湯 從

(安徽省滁州市明光明光中學,安徽 滁州 239400)

高中物理電學實驗中的電路設(shè)計

湯 從

(安徽省滁州市明光明光中學,安徽 滁州 239400)

應試教育高中階段高中物理是其中重要的一門學科，而電學知識又是高中物理考試的重點，然而在電學實驗學習中電路設(shè)計的學習給學生帶來了很大的困惑，因此高中物理電學實驗中如何進行電路設(shè)計，是學生學好電學部分的關(guān)鍵.

高中物理；電學實驗；電路設(shè)計

一、基本知識

1.元件的選擇

電學實驗中，元件的選擇十分重要，它關(guān)乎著電路是否能設(shè)計成功.首先應該選擇合適的電源，在選擇時一定要考慮符合電路設(shè)計的電流值，其次還要對電表進行選擇，盡量選擇更貼近自己需要的量程，保證設(shè)計的精確性.還要選擇適合電路的元件的型號等，將這些問題都進行全面考慮才能保證實驗的進行.

2.了解元件的使用方法

電路設(shè)計中存在許多電路元件，要想電學實驗能順利的進行，就必須了解各種電路元件的使用方法和使用規(guī)則.例如電表，電表上顯示兩個數(shù)值，如果不提前進行了解很容易將數(shù)值弄混.造成實驗結(jié)果的錯誤.因此電學實驗中電路設(shè)計時一定要先弄清電路元件的使用方法，才能保障實驗的進行.

3.熟悉電路構(gòu)成，加強對特殊電路的記憶與理解

電學實驗中有許多特殊的電路，如果內(nèi)心沒有一個完整的電路構(gòu)成圖，在遇到這些特殊電路時，就沒有辦法將實驗順利開展下去.因此在實驗前一定要加強對電路構(gòu)成的設(shè)計.

二、電路設(shè)計的原則

1、整體性原則

在電路設(shè)計時不能將每一部分分開設(shè)計，電路的各個部分的關(guān)聯(lián)性都很強，必須以整體性的原則進行設(shè)計，電流、電壓的選擇等都是根據(jù)電路的整體方案進行選擇的.

2、優(yōu)化原則

電路設(shè)計不是一個簡單的電學實驗，它有龐大的系統(tǒng)性，在這個系統(tǒng)里又有許多小系統(tǒng)，這樣才能形成一個完整的電路，電路設(shè)計時或多或少都會有一定的問題存在，出現(xiàn)這些問題不能視而不見，要將問題進行整合，拿出一套合理的改進方案，將電路設(shè)計達到最佳的設(shè)計效果.

3、功能性原則

電學實驗電路設(shè)計不是讓學生完成一個簡單的實驗，目的是為了讓學生通過電路設(shè)計來掌握一定的學習技能，這才是進行電路設(shè)計最終要完成的目標，所以在電路設(shè)計上一定要考慮它的功能性.

三、電路設(shè)計的方法

1.明確實驗目的

所有的實驗設(shè)計都有一個設(shè)計目的，為了達到這個目的才來進行實驗操作，電路設(shè)計前也應該如此，首先要設(shè)定一個實驗的目標，然后再進行實驗，實驗結(jié)束后來看看自己的實驗結(jié)果是否達到了設(shè)計目的，才能從中分析思路找到設(shè)計的缺陷，從而進行改進.

2.選擇實驗器材

實驗設(shè)計除了理論的知識還需要實驗器材的支撐，我們明確了實驗的目的后就要進行實驗器材的選擇，選擇時一定要配合自己的設(shè)計目標，盡可能的保證實驗器材對實驗帶來的誤差影響，選擇最適宜的器材將誤差降到最低.選擇器材時還要考慮器材的操作性是否適用于自己的實驗設(shè)計中，避免在進行實驗時造成實驗失敗.在器材選擇上最應該注意的就是器材的安全性，由于電路設(shè)計的復雜性往往會由于器材的選擇不當造成電路燒毀，因此在器材的選擇上這些問題都應該被注意.

3.選擇設(shè)計方案

電路設(shè)計是一種靈活的設(shè)計，不同的方案可以有不同的設(shè)計效果，實驗目的、實驗器材確定后根據(jù)這些內(nèi)容來進行分析選擇一些適宜的電路設(shè)計方案，將它們整理出來，繪制成設(shè)計圖，結(jié)合學過的理論知識加以比較選擇最適宜的設(shè)計方案.包括電流表應設(shè)計內(nèi)接還是外接，滑動變阻器應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.保證電路的設(shè)計方案能順利的運用在電學實驗中.

4.簡化電路方程

電路設(shè)計中有許多的電路方程，它們是非常復雜的，但是在電路設(shè)計時還必須要用到，如果不將其進行簡化在設(shè)計的過程中就會遇到許多麻煩，不僅會對電路的結(jié)構(gòu)產(chǎn)生較大的影響，還有可能造成電路系統(tǒng)紊亂，所以在進行電路設(shè)計前要在合理的范圍內(nèi)將復雜的電路方程簡化，保證電學實驗的有效進行.

5.電路設(shè)計案例分析

在描繪標有“2.5V0.3A”字樣小燈泡的伏安特性曲線實驗中，使用3V干電池和滑動變阻器進行供電.該實驗本就要求小燈泡兩端的電壓從零起調(diào)，所以也只能是選用分壓接法進行供電.只是在滑動變阻器的阻值選擇上，考慮到燈泡正常發(fā)光時的電阻為12.5Ω，因此最好是選用實驗室配備的5Ω或10Ω的滑動變阻器.電路實驗設(shè)計題其設(shè)計思路、方法一般都來源于教材，要求用學過的物理知識、原理、實驗思路、方法設(shè)計出合理的方案.因此在教學中或者復習過程中要特別注意對所學過電學實驗問題的多種方法、遠離的優(yōu)劣、電路聯(lián)接式的選擇方法以及有關(guān)的實驗注意事項進行歸納總結(jié).從中體會多種方法的優(yōu)劣，養(yǎng)成發(fā)散性思維的好習慣，才能比較順利完成實驗設(shè)計問題.

高中物理電學實驗電路設(shè)計學習起來雖然復雜，但是如果方法得當，進行實驗前考慮的全面，在進行電路設(shè)計時就會相對簡單些.高中生進行實驗是對學生的理論知識及動手能力的考察，教師在學生的操作過程中也要加以指導幫助學生實驗的誤差變小，安全性提高，學生才能更好的將電學知識運用到考試中和實際生活中.

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[5]張陽.高中物理電學虛擬實驗室中操作診斷研究[D].東北師范大學，2013.

[責任編輯：閆久毅]

2017-05-01

湯從(1984.11-)，男，皖宿州泗縣，中教二級，本科，從事物理學.

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