物理实验中滑动变阻器限流式与分压式两种连接方法的讨论

物理实验中滑动变阻器限流式与分压式

两种连接方法的讨论

汕头市潮阳区西胪中学  周琪

【摘要】滑动变阻器是物理实验中的常用器材，其连接方法分为限流式与分压式两种情况，学生对这两种情况的运用不容易掌握。本文就滑动变阻器的限流式与分压式这两种连接方法进行分析与讨论。

【关键词】滑动变阻器限流式分压式

    滑动变阻器是物理实验中的常用器材，它构造简单，使用方便，在实验中，主要起到了两大作用：1、保护电路。2、通过改变滑动变阻器接入电路的电阻丝的有效长度，来改变电路中电流与电压的大小。但是，不同的滑动变阻器在不同的电路中，需要起作用的侧重点各不相同：有些情况主要是起到保护电路的作用，而调节电流与电压的作用次之；而有些情况则完全相反，调节电流与电压为主要作用，保护电路为次要作用。针对以上两种情况，滑动变阻器的连接方法就分为限流式与分压式两种形式了。在具体的教学中，发现有很多学生对这两种方法的取舍存在一定的偏差，其根本原因是对这两种方法的作用和适用范围了解不深入。下面，我们就这两种方法进行讨论。

    一、限流式接法，如图1所示，这是用伏安法测电阻，安培表外接法的实验电路图。图中滑动变阻器就是采用的限流式接法。这种接法，明显起到了保护电路的作用，也可以随时调节电路中的电流与电压的大小，便于测量读数。但是，限流式接法存在着缺陷。我们不难发现，即当滑动变阻器的有效电阻，位于最大值的时候，伏特表和安培表的示数都不可能为零。所以，限流式接法不适合那些需要仪表从零或者较小值开始读数的电路。如我们在绘制电源的伏安曲线时，要求电路中的仪表几乎从零开始读数，那么限流式接法就明显不适合了。另外，如果滑动变阻器是用限流式接法接入电路，而其自身的最大阻值太小时，用限流式接法接入电路后，滑动变阻器对电路的调节作用就会很小，故当滑动变阻器的最大阻值相对太小时，采用限流式接法就不合适了，而应该采用滑动变阻器的另外一种接法——分压式接法。

    二、分压式接法，如图2所示，这种接法可以弥补限流式接法的缺陷。首先，它可以使电表几乎从零开始测量，当滑动变阻器的有效阻值为零时，通过仪表的电流也几乎为零。其次，如果滑动变阻器的最大阻值太小，采用分压式接法，明显可以增大其调节范围。如图2中，滑动变阻器的滑片从最左侧移动大最右侧的过程中，电压表的示数则由零几乎变为电源电动势的值。但分压式接法也有缺陷，就是电源消耗的功率较大，相对耗能较高。如图3，所有器材与仪表均相同，而且都能满足测量的需要。若忽略安培表与伏特表的分压与分流的影响，则当两个电路中电压表示数相同时，限流式接法电路中电源消耗的功率为P₁=EI₁，I₁为总电流。分压式接法电路中电源消耗的功率为P₂=EI₂，I₂也为总电流。由于两次安培表的示数相同，而且I₁为限流式接法电路的总电流，仅仅与分压式接法电路的上支路电流大小相等，故I₁〈I₂，由此P₁〈P₂。也就是说，使用限流式接法较分压式接法在电表示数相同时，可以起到节能的效果。因此，在限流式接法与分压式接法均可采用的电路中，应采用限流式接法，以达到节能的目的。

    三、滑动变阻器限流式与分压式两种方法运用的讨论。通过对这两种方法的讨论，我们不难看出，滑动变阻器的限流式接法与分压式接法各有所长，也各有所短。那么，在具体实验中，我们应该根据实验的要求，来进行具体的分析与运用。具体如下：1、如果实验中要求仪表从零或较小值开始测量，应采用分压式接法。2、如果实验中滑动变阻器的最大电阻太小，不能满足实验的需要时，应采用分压式接法。3、当限流式接法与分压式接法均满足条件实验的条件时，从节约能量的角度考虑，我们应该采用限流式接法。

    综上所叙，当我们从根本上了解了限流式和分压式的原理和优缺点后，我们就可以在具体的实验中，对实验要求做具体分析，采用最合适的连接方法，达到最好的控制效果。