1、V0126 No325(S)10200860物理教学探讨Journal of Physics Teaching第26卷总第325期2008年第lO期(上半月)高中物理电学实验中滑动变阻器的选取霍 广浙江安吉高级中学，浙江省安吉县313300高中物理电学实验中通常要通过滑动变阻器来调节和控制电路中有关电学物理量(如电压、电流强度)的变化，而在不同的电学实验中调节滑动变阻器所达到的目的并不相同，因此选取滑动变阻器的依据也不同。本文重点分析在满足实验器材安全使用的条件下四个典型电学实验中选取滑动变阻器的有关问题。1 滑动变阻器的结构与工作原理滑动变阻器的结构如图1所示。由电阻定律可知，粗细均匀的电阻
2、丝，其电阻值与长度L成正比。当滑片的位置发生改变时，滑动变阻器接入电路中的阻值也要发生变化。应该要强调的是由于不同滑动变阻器的最大阻值不同，导致了每匝线圈的阻值不同，当滑片连续移动时，接入电路当中的阻值变化是不连续的，而是以每匝线圈电阻的整数倍发生变化的，阻值越大的变阻器每匝线圈的阻值也就越大。时，只需选择最大值比R右稍大的即可。典型例题(04天津卷) 现有一块59C2型的小量程电流表G(表头)，满偏电流为50pA，内阻约为80085012，把它改装成imA、10mA的两量程电流表。可供选择的器材有；滑动变阻器R。，最大阻值20D；滑动变阻器R：，最大阻值lOOk,；电阻箱R，最大阻值9999
3、n；定值电阻R。，阻值lkll；标准电流表A，满偏电流15mA；电池E1，电动势1j 5V(内阻不计)；电池E2，电动势3OV(内阻不计)；电池E3，电动势45V(内阻不计)；单刀单掷开关S，和s2；单刀双掷开关S。；电阻丝及导线若干。若采用如图2所示电路测量表头的内阻，为提高测量精确度，选用的滑动变阻器；选用的电池为。例题分析 本题中根据误差分析可知要提高实验精确度，电源应该挑选电动势为45V电P池E3。再根据R右=“i。-=90kfl，所以本实验中滑2。，在至旱墨登!震鼍专紫麓颦。 耄羔嚣蓉轰釉棚砌蛐瞅舯滑警篙删蝴柏帐姗帽锻磊乏毛磊趸动蜘广i飞阻器竺善兰涮由漓生，国，早。 内电晶妥矗吾茹；
4、菡吲：了晶的麦羹鬻麓内2旺岂rq ：豢鬣基；筹嚣|r，t1曼竺毫坠孥里罂粤。l嗉刊 茹茹：三釜剖要雹量耄型黧匕二一黼；茹交誉Il一8t“3一璺芒乞馏耋黧-飞t一一赢蒜磊募槲灿从而合七，s2断开的情况下， 图2 “。”4“。“”。“8”。“。因为R有(r+h)所以我们可以近似认为R有=。由此可见在该实验中选取滑动变阻器明显。若令电源电动势为E，内电阻为r，设外电阻R-=虮根据u=爵=品一万方数据第26卷总第325期2008年第10期(上半月)物理教学探讨Journal of Physics TeachingV0126 No325(S) 10200861而k E，在此我们不妨作出实验中路端电压u随
5、外电阻R。之间的变化关系图，如图4所示。图4由图4可知，当外电阻在R5r的范围内，路端电压U随着外电阻R的改变而发生的变化就不是那么明显了，在此范围内调节已经没有太多的物理意义了，因此在测定电源电动势和内电阻的实验中我们一般选取最大阻值在5r左右的滑动变阻器即可。典型例题(2004上海卷) 在测定一节干电池(电动势约为15V，内阻约为2a)的电动势和内阻的实验中，变阻器和电压表各有两个供选：A电压表量程为15V，B电压表量程为3V，A变阻器为(20Q，3A)，B变阻器为(500Q，02A)。 电压表应该选(填A或B)，这是因为。 变阻器应该选(填A或B)，这是因为。例题分析 由于本题中的电动势
6、约为15V，内阻约为211，考虑到测量过程中读数误差要小，表 1所以电压表要选B；考虑到调节方便，般选取最大阻值在5r左右的滑动变阻器即可，所以变阻器应该选A。 e23 在分压式接法中滑动变阻器的选择在测电阻的实验中通常需要测量多组实验数据来减小实验中的偶然误差，在电路设计过程中我们通常利用滑动变阻器来达到此目的。按滑动变阻器接入电路的方式不同通常有分压式接法和限流式接法。其中分压式接法如图5所示，实验中通过改变与被测电阻R；并联的这部分电阻R。的阻值来改变流经R；的电流强度和R。两端的电压的值，从而达到多组测量的目的。若在R一定的情况下，令与R；并联的这部分电阻R。一kR(其中k1)，当R-
7、取不同的值时，对应R：两端的电压U的变化关系为：r r：坚!墨! ： 婴! 。RRl+RR：一Rl 2 RR：+RRl一2R2当R在取不同的值时，R，两端的电压随R，的变化关系如表1所示，图象关系如图6所示。图6 图7R1R0 01R 02R 03R 04R 05R 06R 07R 08R 09R R10见 O 0018E 0022E 0026E 0031E 0037E 0046E 0061E 0089E O164E E5R， O 0069E 011lE 0146E 0182E 0222E 0273E 0311E 0444E 062lE ER， 0 009E 017E 025E O32E 04
8、0E 048E 058E 069E 083E E02R： O O10E O19E 029E 038E 048E 057E 067E 078E 0088E E01R。 0 010E O20E O29E 039E 049E 059E 069E 079E 090E E由图象分析可知，当R10R：或R=5R：时，在R。08R的范围内电压的变化突然变快，可见使R：两端电压变化起主要调节作用的是在后面；当RR：或更小时，见两端的电压u随R，的变化比较均匀，而在这种情况下由于R越小整个电路消耗的电功率越大，综合以上因素分析可知：在分压式接法中，在选择滑动变阻器时我们一般挑选最大值接近R：或比R：稍小的滑动变
9、阻器。典型例题(2007江苏) 要描绘某电学元件(最大电流不超过6mA，最大电压不超过7V)的伏安特性曲线，设计电路如图7，图中：定值电阻R为lkll，用于限流；电流表量程为10mA，内阻约为5n；电压表(未画出)量程为10V，内阻约为iokll；电源电动势E为12V，内阻不计。万方数据V0126 N0325(S)10200862物理教学探讨Journal of Physics Teaching第26卷总第325期2008年第lo期(上半月)实验时有两个滑动变阻器可供选择：A、阻值0到2000，额定电流03A；B、阻值0到20Q，额定电流05A。本实验应选的滑动变阻器是(填“A”或“B”)例题
10、分析 在分压式接法中，在选择滑动变阻器时我们一般挑选最大值接近R。或比R：稍小的滑动变阻器。由于MAr两点间的电阻约为2kn，在这里A、B两电阻均比2kQ小，再根据节能的原则，所以在此我们应该选取最大阻值为200Q的滑动变阻器A。24 在限流式接法中滑动变阻器的选择限流式接法如图8所示，实验中通过改变与被测电阻尺：串联的这部分电阻R。的大小来改变流过整个回路总电流的大小从而达到改变流经R，的电流强度和R，两端的电压的值，从而达表 2到多组测量的目的。若在R一定、电源内阻不计的情况下，我们不妨令R。一艘(其中k1)，当R，取不同的值时，对应R。两端的电压U的变化关系为：u=丽一百箬笔瓦，当R在取
11、不同的值时，R；两端的电压随兄。的变化关系如表2所示，图象关系如图9所示。图 8 图9由图象分析可知，当R一01R。或02R：时，在整个调节过程中R，两端的电压变化较小，R1R0 O1R 02R 03R 04R 05R 06R 07R 08R 09R R10J乙 E 0500E 0333E 0250E 0167E 0143E 0125E 01llE 0100E 0091E5R， E 0667E 0500E 0400E 0333E 0286E 0250E 0222E 0200E 0182E 0167ER， E 0909E 0833E 0769E 0714E 0667E 0625E 0588E 0
12、556E 0526E 0500E02B E 0980E 0962E 0943E 0926E 0909E 0。893E 0877E 0862E 0847E 0833E01R， E 0990E 0980E 097lE 0962E 0952E 0943E 0935E 0926E 0917E 0909E读数变化不明显不利于实验中数据的澳!量；当RR。或RR。时在调节过程中电压的变化就比较明显。但R越大就会发现前面部分调节过程中电压变化较大，而越到后面电压变化就越不明显。综合以上因索分析可知在限流式按法中我们一般选取阻值比R。稍大的即可。典型例题(1986全国) 有一电阻尺：，其阻值大约在4050tl之
13、问，需要进一步测定其阻值，手边现有下列器材：电池组E(电动势为9V，内阻约为05Q)；电压表V(10V，20MI)；电流表Al(50mA，内阻约为201“D；电流表A2(200mA，内阻约为4Q)；滑动变阻器Rl(1009l，1A)，滑动变阻器R2(1700Q，03A)；键K和导线若干。有两种可供选用的电路如图10a图和b图所示。实验要求多测几组电流、电压值，画出电流一电压关系图。为了实验能正常进行并减小测量误差，而且要滑动变阻器便于调节。在实验中应选图所示的电路，应选代号是的毫安表和代号是的滑动变阻器。睡露(a)图 10例题分析 由于J。03A，所以滑动变阻器Rl、R2均可保证安全。这是滑动
14、变阻器作为限流器接入电路。调节其阻值，可使电路电流适当变化取得实验测量值，为了保证测量电流值读数较准确，电流表指针偏转不能过小，或过大。设最P小电流取50mA，由J。=击可得，R不大于200n，所以R。已足够，而017001“1的电阻调节起来很不方便，也没必要配用这么大的电阻。所以本题中滑动变阻器选R，。(栏目编辑 王柏庐)万方数据高中物理电学实验中滑动变阻器的选取作者： 雷广， Lei Guang作者单位： 浙江安吉高级中学,浙江省,安吉县,313300刊名： 物理教学探讨英文刊名： JOURNAL OF PHYSICS TEACHING年，卷(期)： 2008,26(19)被引用次数： 1次引证文献(2条)1.孟宪松 利用MATLAB分析滑动变阻器的选择期刊论文-物理教师 2011(1)2.孟宪松 利用MATLAB分析滑动变阻器的选择期刊论文-物理教师 2011(1)本文链接：http:/
