)量少一點(diǎn)，進(jìn)而更好地解決實(shí)驗(yàn)的相關(guān)問(wèn)題。

4.變阻器的選擇

變阻器分為滑動(dòng)變阻器和定阻器兩種，滑動(dòng)變阻器可以改變電阻，進(jìn)行電阻的大小調(diào)節(jié)，定阻器則不能進(jìn)行大小調(diào)節(jié)。對(duì)于滑動(dòng)變阻器的選擇原則是：在調(diào)節(jié)過(guò)程中電阻的電壓范圍不能超過(guò)整個(gè)電路的電壓范圍，根據(jù)實(shí)驗(yàn)需要準(zhǔn)確地選擇滑動(dòng)變阻器的電阻大小。在一般的實(shí)驗(yàn)中盡量采用阻值小的變阻器。這樣可以避免電壓表和電流表因?yàn)殡娮枳儎?dòng)過(guò)大出現(xiàn)損壞的現(xiàn)象。

二、實(shí)驗(yàn)器材選擇的基本原則

在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中最需要重視的就是安全問(wèn)題，在基于安全原則的基礎(chǔ)上進(jìn)行實(shí)驗(yàn)器材和電路的選擇，除了安全原則之外還包括適用性原則和準(zhǔn)確性原則，以下進(jìn)行詳細(xì)介紹。

1.安全性原則

在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中最主要的就是對(duì)學(xué)生的安全負(fù)責(zé)，常見(jiàn)的安全性問(wèn)題主要是由于儀器的使用不當(dāng)造成的，如接反電源、電壓表和電流表，或者操作不當(dāng)，還有就是學(xué)生在使用電器過(guò)程中出現(xiàn)的誤差以及計(jì)算錯(cuò)誤。這些都需要反復(fù)地強(qiáng)調(diào)和確認(rèn)，避免類(lèi)似的錯(cuò)誤出現(xiàn)。比如，在進(jìn)行電阻的測(cè)量時(shí)，先對(duì)電阻器的阻值進(jìn)行測(cè)試，最方便的辦法就是用電壓表進(jìn)行測(cè)試，之后進(jìn)行估算，再利用電流表進(jìn)行詳細(xì)測(cè)量。

2.適用性原則

適用性原則是基于安全性原則的基礎(chǔ)上進(jìn)行的，選取合適的實(shí)驗(yàn)器材進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，保證實(shí)驗(yàn)的正確進(jìn)行。比如，電壓表和電流表的選用就是要超過(guò)其量程的三分之二，才可以進(jìn)行。一般經(jīng)常會(huì)有給定電流表的范圍，對(duì)實(shí)驗(yàn)器材范圍進(jìn)行選擇的問(wèn)題，這種情況下要根據(jù)所給條件進(jìn)行計(jì)算，得出實(shí)際的量程范圍，然后進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。這一部分相對(duì)來(lái)說(shuō)要求比較高，需要進(jìn)行精確的計(jì)算和估計(jì)。

3.準(zhǔn)確性原則

在高中物理的電學(xué)實(shí)驗(yàn)中，有一部分研究的是能量之間的轉(zhuǎn)換，其中包括電能轉(zhuǎn)換為動(dòng)能，在進(jìn)行這一部分的實(shí)驗(yàn)過(guò)程中要進(jìn)行速度的精確測(cè)量，通過(guò)計(jì)算速度來(lái)計(jì)算電能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能的過(guò)程。這就要求實(shí)驗(yàn)過(guò)程儀器選擇的準(zhǔn)確性和實(shí)驗(yàn)進(jìn)行的準(zhǔn)確性。此外還包括減小實(shí)驗(yàn)誤差，盡可能地精確實(shí)驗(yàn)結(jié)果。根據(jù)以上原則進(jìn)行實(shí)驗(yàn)器材和電路的選擇，保證實(shí)驗(yàn)的高效進(jìn)行。

參考文獻(xiàn)：

［1］王光毅.高中物理電學(xué)實(shí)驗(yàn)器材和電路的選擇［J］.物理教學(xué)探討，2010（8）.

［2］薛錄軍.高中物理電學(xué)實(shí)驗(yàn)器材和實(shí)驗(yàn)電路的選擇［J］.成功（教育），2007（9）.