高中物理电学实验，是理科综合中最令人头疼的一道题，而电学中的【实验设计】，就更是令人望而生畏，所以这一道题，是绝大部分同学容易丢分的题目，但这个实验设计，就真的那么难吗？
其实不然，之所以觉得难，是因为没有掌握住方法，一旦掌握住了诀窍，就会轻松解决！经过多年研究，我总结出了【电学实验设计秘笈】。本文将为你详细解析。当你看了文章之后，你会感到豁然开朗，一切原来是这么简单！
— — — —【电学实验设计秘笈】— — — —
一、实验设计的原理设计的原理就是部分电路欧姆定律 R=U/I , 或者闭合电路欧姆定律E=U+Ir，优先选用部分欧姆定律。
一般的实验设计都是围绕如何“测电阻”来设计的，这个电阻可以是固定电阻，可以是电流表的内阻；可以是电压表的内阻。但用的方法一般都是“伏安法”。即R=U/I 。下面以测电流表的内阻为例，来详细讲述设计秘笈。
二、实验设计的基本原则遵循安全、准确、简单、最优的原则。
就是不能烧毁电表，尽量准确、设计尽量简单，如果两个电路都可以测出来，那么最简单的那个设计电路是正确的，或者是最容易操作的设计是正确的，两个方案最优的就是答案。
三、设计基本思路：
【设计测电流表内阻的步骤】：首先明确一点，不能用欧姆表直接测量电流表的内阻，因为欧姆表内有电池，会超过电表的量程，烧毁电表，还有一个原因就是欧姆表只能粗略的测量，误差较大，一般设计电路都不会让用欧姆表测量，只有用下面的设计方案。
要测量电流表内阻，根据R=U/I 得，需要测出U和 I，由于电流表可以读出自己的电流，所以只需要设计如何测出它的电压就可以了。具体步骤如下：
1、直接用电压表与其并联测出电压，表达式：R=U/I 。但前提条件是量程要合适。什么情况下量程合适？这是最关键的，就是电表的读数至少大于电表量程的1/3，这个需要估算得出。怎么估算？用U=Ig·R内，来估算待测电流表的最大电压是否大于所选电压表量程的三分之一 。
2、用电流表当电压表用，表达式：RA1=IA2R2/IA1 ，
前提条件是电流表的内阻要已知，并且读数＞1/3量程。什么是已知？就是电表后边括号里说的内阻是”
约“100欧，或是”为“100欧，如果是”约“，就是个未知数，只能估算用。
3、串联一个定值电阻R0”改装成电压表“，表达式：RA1=IA2(RA2+R0 )/IA1
前提条件是改装电表的内阻要已知，改装后读数＞1/3量程。如果题中想让你改装电压表，则待内阻与定值电阻的总和有个特点，就是它们的电阻之和是整数千或者整数百，就是100,200,300欧，或者1000,2000,3000欧。这是改装电压表的特点，改装电流表则没有这个特点。
如果第一个方案不成立，第个二和第三方案可以不按顺序选取。
测电流表内阻，方案三
4、用定值电阻R0与其并联或串联，来间接的求出电压。如果前三种方案均不成立，就要用到这种方案。
[总结]：设计时按照顺序进行，一般情况下，这四种方案最终一定能设计成功。 需要注意的一定要估算各个电表的读数，看是否大于电表量程的三分之一，因为这个最容易忽视。【推广】：
1）测量电压表的内阻，步骤与上面方法类似，只不过要围绕如何测电流来设计。2）测固定电阻，则既要设计如何测出电压，还要设计如何测出电流。3）测量电源的电动势和内阻，选择电压表和电流表时，方法与上面所讲类似。四、控制电路如何设计?
就是滑动变阻器是接成分压电路，还是接成限流电路？
方法就是：
滑动变阻器电阻比待测电阻小的，采用分压接法，即（小滑分压）；但是滑动变阻器大的也不一定限流。因为有三种情况必须采用分压电路：
1、要求电压从0开始变化，一般给出表格，要求画出U-I图像的；2、如果串联进去采用限流接法，最小电流仍然超过电流表量程的，这样会烧毁电流表，所以就不能采用限流解法，必须采用分压接法，因为分压可以从0开始变化。3、如果串联限流接法，调节滑动变阻器，不起什么作用，就不能采用限流接法。比如:待测电阻10000欧姆，滑动变阻器10欧姆，调节滑动变阻器就起不到什么作用，对电流表、电压表的读数影响不大，不能用。也就是符合”小滑分压“的原则。——----——---——----————---——---——--————--
五、如何选择电表？
遵循安全性原则和准确性原则。既不能超过电表的量程，也不能让读数小于三分之一。
可以根据电动势除以电阻来估算出电路中的电流大约多大，进而选择电流表。
六、如何选择滑动变阻器？阻值小的滑动变阻器，采用分压接法，就是小滑分压；大的也不一定限流，看情况。
限流时要方便调节，比如，估算出电路的大约阻值10欧姆左右，用1000欧的滑动变阻器就没法调节，因为它只用到1/10的电阻，不好调节。
七、安培表内外接法的选择阻值大的电阻采用内接法较为准确，阻值小的电阻采用外接法较为准确。即大内偏大，小外偏小。或者说成”大内小外“。如果Rx > √ RARv ,则是大电阻，八、分压、限流电路如何选择？根据所给器材和要求，采用合理电路。比如小滑分压，但必须采用分压电路的三种情况要记住。————------———----——----——-——--——--——-
【例题1】现在要准确测量一个未知电阻Rx的阻值，有以下器材供选取；
A.待测电阻，Rx(约10KΩ)；
B.电流表A(3A,内阻约0.1欧）；
C.电压表V1(量程3V，内阻r1=3KΩ）;
D.电压表V2(量程15V，内阻 r2 约6KΩ）;
E.直流电源E(电动势12V,内阻约2Ω）；
F.滑动变阻器R1（10Ω，额定电流3A)；
G.开关导线若干；
请设计画出测量Rx的电路图。
[解析]：要测出电阻Rx ,需要根据R=U/I计算得出，需选出电压表和电流表。电流表只有一个，但能否可用，要看实际电流的读数是否大于1/3量程，估算电流I=E/Rx=1.2mA,远远小于电流表的量程3A,所以电流表不能用；
电流表不能用，就要考虑能否用电压表当作电流表用，条件是内阻知道，正好有一个电压表V1，内阻已知，但还要估算看量程合适否？电压表的电流，I=3V/3KΩ=1mA，与估算的电路中的电流1.2mA差不多。所以可以用V1当电流表用。
现在还需要一个电压表测电压，正好还剩一个电压表V2，但能否可用？还要看读数是否大于三分之一量程。将Rx与V1串联，可以估算出他俩的电压大约是12V，所以电压表V2可以用。
如何选器材以及测量电路已经完成，现在要确定滑动变阻器的分压限流解法，看滑动变阻器的阻值，只有10欧姆，很小，所以采用小滑分压，接成分压电路。电路图设计如下。
【举一反三】：现在要准确测量电压表V1的阻值，有以下器材供选取；
A.待测电压表V1(量程3V，内阻约几KΩ）;
B.电压表V2(量程15V，内阻 约几十KΩ）;
C.电流表A (3A,内阻约0.1欧）；
D.定值电阻，R1( 3.0KΩ)；
E.直流电源E(电动势6V,内阻不计）；
F.滑动变阻器R（0-200Ω，额定电流3A)；
G.开关导线若干；
请设计画出测量Rx的电路图。
——-——------———----————------————---——--
【答案]、设计图如下
实验设计方案四
测电流表内阻，方案二
测电流表内阻，方案一
