滑動(dòng)變阻器的限流與分壓

劉萬(wàn)強(qiáng)

滑動(dòng)變阻器因能有效地改變電壓和電流的大小，而成為電學(xué)實(shí)驗(yàn)控制電路中較重要、較常用的儀器，是歷年來(lái)高考實(shí)驗(yàn)考查的熱點(diǎn)和重點(diǎn)?；瑒?dòng)變阻器在電路中有兩種常見(jiàn)的連接方式，即分壓式和限流式。下面我們就滑動(dòng)變阻器的限流、分壓接法的選取與優(yōu)化，進(jìn)行簡(jiǎn)單整理，以期對(duì)同學(xué)們的復(fù)習(xí)有所幫助。

一、滑動(dòng)變阻器限流與分壓接法的分析

例1 有一根細(xì)長(zhǎng)而均勻的金屬管線樣品，長(zhǎng)約為60cm，電阻大約6Ω，橫截面積如圖1甲所示?，F(xiàn)有如下器材：

A.電流表A₁（量程0.6A，內(nèi)阻約O.1Ω）

B.電流表A₂（量程3A，內(nèi)阻約0.03Ω）

C.電壓表（量程3V，內(nèi)阻約3kΩ）

D.滑動(dòng)變阻器R₁（1750Ω，0.3A）

E.滑動(dòng)變阻器R₂（15Ω，3A）

F.蓄電池（6V，內(nèi)阻很?。?/p>

G.開關(guān)一個(gè)，帶夾子的導(dǎo)線若干

（1）要進(jìn)一步精確測(cè)量金屬管線樣品的阻值，電流表應(yīng)選____，滑動(dòng)變阻器應(yīng)選____。

（2）請(qǐng)將如圖1乙所示的測(cè)量電路補(bǔ)充完整。

二、滑動(dòng)變阻器限流與分壓接法的調(diào)節(jié)

在電學(xué)實(shí)驗(yàn)中有不少儀器同時(shí)有“粗調(diào)”和“微調(diào)”兩個(gè)調(diào)節(jié)旋鈕，通常需要交替使用。用“粗調(diào)”定大致數(shù)值.用“微調(diào)”定精確值。在電路中利用滑動(dòng)變阻器組合也能夠起到粗調(diào)和微調(diào)作用，一般是將阻值一大一小的兩個(gè)滑動(dòng)變阻器組合起來(lái)使用。

如圖3所示的兩個(gè)滑動(dòng)變阻器都是限流接法，調(diào)節(jié)時(shí)能使引起電路中電流改變范圍較大的那個(gè)變阻器為粗調(diào)電阻，能使引起電路巾電流變化范圍較小的那個(gè)變阻器為微調(diào)電阻。若圖3中電阻R₁的阻值較大，則為電流的粗調(diào)電阻，電阻R₂的阻值較小，則為電流的微調(diào)電阻。

如圖4所示的兩個(gè)滑動(dòng)變阻器都為分壓接法，共同起分壓作用，都可以調(diào)節(jié)負(fù)載上的電壓，如果兩個(gè)滑動(dòng)變阻器最大阻值不等，則在滑動(dòng)觸頭移動(dòng)相同距離時(shí)，若R₁的阻值變化較大，負(fù)載上的電壓變化也較大，則R，為負(fù)載電壓的粗調(diào)電阻，R₂為負(fù)載電壓的微調(diào)電阻。

例2 在“描繪小電珠的伏安特性曲線”的實(shí)驗(yàn)中，采用如圖5所示的電路可以方便地調(diào)節(jié)小電珠兩端的電壓值，已知兩個(gè)滑動(dòng)變阻器的最大阻值分別為R₁、R₂，且R₁=10R₂。

解析：（1）將實(shí)物圖轉(zhuǎn)化為電路圖如圖6所示。

（2）根據(jù)電路圖可以看出，要使小電珠的電壓在開始時(shí)有最小值，在閉合開關(guān)前，兩個(gè)滑動(dòng)變阻器的滑片P₁和P₂應(yīng)分別放在各自的b端和c端。

（3）因?yàn)榛瑒?dòng)變壓器R₂的最大阻值較小，即移動(dòng)相同長(zhǎng)度時(shí)電阻變化較小，所以可以用于精細(xì)調(diào)節(jié)。

三、滑動(dòng)變阻器分壓接法中保護(hù)定值電阻的選取

在滑動(dòng)變阻器的分壓式接法中，往往會(huì)出現(xiàn)電源的電動(dòng)勢(shì)過(guò)人與負(fù)載需要的電壓較小的矛盾，定值電阻就成了分壓限流的輔助元件，即需要引入定值電阻串聯(lián)分壓，使負(fù)載電壓不超過(guò)電表的量程，便于測(cè)量。根據(jù)定值電阻在電路的位置，通?？梢苑譃閮深?，如表2。

例3 為探究小燈泡的電功率P和電壓U的關(guān)系，小明測(cè)量小燈泡的電壓U和電流，，利用P=UI得到電功率。實(shí)驗(yàn)所使用的小燈泡規(guī)格為“3.0V1.8W”，電源為12V的電池（內(nèi)阻不計(jì)），滑動(dòng)變阻器的最大阻值為10Ω。

（1）準(zhǔn)備使用的實(shí)物電路如圖7所示，繪制出如如圖8所示的圖像。清將滑動(dòng)變阻器接入電路的正確位置。（用筆畫線代替導(dǎo)線）