高中电学实验中电路设计的分析与探讨

【前言】高中电学实验中电路设计的分析与探讨由文秘帮小编整理而成，但愿对你的学习工作带来帮助。1.1选择合适的元件 在进行电路实验的过程中，首先要选择适合的元件，其中包括元件的量程、型号。主要是电源和电表的选择，电源和电表的量程选择首先考虑要大于电路的最大电流或电压，然后在不超过量程的前提下，尽量选择小量程以提高精确度。 1.2准确把握各个电路元件...

【摘 要】高中电学实验是高考的一大重点内容，也是高中学习的难点所在，难住了许多同学。本文根据个人学习中的问题和其他同学的普遍反映，通过与老师进行沟通并仔细分析教材及参考书，总结整理了电学实验中的一些基本知识和重点难点，希望这些个人整理总结能对同学们记忆理解电学实验、进而成功应对高考的挑战有所帮助。同时整理了电学实验设计的一般过程，希望能帮助其他同学明确实验设计的思路，理解实验设计，在解题中灵活运用。

【关键词】高中实验；电路知识；电路设计

引言

高中电学实验是同学们较难掌握的一系列知识点。很多同学反映由于知识结构不清晰，对基础知识的把握不到位，往往对于老师讲过的内容不能形成一个系统整体的认识，而对其中需要注意的细节问题又经常做不到全面考虑，导致理论知识不清晰，实验设计和操作就不容易把握。因此，学习理解电路设计实验要从练习掌握必要的知识，熟悉常见问题，关注实验设计的思路和步骤入手。在诸多电学实验中，电阻的测量是一个主要实验方面，下面就举例陈述测量电阻中的一些知识问题。

1.电路实验需要的基本知识

1.1选择合适的元件

在进行电路实验的过程中，首先要选择适合的元件，其中包括元件的量程、型号。主要是电源和电表的选择，电源和电表的量程选择首先考虑要大于电路的最大电流或电压，然后在不超过量程的前提下，尽量选择小量程以提高精确度。

1.2准确把握各个电路元件的使用方法和规则

电表的读数是一个易错点，因其表盘的特殊性，两个量程的读数在同一表盘上，在读数时容易看错量程和估读值。滑动变阻器的使用也需要注意，下面两个加上面一个接线柱是分压接，一下一上是限流接，分压时使用的是全部电阻，限流时只使用部分电阻，其余是闲置的。而由于电流表的分压作用和电压表的分流作用，电表的读数并不总是准确的，在不可避免的误差前，我们需要通过计算分析，选择误差产生较小的方案，于是电流表什么时候需要外接，什么时候需要内接，都需要具体分析。在待测电阻阻值远小于电压表的内阻阻值时，可以忽略电压表的分流作用，选择电流表外接电路，而在待测电阻阻值远大于电流表内阻时，电流表的分压作用就可以忽略，于是选择电流表内接电路。

1.3熟悉电路构成，加强对特殊电路的记忆与理解

伏安法测电阻的电路是非常重要的一个知识点，其中涉及分压电路的选择和使用。这里展开分压式的适应情况和不适情况，一般来说，限流式电路更为简单有效，而分压式电路误差更小，用途更广，在一些特定情况下必须要选择分压式电路设计。必须选择分压式电路的情况有：当要求电路中的电压或电流从0变化时；当待测电阻的估计值远大于滑动变阻器的最大量程时；当限流的最小值仍大于待测电阻的额定最大值时。在这些情况下都是必须选择分压式。而在没有这些特殊要求时，一般来说限流分压都是可以选择的。

1.4常用测量方法

测电阻的常用方法主要有：欧姆表，替代法，伏安法，比例法，半偏法等。欧姆表是最直接的方法，在多个电阻的测量中最常用。替代法也是很有效的一种方法，基本思想是等效替代，可以采用电流等效也可以采用电压等效原则，在有合适电阻箱的情况下可以很容易测量出电阻值。伏安法是最常用最重要的一种方法，原理是欧姆定律，这种方法可以有多种变式，如可以选择限流法和分压法电路，在只有一个电表时，可以用标准电阻代替，如果已知了电表内阻，还可以把电流表当做电压表使用，把电压表当做电流表使用而只需进行一些简单变式计算。比例法的思想在许多地方都有应用，如曹冲称象，原则是在已知标准量的情况下，找出待测量与标准量之间的比例关系，就可以得出待测量的具体数值。

2.电路设计的一般思路

2.1确定实验目的

在实验设计前，前提是首先确定实验目的。实验目的给了设计者一个目标和方向，更是检验实验是否成功的对照标准，没有目的的实验是没有意义的。

2.2选择设计方案

根据实验目的，依据相关的物理知识选择实验方案并作出原理结构图。在设计实验方案的过程中要进行相关的计算分析，这些对于电路的结构设计，元件的选择都是必要的。包括电流表应设计内接还是外接，滑动变阻器应采取分压式接法还是限流式接法，路结构原理选择伏安法还是半偏法等等。

2.3选择合适的实验器材

确定了实验的目的和方案，就可以依据计算和设计方案进行器材的选择了。器材的选择要遵循几个原则，分别为安全性原则，准确性原则，操作实用性原则。安全原则主要是避免烧毁现象，需要考虑到哪些部分可能会出现烧毁现象，一般最主要的是看量程和电路结构的合理性。准确性原则是为了保证实验结果的最大可靠性，尽量减少实验器材引起的误差，包括选择更精确的量程电表。操作实用性原则是指实验设计方案需要考虑实际操作，如滑动变阻器的选择中，当使用限流式电路时，滑动变阻器的一部分是使用不到的，这时候如果选用不适合的滑动变阻器，就会出现电阻变化不易控制的问题，这种问题在设计方案时是不需要考虑的，但在器材选择中就需要注意了。

3.结束语

电路实验的设计是对于电学知识的一种检验也是一种深化。实验设计的前提是知识的掌握，而设计的成功需要同学们在头脑中形成一个清晰的知识脉络。实验设计是对基础知识的一个整体反映，设计的思路是来源于知识的网络结构的。正如你需要了解电路结构和原理，才能去选择合适的方法，你能够计算出测量的理论数值，才能够去选择合适的实验器材。因此，实验设计首先要扎实知识基本功，这一点是同学们进行实验设计的过程中需要时刻牢记的。

【参考文献】

[1]王心应.高中物理电学实验中的电路设计分析[J].中学生数理化（教与学），2015-04-20

[2]吕少永.高中物理电学实验器材和电路的选择分析[J].中学课程资源，2015-10-20

[3]吴学先.电学实验电路设计浅谈[J].数理化学习（高中版），2015-08-01