电学实验中滑动变阻器两种连接方式的选择
山东省泗水县实验中学刘彦贺
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1．两种电路及其变压范围
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（1）分压式电路及其变压范围
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如图1所示为分压式电路，由电路可以看出，若P在A端，灯泡电压；P向右滑动的过程中，逐渐增大；当P在B端时，。不难看出，灯泡L两端电压的变化范围在之间。如果灯泡L的额定电压为，则L两端电压在之间。
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（2）限流式电路及其变压范围
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如图2所示为限流式电路，由电路可以看出，若P在A端，灯泡电压；随P向下滑动的过程中，滑动变阻器的有效电阻逐渐增大；则L的分压逐渐减小，当P在B端时达到最小值。则不难看出，灯泡L两端电压的变化范围在之间。比分压式连接方式的变压范围要小。
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2．分压式电路的使用条件
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根据分压式连接方式的变压范围比较大这一特点，在以下几种情况中，滑动变阻器需要采用分压式接法。
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（1）实验中要求负载电压变化范围大，应把滑动变阻器连接成分压式电路
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例1．测定“V，W”小灯泡的功率，并研究小灯泡的电流随电压变化关系的实验，器材如下：蓄电池V，电流表、电压表（0～3V）、滑动变阻器，要求实验中灯泡两端电压由零逐渐增加到额定值，试画出实验电路图。
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解析：本实验中要求“灯泡两端电压由零逐渐增加到额定值”，这种要求是限流式电路无法做到的，故应该连接成分压式电路，其实验电路如图3所示。
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（2）实验中用小阻值滑动变阻器控制大阻值负载，应把滑动变阻器连成分压式接法
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如果滑动变阻器的电阻小于负载的电阻值，若连成限流式，根据限流式接法的电压变化范围知负载电压的最小值等于，若，则，即负载两端的电压变化范围太小而造成非常大的偶然误差，这不符合我们的实验要求。因此，必须把滑动变阻器连接成分压式电路。
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例2．用伏安法测定一个阻值约为KΩ，额定功率为W的电阻，备用器材有：①电流表（?A，KΩ）；②电流表（?A，Ω）；③电压表（V，KΩ）；④电压表（V，KΩ）；⑤电压表（V，KΩ）；⑥两节干电池，每节电动势V，最大电流A；⑦直流稳压电源（V，A）；⑧直流稳压电源（V，A）；⑨滑动变阻器阻值约为KΩ，额定功率为W。
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为使待测电路的阻值尽可能准确，则电源应选????????，电压表应选??????，电流表应选????????，并画出实验电路图。
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解析：本实验中待测电阻约为KΩ，而滑动变阻器的最大阻值为KΩ，属于“小控大”的情况，故滑动变阻器应连接成分压式，如图4所示。（空应填⑦、④、②，分析略）
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（3）实验中如果需要用图像，即伏安特性曲线，多测量几组、值，滑动变阻器也要连接成分压式
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用伏安特性曲线多测几组和值，其实质仍然是通过负载的电流或者负载两端的电压尽可能大，因此需要接成分压式电路。以使每组与第一组测量的、值的差值大一些，以减小相对误差。
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例3．使用以下器材：①电压表；②电流表；③滑动变阻器；④电源；⑤开关和导线，测量小灯泡在不同电压下的电功率并作出小灯泡的电功率与它两端电压的平方关系图象，要求较准确，已知小灯泡电阻不大，试画出电路图。
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解析：要求画图象，显然坐标系中所描出的点距离大一些好，大一些作图较准确。而本题又弄不清楚各表的量程及滑动变阻器最大阻值，因此要采用分压式接法为妥。电路如图3所示。
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（4）实验中电源电动势过大，尽管滑动变阻器的阻值也较大，但总电流大于负载的额定值，滑动变阻器也采用分压式接法
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例4．用伏安法测某电阻的准确值，已知被测电阻的阻值范围在之间，额定功率为W，所用器材有：①被测电阻；②滑动变阻器（，A）；③电流表（A）；④电压表（V）；⑤电源（V，内阻不计）；⑥开光，导线若干。试画出电路图。
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解析：根据可知电阻丝的额定电压，应在V和V之间，为安全起见加在两端的电压不能超过V；根据可知电阻丝额定电流应在A和A之间，为安全起见通过的电流不能超过A。本问题中所给电源电压为V，根据知电路总电阻最小应为，大于滑动变阻器和电阻丝总电阻，因此控制电路采用分压式接法，如图3所示。
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（5）实验中电动势过大，尽管滑动变阻器阻值较大，但干路总电流的值大于所给表的量程，滑动变阻器也采用分压式接法
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例5．用伏安法测量一个电阻的阻值，器材如下：①待测电阻（约K）；②微安表（A，内阻）；③电压表（V，内阻K）；④稳压电源（输出电压V）⑤滑动变阻器（），试画出实验电路。
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解析：若采用限流式接法，A=A，大于微安表的量程，为安全起见滑动变阻器采用分压式接法，如图3所示。
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（6）如果实验中的待测电阻额定值弄不清楚，为安全起见控制电路也要采用分压式接法
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例6．用电器铭牌上标明额定电压为V，额定功率已无法辨认，该用电器与一阻值为的滑动变阻器接在V的电源上，为使用电器安全正常工作，画出电路图。
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解析：用电器的额定电流未知，也不知其阻值，滑动变阻器若采用限流式接法，全电路的最小电流可能大于用电器的额定电流，为安全计滑动变阻器采用分压式接法，电路如图5所示。
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（7）半偏法测电压表的内阻，滑动变阻器采用分压式接法
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半偏法测电阻的原理是：如图6所示，（电阻箱）先打到，调节使电压表至满偏，然后保持的点不动，调节使电压表至半偏，此时读出的值即为电压表的内阻。据以上原理必须保证满偏和半偏时AB两端电压一样为电压表的量程，而半偏、满偏时滑动变阻器上的位置一样，故电压表和串联后与总电阻近似相等，电压表内阻较大，所以滑动变阻器阻值越小越好。该电路时一个典型的“小控大”的情况，所以滑动变阻器采用分压式接法。
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3．限流式接法的使用条件
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分压式接法的使用条件既然已经明确，那么限流式接法的使用条件就显而易见了。
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（1）实验中用较大阻值的滑动变阻器控制小阻值的负载，而且在负载和电表安全的前提下，滑动变阻器采用限流式接法
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就图1所示的分压电路而言，如果较小，较大，那么在由A滑B到的过程中，由于电阻与并联的电阻较接近，因此在开始很长的一段距离上上电压变化很小，而在P接近B端时，因并联值与PB电阻值迅速接近而使上的电压发生突变，因此不易控制，所以这种情况下滑动变阻器采用限流式接法。
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（2）实验中若滑动变阻器采用分压式接法可以，采用限流式接法也可以，为了节省电滑动变阻器一般采用限流式接法
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据图1和图2所示的电路比较不难看出，若用电器正常工作，图1中总电流必然大于图2中的总电流，在电源电动势相同的情况下，故必然有图1中电源的输出功率大于图2中电源的输出功率，故为了省电在两种接法都可以的情况下，滑动变阻器采用限流式接法。
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（3）半偏法测电流表的内阻，滑动变阻器采用限流式接法
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半偏法测电流表内阻的原理如图7所示，其原理为断开，闭合，调节滑动变阻器的阻值使电流表达到满偏，然后闭合，保持不变，调节电阻箱的电阻，使电流表达到半偏，此时读出的电阻箱的电阻值即为电流表的内阻。
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综上所述，关于控制电路中滑动变阻器的两种接法的选择，除看一般标志以外，还应遵循一定的原则。其一为可行性原则，能够使实验能够顺利完成；其二为安全性原则，要使的用电器和电表在安全条件下工作；其三为方便性原则，要使实验者操作方便，易于控制实验条件。
2011-04-20??人教网
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