滑動(dòng)變阻器在電路中的幾種作用

編輯: 逍遙路 關(guān)鍵詞: 高中物理 來源: 高中學(xué)習(xí)網(wǎng)

  滑動(dòng)變阻器在初中物理占有極為重要的一席之地,被稱為中考的八大基本器材(刻度尺、溫度計(jì)、 量筒、天平、彈簧測(cè)力計(jì)、電流表、電壓表、滑動(dòng)變阻器)之一,是八大器材中唯一的非測(cè)量工具。

  滑動(dòng)變阻器在電路中到底起什么作用,學(xué)生往往不太容易把握。下面就滑動(dòng)變阻器在電路中的作用結(jié)合實(shí)例進(jìn)行討論。

  1、達(dá)到保護(hù)電路的目的

  根據(jù)歐姆定律I=U/R知道,當(dāng)電源電壓一定時(shí),電路的總電阻越小,電流就越大,電路中的某些元件如電流表就越有損壞的可能。因此,在伏安法測(cè)電阻、用電流表電壓表測(cè)小燈泡的電功率等多個(gè)電學(xué)實(shí)驗(yàn)中,都配有滑動(dòng)變阻器。教材反復(fù)強(qiáng)調(diào),電路連接完畢閉合開關(guān)前,一定要將滑動(dòng)變阻器在電路中的阻值調(diào)至最大。目的是為了盡可能增大電路的總電阻,使電路中的電流達(dá)到最小,從而達(dá)到保護(hù)電路的目的。如伏安法測(cè)電阻、用電流表和電壓表測(cè)小燈泡的電功率等實(shí)驗(yàn)都利用了滑動(dòng)變阻器保護(hù)電路的作用。

  2、達(dá)到控制變量(控制電壓不變)的目的

  在九年級(jí)物理(滬粵版)上冊(cè)的第十二章第2節(jié)《探究歐姆定律》中,欲探究電流與電阻及電壓的關(guān)系,要采用控制變量法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。在探究電流與電阻的關(guān)系時(shí),應(yīng)該控制電壓不變。

  有這樣一道試題:

  (07金華)某校興趣小組同學(xué)想探究“一段電路中的電流跟電阻的關(guān)系”,設(shè)計(jì)了如下圖甲所示的電路圖

 。1)根據(jù)該興趣小組設(shè)計(jì)的圖甲電路圖,把圖乙的實(shí)物圖連接完整。

 。2)通過實(shí)驗(yàn),該興趣小組測(cè)得4組數(shù)據(jù),如下表所示:其中第4次實(shí)驗(yàn)時(shí)電流表的指針位置如圖丙所示,請(qǐng)把測(cè)得的電流數(shù)值填入表格中。

 。3)在此探究實(shí)驗(yàn)過程中,當(dāng)E、F兩點(diǎn)間的電阻由4Ω更換為5Ω后,為了探究上述問題,你認(rèn)為應(yīng)該采取的操作是    。

  A.閉合開關(guān),讀出電流表的讀數(shù)

  B.閉合開關(guān),將變阻器的滑片適當(dāng)向左移

  C.改變電壓表、電流表的量程

  D.閉合開關(guān),將變阻器的滑片適當(dāng)向右移

 。4)從該實(shí)驗(yàn)中你可得出什么結(jié)論?       。(用文字表述)

  由于電流與電壓、電阻都有關(guān),因此,要完成這個(gè)探究實(shí)驗(yàn),就必須采取控制變量的方法,即控制電壓不變;静襟E是這樣的:

 、贁嚅_開關(guān)按照電路圖連接電路,將滑動(dòng)變阻器在電路中的阻值調(diào)到最大;

  ——此步有利用開關(guān)的斷開狀態(tài)和滑動(dòng)變阻的阻值最大狀態(tài)保護(hù)電路的用意。

  ②閉合開關(guān),調(diào)整滑動(dòng)變阻器的滑片,使電壓表的讀數(shù)為2伏,讀出電流表的示數(shù);

 、塾米柚禐5Ω的電阻替換4Ω的電阻,重新調(diào)整滑動(dòng)變阻器的滑片,使電壓表的讀數(shù)為2伏,讀出電流表的示數(shù)。

  ④替換電阻,重復(fù)第③步。

  ——②、③、④步有控制變量(定值電阻兩端的電壓保持2V不變)的意圖。當(dāng)電阻由4Ω換成5Ω時(shí),電路中的總電阻變大,而電源電壓U不變,根據(jù)歐姆定律I=U/R可知,電路中的電流變小,變阻器兩端的電壓U1也隨之變小,又據(jù)串聯(lián)電路電壓的特點(diǎn)U=U1+U2知道,5Ω電阻兩端的電壓U2將超過原來4Ω電阻兩端的電壓即2V。根據(jù)上述分析道理,不難知道,只有將變阻器的阻值相應(yīng)增大才能增大變阻器兩端的電壓,從而減小5Ω電阻兩端的電壓直到等于2V為止。所以,操作時(shí)應(yīng)當(dāng)將滑片向右移動(dòng),使變阻器在電路中的阻值增大。

  3、達(dá)到改變電流大小的目的

  在九年級(jí)物理(滬粵版)上冊(cè)的第十五章第3節(jié)的《探究電磁鐵的磁性》的教學(xué)中,有一探究實(shí)驗(yàn)——電磁鐵磁性強(qiáng)弱與哪些因素有關(guān)。由于電磁鐵磁性強(qiáng)弱與電流的大小及線圈的匝數(shù)有關(guān),因此該實(shí)驗(yàn)必須要控制變量。當(dāng)探究電磁鐵磁性強(qiáng)弱與電流大小的關(guān)系時(shí),應(yīng)當(dāng)控制電磁鐵線圈的匝數(shù)不變,而改變線圈中電流的大小。在實(shí)驗(yàn)時(shí),將線圈與滑動(dòng)變阻串聯(lián),就可以達(dá)到通過改變變阻器在電路中的阻值而改變線圈中電流的目的。當(dāng)然,由于線圈的電阻比較小,該變阻器仍然要承擔(dān)保護(hù)電路的責(zé)任。

  4、達(dá)到改變小燈泡的亮度的目的

  在九年級(jí)物理(滬粵版)上冊(cè)的第十一章第3節(jié)的《歐姆定律的應(yīng)用》中有個(gè)“活動(dòng)1測(cè)量小燈泡工作時(shí)的電阻”。實(shí)驗(yàn)要求用伏安法測(cè)出燈泡亮度由不亮到燈絲暗紅、微弱發(fā)光及至正常發(fā)光時(shí)的電流與電壓。這里整個(gè)過程的多次測(cè)量都依賴于調(diào)節(jié)電路中的滑動(dòng)變阻器。通過改變滑動(dòng)變阻器在電路中的電阻,使小燈泡的電流和電壓相應(yīng)發(fā)生改變,從而實(shí)際功率逐步增加,亮度逐漸變亮。

  5、達(dá)到實(shí)現(xiàn)多次測(cè)量的目的

  在用伏安法測(cè)量(定值)電阻實(shí)驗(yàn)中,用滑動(dòng)變阻器來實(shí)現(xiàn)多次測(cè)量,以達(dá)到多次測(cè)量求平均值而減小誤差的目的。

  當(dāng)然,這里的滑動(dòng)變阻器也同樣有改變電流、電壓、保護(hù)電路等作用。

  6、達(dá)到改變電壓的目的

  在九年級(jí)物理(滬粵版)下冊(cè)的第十七章第4節(jié)的《怎樣使用電器正常工作》中的“活動(dòng)1觀察小燈泡的亮度變化”和“活動(dòng)2測(cè)算小燈泡的電功率”中,要求將燈泡兩端的電壓調(diào)到低于額定電壓、等于額定電壓、高于額定電壓的三種數(shù)值,就是利用滑動(dòng)變阻器來達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康牡。不難看出,這里也用滑動(dòng)變阻器實(shí)現(xiàn)多次測(cè)量、保護(hù)電路等。

  7、達(dá)到實(shí)現(xiàn)調(diào)整電壓到指定值的目的

  根據(jù)功率的公式P=UI知道,小燈泡的額定功率應(yīng)該等于小燈泡的額定電壓與額定電流的乘積。因此,用實(shí)驗(yàn)測(cè)小燈泡的額定功率時(shí),必須要將小燈泡兩端的實(shí)際電壓調(diào)整到與額定電壓的大小相等。這里仍然是利用滑動(dòng)變阻器通過改變其在電路中的阻值來達(dá)到調(diào)整電壓到指定值的目的。此處容易與控制變量這一目的相混淆。

  綜上所述,滑動(dòng)變阻器在電路中的作用較多,尤其是在同一實(shí)驗(yàn)中,滑動(dòng)變阻器的多種作用可能都會(huì)有所體現(xiàn),但主要起什么作用,關(guān)鍵還得看實(shí)驗(yàn)?zāi)康,?shí)驗(yàn)意圖。


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