难点9____滑动变阻器应用分析

难点9 滑动变阻器应用分析图9-1滑动变阻器是电学实验中常用的仪器，近几年高考电学设计性实验命题对其应用多次直接或渗透考查.如何选择滑动变阻器的接法设计控制电路仍是历届考生应考的难点.难点磁场1.如图9-1所示，滑动变阻器电阻最大值为R，负载电阻R1=R，电源电动势为E,内阻不计.（1）当K断开，滑动头c移动时，R1两端的电压范围是多少？（2）当K接通，滑动头c移动时，R1两端的电压范围是多少？（3）设R的长度ab=L,R上单位长度的电阻各处相同，a、c间长度为x，当K接通后，加在R1上的电压U1与x的关系如何？2.用伏安法测金属电阻Rx（约为5 ）的值，已知电流表内阻为1 ,量程为0.6 A,电压表内阻为几k，量程为3 V，电源电动势为9 V，滑动变阻器的阻值为06，额定电流为5 A，试画出测量Rx的原理图.案例探究例1用伏安法测量某一电阻Rx阻值，现有实验器材如下：待测电阻Rx（阻值约5 ,额定功率为1 W）；电流表A1（量程00.6 A,内阻0.2 ）;电流表A2（量程03 A，内阻0.05 ）;电压表V1（量程03 V，内阻3 k）;电压表V2（量程015 V，内阻15 k）;滑动变阻器R0（050 ）,蓄电池（电动势为6 V）、开关、导线.为了较准确测量Rx阻值，电压表、电流表应选_，并画出实验电路图.命题意图：考查正确选择实验仪器及据实验原理设计合理电路的实验能力.B级要求. 错解分析：没能据安全性、准确性原则选择A1和V1，忽视了节能、方便的原则，采用了变阻器的分压接法.解题方法与技巧：由待测电阻Rx额定功率和阻值的大约值，可以计算待测电阻Rx的额定电压、额定电流的值约为U=2.2 V,I=0.45 A.则电流表应选A1，电压表应选V1.图9-2又因=24.5 Rx，则电流表必须外接.因为滑动变阻器的全阻值大于被测电阻Rx，故首先考虑滑动变阻器的限流接法，若用限流接法，则被测电阻Rx上的最小电流为Imin=0.11 AI额，故可用限流电路.电路如图9-2所示.锦囊妙计图9-3一、滑动变阻器的限流接法与分压接法的特点图12-3所示的两种电路中，滑动变阻器（最大阻值为R0）对负载RL的电压、电流强度都起控制调节作用，通常把图9-3（a）电路称为限流接法，图9-3（b）电路称为分压接法.负载RL上电压调节范围（忽略电源内阻）负载RL上电流调节范围（忽略电源内阻）相同条件下电路消耗的总功率限流接法EULEILEIL分压接法0ULE0ILE（IL+Iap）比 较分压电路调节范围较大分压电路调节范围较大限流电路能耗较小其中，在限流电路中，通RL的电流IL=，当R0RL时IL主要取决于R0的变化，当R0RL时，IL主要取决于RL，特别是当R0R0Rap,所以RL与Rap的并联值R并Rap，而整个电路的总阻约为R0，那么RL两端电压UL= IR并=Rap，显然ULRap,且Rap越小，这种线性关系越好，电表的变化越平稳均匀，越便于观察和操作.（3）若采用限流接法，电路中实际电压（或电流）的最小值仍超过RL的额定值时，只能采用分压接法.2.下列情况可选用限流式接法（1）测量时电路电流或电压没有要求从零开始连续调节，只是小范围内测量，且RL与R0接近或RL略小于R0，采用限流式接法.（2）电源的放电电流或滑动变阻器的额定电流太小，不能满足分压式接法的要求时，采用限流式接法.图94（3）没有很高的要求，仅从安全性和精确性角度分析两者均可采用时，可考虑安装简便和节能因素采用限流式接法.歼灭难点训练1.在如图所示9-4所示电路中，当变阻器R3的滑动头P向b端移动时A.电压表示数变大，电流表示数变小B.电压表示数变小，电流表示数变大C.电压表示数变大，电流表示数变大D.电压表示数变小，电流表示数变小图9-52.如图9-5所示，当变阻器R2的触头P向右滑动时，有A.电容器C内电场强度增大 B.电压表示数增大C.R1上消耗的功率增大D.电源输出的功率一定增大图9-63.如图9-6所示电路中，电源电动势为E,内电阻为r,R1和R2为定值电阻，R3为可变电阻，当R3的滑动头P由a向b端滑动过程中，电压表V1、V2和电流表A1、A2的读数如何变化？4.将量程为100A的电流表改装成量程为1 mA的电流表，并用一标准电流表与改装后的电流表串联，对它进行校准.校准时要求通过电流表的电流能从零连续调到1 mA，试按实验要求画出电路图.图9-75.如图9-7所示，电源电动势E=12V,内阻r= 0.5,R1=2,R2=3,滑动变阻器的总电阻R0=5,试分析：在滑动片K从a端移至b端的过程中，电流表A的示数如何变化?6.用伏安法测量一个定值电阻的器材规格如下：待测电阻Rx（约100 ）;直流电流表（量程010 mA、内阻50 ）;直流电压表（量程03 V、内阻5 k）;直流电源（输出电压4 V、内阻不计）；滑动变阻器（015 、允许最大电流1 A）；开关1个，导线若干.根据器材的规格和实验要求画出实验电路图.参考答案：难点磁场1.（1）U1E （2）0U1E（3）U1=IR并，R并=,I= 得：U1=2.如图91 图91 图92歼灭难点训练1.B 2.A、B3.V1示数减小 V2示数增加 A1示数增大 A2示数减小4.如图925.电流表示数由大变小，然后由小变大.6.用伏安法测量电阻有两种连接方式，即电流表的内接法和