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例谈滑动变阻器的两种接法

 昵称3826483 2013-11-29
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E·Rx/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0E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。

 

  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IU数据则必须将滑动变阻器接成分压电路。

 

  1 测定小灯泡“6V3W”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20kΩ),电流表A1量程3A内阻02Ω),电流表A2量程06A内阻1Ω),变阻器R1 0100Ω05A),变阻器R2020Ω02A),学生电源E68V、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IU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。

 

  2 为了较准确地用伏安法测定一只阻值大约是3kΩ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10kΩC电流表量程0063A内阻20ΩD毫安表量程5mA内阻200ΩE、滑动变阻器阻值050Ω 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3kΩ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

 

 

  3 用伏安法测一个电阻Rx的阻值。提供器材有待测电阻Rx5kΩ、电压表03V内阻100kΩ、微安表0500μA内阻100Ω、变阻器020kΩ、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=06×10- 3A=600μA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。

 

  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。

 

  4 在上述的图2电路中如果Rx较小R较大那么在Pa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Rx上电压发生突变即突然增加),故此不易控制所以此种情况下应把滑动变阻器接成限流电路。

 

  可见如若切实掌握了分压与限流接法的电路特点和电路选择原则有关滑动变阻器的连接问题就可迎刃而解了。



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