蔡明果

【摘 要】高中電學(xué)實(shí)驗(yàn)是高考的一大重點(diǎn)內(nèi)容，也是高中學(xué)習(xí)的難點(diǎn)所在，難住了許多同學(xué)。本文根據(jù)個(gè)人學(xué)習(xí)中的問題和其他同學(xué)的普遍反映，通過與老師進(jìn)行溝通并仔細(xì)分析教材及參考書，總結(jié)整理了電學(xué)實(shí)驗(yàn)中的一些基本知識(shí)和重點(diǎn)難點(diǎn)，希望這些個(gè)人整理總結(jié)能對(duì)同學(xué)們記憶理解電學(xué)實(shí)驗(yàn)、進(jìn)而成功應(yīng)對(duì)高考的挑戰(zhàn)有所幫助。同時(shí)整理了電學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的一般過程，希望能幫助其他同學(xué)明確實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的思路，理解實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，在解題中靈活運(yùn)用。

【關(guān)鍵詞】高中實(shí)驗(yàn)；電路知識(shí)；電路設(shè)計(jì)

引言

高中電學(xué)實(shí)驗(yàn)是同學(xué)們較難掌握的一系列知識(shí)點(diǎn)。很多同學(xué)反映由于知識(shí)結(jié)構(gòu)不清晰，對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)的把握不到位，往往對(duì)于老師講過的內(nèi)容不能形成一個(gè)系統(tǒng)整體的認(rèn)識(shí)，而對(duì)其中需要注意的細(xì)節(jié)問題又經(jīng)常做不到全面考慮，導(dǎo)致理論知識(shí)不清晰，實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和操作就不容易把握。因此，學(xué)習(xí)理解電路設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)要從練習(xí)掌握必要的知識(shí)，熟悉常見問題，關(guān)注實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的思路和步驟入手。在諸多電學(xué)實(shí)驗(yàn)中，電阻的測(cè)量是一個(gè)主要實(shí)驗(yàn)方面，下面就舉例陳述測(cè)量電阻中的一些知識(shí)問題。

1.電路實(shí)驗(yàn)需要的基本知識(shí)

1.1選擇合適的元件

在進(jìn)行電路實(shí)驗(yàn)的過程中，首先要選擇適合的元件，其中包括元件的量程、型號(hào)。主要是電源和電表的選擇，電源和電表的量程選擇首先考慮要大于電路的最大電流或電壓，然后在不超過量程的前提下，盡量選擇小量程以提高精確度。

1.2準(zhǔn)確把握各個(gè)電路元件的使用方法和規(guī)則

電表的讀數(shù)是一個(gè)易錯(cuò)點(diǎn)，因其表盤的特殊性，兩個(gè)量程的讀數(shù)在同一表盤上，在讀數(shù)時(shí)容易看錯(cuò)量程和估讀值?；瑒?dòng)變阻器的使用也需要注意，下面兩個(gè)加上面一個(gè)接線柱是分壓接，一下一上是限流接，分壓時(shí)使用的是全部電阻，限流時(shí)只使用部分電阻，其余是閑置的。而由于電流表的分壓作用和電壓表的分流作用，電表的讀數(shù)并不總是準(zhǔn)確的，在不可避免的誤差前，我們需要通過計(jì)算分析，選擇誤差產(chǎn)生較小的方案，于是電流表什么時(shí)候需要外接，什么時(shí)候需要內(nèi)接，都需要具體分析。在待測(cè)電阻阻值遠(yuǎn)小于電壓表的內(nèi)阻阻值時(shí)，可以忽略電壓表的分流作用，選擇電流表外接電路，而在待測(cè)電阻阻值遠(yuǎn)大于電流表內(nèi)阻時(shí)，電流表的分壓作用就可以忽略，于是選擇電流表內(nèi)接電路。

1.3熟悉電路構(gòu)成，加強(qiáng)對(duì)特殊電路的記憶與理解

伏安法測(cè)電阻的電路是非常重要的一個(gè)知識(shí)點(diǎn)，其中涉及分壓電路的選擇和使用。這里展開分壓式的適應(yīng)情況和不適情況，一般來說，限流式電路更為簡(jiǎn)單有效，而分壓式電路誤差更小，用途更廣，在一些特定情況下必須要選擇分壓式電路設(shè)計(jì)。必須選擇分壓式電路的情況有：當(dāng)要求電路中的電壓或電流從0變化時(shí)；當(dāng)待測(cè)電阻的估計(jì)值遠(yuǎn)大于滑動(dòng)變阻器的最大量程時(shí)；當(dāng)限流的最小值仍大于待測(cè)電阻的額定最大值時(shí)。在這些情況下都是必須選擇分壓式。而在沒有這些特殊要求時(shí)，一般來說限流分壓都是可以選擇的。

1.4常用測(cè)量方法

測(cè)電阻的常用方法主要有：歐姆表，替代法，伏安法，比例法，半偏法等。歐姆表是最直接的方法，在多個(gè)電阻的測(cè)量中最常用。替代法也是很有效的一種方法，基本思想是等效替代，可以采用電流等效也可以采用電壓等效原則，在有合適電阻箱的情況下可以很容易測(cè)量出電阻值。伏安法是最常用最重要的一種方法，原理是歐姆定律，這種方法可以有多種變式，如可以選擇限流法和分壓法電路，在只有一個(gè)電表時(shí)，可以用標(biāo)準(zhǔn)電阻代替，如果已知了電表內(nèi)阻，還可以把電流表當(dāng)做電壓表使用，把電壓表當(dāng)做電流表使用而只需進(jìn)行一些簡(jiǎn)單變式計(jì)算。比例法的思想在許多地方都有應(yīng)用，如曹沖稱象，原則是在已知標(biāo)準(zhǔn)量的情況下，找出待測(cè)量與標(biāo)準(zhǔn)量之間的比例關(guān)系，就可以得出待測(cè)量的具體數(shù)值。

2.電路設(shè)計(jì)的一般思路

2.1確定實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

在實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)前，前提是首先確定實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?shí)驗(yàn)?zāi)康慕o了設(shè)計(jì)者一個(gè)目標(biāo)和方向，更是檢驗(yàn)實(shí)驗(yàn)是否成功的對(duì)照標(biāo)準(zhǔn)，沒有目的的實(shí)驗(yàn)是沒有意義的。

2.2選擇設(shè)計(jì)方案

根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康模罁?jù)相關(guān)的物理知識(shí)選擇實(shí)驗(yàn)方案并作出原理結(jié)構(gòu)圖。在設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案的過程中要進(jìn)行相關(guān)的計(jì)算分析，這些對(duì)于電路的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，元件的選擇都是必要的。包括電流表應(yīng)設(shè)計(jì)內(nèi)接還是外接，滑動(dòng)變阻器應(yīng)采取分壓式接法還是限流式接法，電路結(jié)構(gòu)原理選擇伏安法還是半偏法等等。

2.3選擇合適的實(shí)驗(yàn)器材

確定了實(shí)驗(yàn)的目的和方案，就可以依據(jù)計(jì)算和設(shè)計(jì)方案進(jìn)行器材的選擇了。器材的選擇要遵循幾個(gè)原則，分別為安全性原則，準(zhǔn)確性原則，操作實(shí)用性原則。安全原則主要是避免燒毀現(xiàn)象，需要考慮到哪些部分可能會(huì)出現(xiàn)燒毀現(xiàn)象，一般最主要的是看量程和電路結(jié)構(gòu)的合理性。準(zhǔn)確性原則是為了保證實(shí)驗(yàn)結(jié)果的最大可靠性，盡量減少實(shí)驗(yàn)器材引起的誤差，包括選擇更精確的量程電表。操作實(shí)用性原則是指實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案需要考慮實(shí)際操作，如滑動(dòng)變阻器的選擇中，當(dāng)使用限流式電路時(shí)，滑動(dòng)變阻器的一部分是使用不到的，這時(shí)候如果選用不適合的滑動(dòng)變阻器，就會(huì)出現(xiàn)電阻變化不易控制的問題，這種問題在設(shè)計(jì)方案時(shí)是不需要考慮的，但在器材選擇中就需要注意了。

3.結(jié)束語

電路實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)是對(duì)于電學(xué)知識(shí)的一種檢驗(yàn)也是一種深化。實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的前提是知識(shí)的掌握，而設(shè)計(jì)的成功需要同學(xué)們?cè)陬^腦中形成一個(gè)清晰的知識(shí)脈絡(luò)。實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)是對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)的一個(gè)整體反映，設(shè)計(jì)的思路是來源于知識(shí)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的。正如你需要了解電路結(jié)構(gòu)和原理，才能去選擇合適的方法，你能夠計(jì)算出測(cè)量的理論數(shù)值，才能夠去選擇合適的實(shí)驗(yàn)器材。因此，實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)首先要扎實(shí)知識(shí)基本功，這一點(diǎn)是同學(xué)們進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的過程中需要時(shí)刻牢記的。

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