06月17日, 2015
滑动变阻器是中学电学实验中常用的仪器, 是一个能连续改变电阻值的可变电阻,它在电路中用于调控用电器的电流、电压。常用的接法有分压式和限流式两种。在电学实验中,如何把滑动变阻器正确的接入电路是学生感到非常棘手的问题之一,也是实验成功与否的一个重要因素.
一.滑动变阻器在电路中的两种接法:
1.限流式–通过改变变阻器电阻来改变电路中的电流,以控制电路中的电流
限流式如上图(a)所示,待测电阻Rx与滑动变阻器Rp的左边部分电阻串联,右边部分被短路不起作用。当滑动变阻器的滑动头P从右端向左移动过程,滑动变阻器电阻逐渐减小,电路中的电流逐渐增大,滑动变阻器起到控制电路电流作用。学生往往根据串联分压的知识容易误认为分压式。为了实验安全,在实验开始时应使滑动变阻器连入电路的电阻最大,通常做法是,在合上开关前,滑片P应在b端,这样就可以使滑动变阻器所使用的阻值最大,而待测电阻的电压和电流均为最小。在进行电路实物连接时,应该用一根导线连接滑动变阻器滑杠的一端,另一根导线连接滑动变阻器电阻线圈的一端(即一上一下)。
2.分压式–通过变阻器改变电阻来改变用电器两端的电压,起调压器的作用
分压式如上图(b)所示,待测电阻Rx与滑动变阻器Rp的左边部分电阻并联后再与右边部分串联。因为待测电阻Rx与滑动变阻器Rp左边电阻并联,则待测电阻Rx与滑动变阻器Rp左边电阻两端的电压相等,通过改变滑动变阻器滑片P的位置就可以改变待测电阻Rx两端电压,实现调节电压目的。学生往往根据并联分流的知识容易误认为限流式。为了实验安全,在合上开关前,滑片P应在最左边(a端),这样可以使待测电阻Rx上的电压和电流均为零。在进行电路实物连接时,用一根导线连接滑动变阻器滑杠的一端,另外两根导线连接滑动变阻器电阻线圈的两端(即一上二下)。
二.分压式与限流式的特点:
1. 待测电阻上电压的调节范围不同
设电源的电动势为E,内阻不计。在限流式连接中,待测电阻Rx上的电压调节范围为RxE/(Rx+ Rp)-E(Rp为滑动变阻器的最大阻值)。在分压式连接中,Rx上的电压调节范围为0-E。可见分压式连接中电压调节范围比限流式大.
2. 待测电阻上电流的调节范围不同
设电源的电动势为E,内阻不计。在限流式连接中,流过待测电阻Rx上的电流调节范围为E/(Rx+ Rp)-E/ Rx。在分压式连接中,流过Rx的电流调节范围为0-E/ Rx。可见分压式连接中电流调节范围比限流式大。
从上面两点可以看出:限流电路的调节范围与Rp有关。在电源电压E和待测电阻的电阻Rx一定时,Rp越大,用电器上电压和电流的调节范围也越大;当Rp比Rx小得多时,用电器上的电压和电流的调节范围都很小。而分压式接法的电压和电流的调节范围与滑动变阻器Rp无关。
3.电路消耗的功率不同在分压式连接中,干路电流大,电源消耗电功率大。而在限流式连接中,干路电流小,电源消耗电功率小。
三、分压式与限流式的选择
滑动变阻器的两种接法都能控制调解负载的电流和电压,但是在相同条件下调解效果不同,实际应用中要根据具体情况恰当地选择限流接法和分压式接法。
1.通常情况下(满足安全条件)由于限流式电路能节约能源,电路结构简单,因此应优先选择限流式接法(以提高电路效率)。
2.为了便于调解,在待测电阻的阻值Rx小于变阻器总电阻或相差不多,且电压电流变化不要求从零开始调,可采用限流法3.为了便于调解,在待测电阻的阻值Rx远大于变阻器的总电阻的情况下应选择分压式4.在下列情况下必须采用分压式:
4.1当滑动变阻器总电阻小于被测电阻时,且要求测量的电压或电流变化范围较大
4.2明确要求测量电路的电压从零开始变化
4.3若采用限流接法,电路中的最小电流仍超过用电器的额定电流。
综上所述,可以简记为:零起必分(压),滑小必分(压);滑大可限(流),但烧表必分。
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文/王尚；高中物理网力学组主编。王尚老师《物理自诊断》每道题都有视频讲解的辅导书，热卖中。点击这里了解更多。
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