如何有效的選擇滑動變阻器

李通銀

摘 要：滑動變阻器在高中物理實驗中占據(jù)非常重要的地位，縱觀最近幾年高考試題，滑動變阻器仍久是經(jīng)久不衰的熱門考點。在電學(xué)實驗中正確選取滑動變阻器，既要有理論知識又要有實踐經(jīng)驗，本文主要分析了選擇滑動變阻器的一般方法。

關(guān)鍵詞：變阻器 電阻率 內(nèi)阻

滑動變阻器有分壓式和限流式兩種連接方式，但在相同條件下的控制效果不同，實際應(yīng)用中要根據(jù)具體情況恰當(dāng)?shù)剡x擇。滑動變阻器的選擇主要從以下四個方面：第一，電路安全，即要注意電路中各電表的量程以及變阻器的額定電流；第二，電路中電流、電壓需要調(diào)控的范圍；第三，實驗中應(yīng)使滑動變阻器便于調(diào)節(jié)，電表并于讀取數(shù)據(jù)，也就是使滑動變阻器的滑動成為有效滑動；第四，電路能量消耗小。下面通過以下三個例題來進行說明。

例1、在“測定金屬的電阻率”的實驗中，待測金屬導(dǎo)線的電阻Rx約為5 Ω.實驗室備有下列實驗器材：

A.電壓表V1（量程3 V，內(nèi)阻約為15 kΩ）

B.電壓表V2（量程15 V，內(nèi)阻約為75 kΩ）

C.電流表A1（量程3 A，內(nèi)阻約為0.2 Ω）

D.電流表A2（量程600 mA，內(nèi)阻約為1 Ω）

E.變阻器R1（0—100 Ω，0.3 A）

F.變阻器R2（0—2 000 Ω，0.1 A）

G.電池E（電動勢為3 V，內(nèi)阻約為0.3 Ω）

H.開關(guān)S，導(dǎo)線若干

（1）為了提高實驗精確度，減小實驗誤差，應(yīng)選用的實驗器材有_______.

（2）為了減小實驗誤差，應(yīng)選用圖甲中________（選填“a”或“b”）為該實驗的電路圖，并按所選擇的電路圖把實物圖乙用導(dǎo)線連接起來.

解析：（1）由電池E決定了電壓表選V1；結(jié)合Rx粗略計算電流在600 mA內(nèi)，故選A2；由Rx約為5 Ω確定變阻器選R1，故應(yīng)選器材有A、D、E、G、H.

（2）因A2的內(nèi)阻不能滿足遠(yuǎn)小于Rx，電流表應(yīng)外接，故選圖b.實物連接如圖所示。

故答案為：（1）ADEGH；（2）b；如圖

例2、有一量程為0-5V的電壓表V，某同學(xué)為了知道它的內(nèi)阻，采用了下列測量方法：

（1）該同學(xué)利用歐姆表通過圖1的方式進行測量，測量時歐姆表的黑表筆應(yīng)該一電壓表的正 （選填“正”或“負(fù)”）極接線柱相接，紅表筆與另一接線柱相接，在歐姆表的檔位位于“×1k”擋時，歐姆表的實數(shù)如圖2所示，則電壓表的內(nèi)阻Rv約為

（2）為了更準(zhǔn)確第測量出這塊電壓表V的內(nèi)阻，該同學(xué)在實驗室找到了下列器材：

電壓表V1：量程0—10V 定值電阻R0：阻值5000Ω

滑動變阻器R1：0—50Ω 滑動變阻器R2：0—10Ω

電源E：電動勢12V，內(nèi)阻很小 開關(guān)S，導(dǎo)線若干

該同學(xué)設(shè)計了圖3所示的電路，其中甲為 ，乙為 （選填“V”或“V1”）滑動變阻器應(yīng)選 （選填“R1”或“R2”）該同學(xué)通過調(diào)節(jié)滑動變阻器的阻值，得到電壓表V，V1 的多組讀數(shù)U，U1，以U為縱坐標(biāo)，U1為橫坐標(biāo)建立坐標(biāo)系并畫出相應(yīng)圖像，如圖4所示，若圖像的斜率為k，則電壓表V的內(nèi)阻Rv= 用k和R0表示）

解析：（1）歐姆表的黑表筆與內(nèi)置電源的正極相連，紅表筆與內(nèi)置電源的負(fù)極相連，電壓表的正極線柱應(yīng)與高電勢點相連接，利用歐姆表通過圖1的方式進行測量，測量時歐姆表的黑表筆應(yīng)該一電壓表的正極接線柱相接；歐姆表的檔位位于“×1k”擋，由圖2所示可知，則電壓表的內(nèi)阻Rv約為4.5×1k=4.5kΩ.

（2）由圖3所示電路圖可知，電壓表乙與定值電阻串聯(lián)后再與電壓表甲并聯(lián)，并聯(lián)電路兩端電壓相等，因此甲電壓表的量程應(yīng)大于乙電壓表的量程，則電壓表甲為 V1，電壓表乙為V；兩個滑動變阻器的阻值相差不是很大，在選擇時就不能按照我們常規(guī)的選擇方法來進行選擇，通過把R1和R2結(jié)合實驗原理圖進行分析，電路中接入R1時所消耗的電能比接入R2少，所以滑動變阻器應(yīng)選擇R1；并聯(lián)電路兩端電壓相等，由圖3所示電路圖可知，U1=U+IR0，則，由圖4所示圖像可知，圖像斜率，則電壓表內(nèi)阻

故答案為：（1）正；4.5；（2）V1，V，R1，.

例3、在做測量金屬絲電阻率的實驗時，某同學(xué)請人把金屬絲做成截面為正方形的金屬絲。

（1）他先用螺旋測微器測量金屬絲的邊長，由圖可得，金屬絲的截面邊長為 mm

（2）金屬絲的電阻較小，約為5Ω，則選擇 （填A(yù)或B）電路測量比較準(zhǔn)確

（3）現(xiàn)有下列實驗器材：

電源（電動勢3V，內(nèi)阻約為0.4Ω）

電流表A1（量程10mA，內(nèi)阻約為5Ω）

電流表A2（量程0.6A，內(nèi)阻約為0.5Ω）

電壓表V（量程3V，內(nèi)阻約為2KΩ）

滑動變阻器R1（阻值0—3Ω）

滑動變阻器R2（阻值0—25Ω）

開關(guān)導(dǎo)線若干。

測量時，電流表應(yīng)選 ，滑動變阻器應(yīng)選 （填代號）

解析：根據(jù)電源電動勢和被測電阻阻值可得，電流表應(yīng)選擇A2；在實驗中，需要采集多組實驗數(shù)據(jù)時，要求相鄰兩數(shù)據(jù)間的間隔越大測量結(jié)果越準(zhǔn)確，因此要求測量范圍較大，滑動變阻器應(yīng)選R2

故答案：（1）0.515 mm—0.518 mm，（2）A2；R2