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自制变色滑动变阻器 明港高级中学 东北师范大学附属中学高二二班 摘 要： 自制了变色滑动变阻器,即在滑动变阻器上涂上变温油墨,当滑动变阻器有电流流过时,利用电流的热效应,油墨颜色将发生改变,由此形象直观地显示变阻器上电流流过的情况. 关键词： 滑动变阻器; 分压电路; 变温油墨; 1 问题提出 滑动变阻器是高中物理电学电路设计的必备仪器,正确地理解滑动变阻器的限流电路与分压电路区别是高中物理电路教学的一个重要内容.学生在初中阶段只学习了滑动变阻器的限流接法,如图1所示,所以形成思维定式,认为滑动变阻器与BC并联部分电阻丝始终没有电流流过.当学生学习分压电路如图2时,也想当然地认为,BC部分电阻丝也没有电流流过,从而将图2的电路等效成图3.这样就形成了理解分压电路的教学难点.为此,就要让学生看到,图2的电路与金属杆BC并联部分的电阻丝是有电流流过,而图3中与金属杆BC并联部分的电阻丝没有电流流过.为显示该现象,设计了变色滑动变阻器. 图1 变阻器的限流接法 图2 分压电路 图3 BC 段无电流流过的电路 2 变色滑动变阻器的制作 变色滑动变阻器是利用电流的热效应,当电阻丝内有电流流过时由于电流的热效应其温度会明显升高,因此可利用变温油墨将其转化为容易观察的物体颜色变化.为了实验可重复操作,购买了可逆变温油墨.变温油墨的基本原理是当达到一定温度时,其颜色变成透明,这样原来的器件的底色就显示出来.将电阻丝温度的变化可以转化为油墨颜色的变化,从而把电流的流过转化为油墨颜色的变化显示出来,变化过程如图4所示. 图4 变温油墨的变化过程 材料准备:黑色45℃变温油墨,红色底漆,稀释剂,刷漆小毛刷.通过比较滑动变阻器选择实验室常用的20Ω,2A的最合适. 1)刷底漆,首先将滑动变阻器拆开,将滑动处(滑片与电阻丝接线处)进行标记,因为刷漆以后可能覆盖到此处造成断路.可以把胶带剪切成细条形状,粘贴好,刷漆完毕可以拆除胶带,测试变阻器是否接通.将稀释剂和红色底漆少许混合成适当的粘稠度,用细刷刷到滑动变阻器上.一般刷3~4次漆,注意均匀且等一层干了后再刷第二层.如果要加快速度可以利用电风扇加速风干. 2)刷变温油墨,将变温油墨与稀释剂调至适当的粘稠度,用细毛刷刷到变阻器的红色底漆上.操作完成以后,变阻器呈现黑色(注意保护电阻丝与滑片连接处,防止变阻器断路).刷漆过程注意防止油漆刷到其他处,除了粉刷部分外其他部分用透明胶带粘贴好,刷漆完毕再拆除胶带. 3 应用变色滑动变阻器演示限流电路与分压电路 3.1 限流电路电流过电阻丝显示 将电路串联成限流电路,接通电路改变滑动变阻器滑片位置,有电流流过电阻丝时其颜色从黑色变成红色.这时应该注意不能从阻值最大处开始演示,因为阻值最大处开始变化到阻值小处,电阻丝不会很快冷却到变温45℃以下,导致实际上此时没有电流流过电阻丝也变色.应从中间一合适位置开始改变变阻器阻值从小到大改变,可以看到变阻器颜色迅速发生变化. 3.2 分压电压电流流电阻丝显示 将电路连接成分压电路如图5所示,小灯泡发光,证明变阻器金属杆上有电流流过.滑动变阻器的整个电阻丝都从黑色变成红色,说明整个电阻丝都有电流流过. 图5 分压电路 4 结束语 该实验通过颜色变化显示电流的流过,将抽象的物理概念通过实验形象直观地演示出来,有效地解决了学生的认知困难,提高了课堂教学的效率,激发了学生的学习热情.变色滑动变阻器具有可重复操作性,且材料取材方便,实验制作简单,易于推广.但是,当滑动变 阻器温度 升高到45℃以后,降温降低需要一段时间,这里只能采取用电风扇散热的方法. 作者简介：张洪明(1979-),男,宁波北仑人,明港高级中学教师,学士,从事高中物理和物理实验教学工作. 文章来源《物理实验 》 2015,01(35),21-22 |
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