Под принципиальной схемой УЭУ понимают представление в той или иной форме идеи реализации учебного физического эксперимента с указанием необходимых для этого приборов и устройств, и их технических параметров. Разработку принципиальной схемы экспериментальной установки можно разбить на два этапа. В ходе первого учитель придумывает (или заимствует) идею эксперимента, а в ходе второго подбирает элементы установки. Чаще всего бывает так, что установка уже описана в готовом виде, т. е. оба этапа выполнил за учителя тот, кто ее придумал. Но квалификация учителя определяется не столько тем, как он умеет провести эксперимент по описанию, сколько тем, как он может создать его самостоятельно.

Такое умение важно при создании принципиально новых экспериментов и при замене вышедшего из строя прибора другим. Учитель, умеющий оценить, какие параметры прибора существенны, сможет заменить тот или иной прибор, ту или иную деталь в установке на аналогичную по основным параметрам. Кроме того, следует помнить, что любое опубликованное описание эксперимента вполне может быть неоптимальным. Даже если у экспериментатора есть все нужные детали, может оказаться, что небольшие (а иногда и большие) изменения в схеме установки сделают ее по каким-то параметрам лучше.

Подбор деталей установки и их согласование представляет, по существу, инженерную задачу. Но учитель не получает специального инженерного образования. Поэтому ему остается полагаться на здравый смысл и на свое знание физики. Кроме того, безусловно, полезным является изучение научно-популярной литературы, посвященной инженерному делу, конструированию и изобретательству. Можно, однако, предложить некоторую схему действий, которая позволит начинающему учителю физики успешно выполнять конструктивную функцию в области применения учебного демонстрационного эксперимента.

При работе любой экспериментальной установки «на выходе» должен проявляться заметный учащимся эффект. Это либо изменение состояния какого-то элемента установки, непосредственно наблюдаемое учащимися (перемещение тел в опытах по механике, изменение цвета и длины проводника  при нагревании его электрическим током и т. д.), либо изменение показаний какого-то индикатора (движение стрелки гальванометра, свечение неоновой лампочки, перемещение светового «зайчика»). Прежде всего следует выбрать такие параметры элементов, чтобы этот эффект был по-настоящему заметным. 

Для убедительной картины изменений стрелка прибора должна перемещаться, по крайней мере, на четверть шкалы, перемещающийся объект - иметь размеры не менее 2см и перемещаться не меньше чем на несколько сантиметров.

Оценить световые или акустические параметры несколько труднее, но можно руководствоваться тем, что глаз человека способен заметить изменение интенсивности света на 1% и его длины волны на 50нм, ухо реагирует на изменение интенсивности звука также на 1% и частоты колебаний на несколько герц.

Учителю следует оценить промежуток времени от начала опыта до момента проявления эффекта. Он не должен быть ни слишком малым, ни слишком большим. В первом случае учащиеся либо ничего не успеют увидеть, либо будут сомневаться в наличии эффекта. Во втором случае опыт затянется, внимание учащихся может быть ослаблено.

Далее важно уяснить, каким законам подчиняется воспроизводимое явление и, что не менее важно, само устройство установки. Так при демонстрации зависимости высоты звука (воспринимаемой нашим ухом) от частоты колебаний звучащего тела применяется генератор электрических колебаний звуковой частоты. Индикаторами этих колебаний являются осциллограф (для визуальной индикации) и громкоговоритель (для преобразования электрических колебаний в звуковые).

Но у школьного звукового генератора три выхода. Один с весьма высоким выходным сопротивлением, второй - со средним, а третий - низкоомный. Входное сопротивление громкоговорителя - единицы Ом. Известно, что максимальная мощность передается в электрической цепи от одного элемента к другому при равенстве выходного сопротивления первого элемента входному сопротивлению второго. Следовательно, громкоговоритель следует подсоединять к низкоомному выходу звукового генератора. Если же подключить его к высокоомному выходу, то большая часть мощности будет бесполезно рассеиваться на выходном сопротивлении генератора, а громкоговоритель будет звучать тихо.

Запись формулы зависимостей, которые интересуют демонстратора, позволяет составить список параметров, определяющих работу установки. Часть из них (выходные параметры) окажется заданной исходя из требований заметности. Другая часть параметров окажется недоступной для варьирования учителем (например, ускорение свободного падения), а вот оставшиеся параметры можно рассчитать и задать, исходя из записанных формул.

Для расчета принципиальной схемы учителю следует знать параметры приборов, имеющихся в кабинете физики. Многие из них можно найти в описаниях приборов, некоторые легко измерить непосредственно. Часть параметров, необходимых для расчетов, можно отыскать в справочной литературе [13].Труднее всего с теми параметрами, которые отсутствуют в справочниках и не поддаются простому измерению.

После этого учитель подбирает или изготавливает удовлетворяющие этим параметрам детали установки. Так при демонстрации учащимся возникновения вихревых токов в проводнике, окружающем область переменного магнитного поля, применяется рамка из комплекта универсального трансформатора, на которой размещена катушка, концы обмотки которой замкнуты на лампочку, играющую роль индикатора.

Если надеть такую катушку на разомкнутый сердечник трансформатора, первичная обмотка которого питается переменным током, то лампочка загорается, убедительно демонстрируя изучаемое явление. Для питания первичной обмотки, если ее образует катушка на 6 В, можно применить имеющийся в кабинетах физики источник питания ВС-24М. У него два выхода - для постоянного и переменного тока. Выход переменного тока легко отрегулировать так, чтобы лампочка светилась достаточно ярко.

Но если дополнить эту демонстрацию второй - показать, что при питании первичной обмотки постоянным током вихревые токи не возникают, лампочка не светится. При переключении проводов, идущих к катушке трансформатора, с выхода переменного тока на выход постоянного обнаруживается свечение лампочки.