例谈滑动变阻器的两种接法.doc

例谈滑动变阻器的两种接法山东省邹平县第一中学李进在高考物理实验题中，我们多次考查滑动变阻器的两种接法分压式与限流式。但虽多次考查，仍有很多学生出错。为什么会出现这一现象？ 主要原因是学生没有掌握好两种连接方式的特点及作用，遇到具体问题时不知道该如何连接。一、限流式连接方式的特点滑动变阻器用作限流时，其连接如图1所示。它是把滑动变阻器串联在电路中，用以控制或调节电路中的电流。使用时，连接滑动变阻器的导线应分别接金属杆一端和电阻线圈一端的接线柱。此电路中，待测电阻rx两端电压的调节范围约为erx/（r+rx）和e之间。二、分压式连接方式的特点滑动变阻器用作分压时，其连接如图2所示。它是从滑动变阻器上分出一部电压在待测电阻上。其优点是当它的滑动触头从a端向b端滑动时，待测电阻rx上可分得从零开始连续变化的所需电压（限流式不能），电压的调节范围是0和e之间，比用作限流时调节范围要大。三、两种连接方式的选取在负载电流要求相同的情况下，限流电路中干路电流比分压电路中的干路电流更小，所以限流电路中消耗的总功率较小，电源消耗的电能就较小，这说明限流具有节能的优点。在实际电路设计时应视实验要求灵活选取分压电路或限流电路。（一）分压电路的选取1若实验要求某部分电路的电压变化范围较大，或要求某部分电路的电流或电压从零开始连续可调，或要求多测几组i、u数据，则必须将滑动变阻器接成分压电路。例1测定小灯泡“6v，3w”的伏安特性曲线，要求实验中灯泡两端的电压从零开始连续可调。供选择的器材有：电压表v1（量程6v，内阻20k），电流表a1（量程3a，内阻02），电流表a2（量程06a，内阻1），变阻器r1（ 0100，05a），变阻器r2（020，02a），学生电源e（68v）、开关及导线若干。选择出符合实验要求的实验器材并设计出实验电路。分析：不管是从题中要求灯泡两端电压必须从零开始连续可调的角度考虑，还是从为了最终能较准确画出伏安特性曲线必须多测几组i、u数据的角度考虑，限流电路都难以满足要求，因此必须采用分压电路。实验电路如图3所示。器材包括：电压表v1、电流表a2、变阻器r2、电源、开关及导线。若实验中要用小阻值的滑动变阻器控制大阻值负载，或者题中所给电源电动势过大，尽管滑动变阻器阻值也较大，但总电流大于负载的额定电流值，或总电流大于接入电表的量程，此时的滑动变阻器也应接成分压式电路； 若负载电阻的额定电流不清楚，为安全起见，一般也连成分压电路。例2为了较准确地用伏安法测定一只阻值大约是3k的电阻，备用的器材有：a直流电源，电压12v，内阻不计；b电压表，量程0315v，内阻10k；c电流表，量程0063a，内阻20；d毫安表，量程5ma，内阻200；e、滑动变阻器，阻值050； g、电键及导线若干。试设计出实验电路。分析：本题中，由于待测电阻约为3k，而滑动变阻器控制大阻值负载的情况，因此应将滑动变阻器接成分压电路，否则无法调节负载电阻两端的电压及通过负载电阻的电流的有效变化而造成较大的偶然误差。设计电路如图4所示（ 外接法及电表选取分析略） 。例3用伏安法测一个电阻rx的阻值。提供器材有：待测电阻rx（约5k）、电压表（03v，内阻100k）、微安表（0500a，内阻100）、变阻器（020k）、稳压电源（输出电压15v）。试设计出实验电路。分析：若接成限流电路，电路中最小电流：imin=e/r=15/（5+20）103a=0610- 3a=600a，大于微安表的量程。因此，为了电路安全必须将变阻器接成分压电路，如图2所示。（二）限流电路的选取1一般说来，题目若没有特别的要求，由于限流电路具有节能的优点，并且限流电路的连接较为简便，则优先采用限流接法。由图1和图2不难看出，若用电器正常工作，图2电路中的总电流必然大于图1电路中的总电流，因而图2分压电路消耗的电功率较大。所以，为了节能和电路连接的方便，通常采用限流式接法。2若题目中要用较大阻值的滑动变阻器控制阻值较小的负载，在保证负载和电表安全的前提下，一般也将滑动变阻器接成限流电路。例4在上述的图2电路中，如果rx较小，r较大，那么在p由a滑到b的过程中，由于pa电阻与rx并联的电阻较接近rx，因此在开始的很长一段距离上rx上的电压变化较小，而在p接近b端时，因并联值与p电阻迅速接近而使r