高中物理電學(xué)實(shí)驗(yàn)中滑動(dòng)變阻器的選取芻議

◆胡靖瑜

高中物理電學(xué)實(shí)驗(yàn)中滑動(dòng)變阻器的選取芻議

◆胡靖瑜

本文首先敘述了在進(jìn)行高中物理電學(xué)實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中，在選擇滑動(dòng)變阻器過(guò)程中需要遵循的原則。并在此基礎(chǔ)上，通過(guò)相關(guān)的案例，分析了學(xué)生在進(jìn)行電學(xué)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，對(duì)于滑動(dòng)變阻器的詳細(xì)選擇方法。

電學(xué)實(shí)驗(yàn)；滑動(dòng)變阻器；選取選擇；案例分析

在高中階段電學(xué)學(xué)習(xí)的過(guò)程中，滑動(dòng)變阻器是學(xué)生必須要掌握的重要電學(xué)器材之一。它的主要作用是能夠?qū)λO(shè)計(jì)的電路進(jìn)行有效的保護(hù)，并對(duì)用電器通過(guò)的電流、電壓等進(jìn)行控制?；瑒?dòng)變阻器雖然結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但是在電學(xué)實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中如何正確進(jìn)行滑動(dòng)變阻器的選擇，卻成為了高中物理電學(xué)實(shí)驗(yàn)當(dāng)中值得關(guān)注的重要問(wèn)題。

一、電學(xué)實(shí)驗(yàn)當(dāng)中選取滑動(dòng)變阻器需要遵循的原則

（一）安全性原則。簡(jiǎn)單地說(shuō)，就是在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，滑動(dòng)變阻器必須要起到保護(hù)電路當(dāng)中各部分元件安全使用的作用。若滑動(dòng)變阻器為最大接入電阻，但是電路當(dāng)中的電流強(qiáng)度仍然超出了電流表的最大限制。學(xué)生就需要就滑動(dòng)變阻器的連接方式進(jìn)行重新思考，或者進(jìn)行滑動(dòng)變阻器的更換。整體來(lái)講，分壓法能夠更好的保護(hù)電路。

（二）目標(biāo)性原則。如果電學(xué)實(shí)驗(yàn)當(dāng)中有明確的要求，學(xué)生對(duì)于滑動(dòng)變阻器的連接方式和使用方式就一定要根據(jù)要求來(lái)操作。例如：實(shí)驗(yàn)要求當(dāng)中明確提出電壓必須從“0”開(kāi)始變化，學(xué)生便需要選擇分壓法，所選擇的滑動(dòng)變阻器的阻值就會(huì)相對(duì)更低。

（三）科學(xué)性原則。簡(jiǎn)單地說(shuō)，此項(xiàng)原則就是要求學(xué)生必須要對(duì)實(shí)驗(yàn)的具體要求進(jìn)行分析，確定滑動(dòng)變阻器的阻值和待測(cè)電阻之間的關(guān)聯(lián)性，之后選取對(duì)應(yīng)的連接辦法。針對(duì)滑動(dòng)變阻器的選擇必須要考量其電阻值的最大值，如果滑動(dòng)變阻器電阻值比待測(cè)電阻更低，便需要采用分接法；反之則需要采用限流法。

二、電學(xué)實(shí)驗(yàn)當(dāng)中滑動(dòng)變阻器的選取方法例談

（一）伏安法測(cè)定電阻實(shí)驗(yàn)當(dāng)中針對(duì)滑動(dòng)變阻器的選取。在伏安法測(cè)定電阻實(shí)驗(yàn)當(dāng)中，憑借控制滑動(dòng)變阻器的滑片能夠控制電路當(dāng)中電流的大小。多檢測(cè)幾組數(shù)據(jù)，計(jì)算在在不同電阻環(huán)境下電路當(dāng)中電流的大小。例如：選擇用待測(cè)電阻組織大很多的滑動(dòng)變阻器，可以發(fā)現(xiàn)在高電阻端滑動(dòng)時(shí)，電路當(dāng)中電壓的變化非常小。如果5Ω的待測(cè)電阻選擇120Ω的待測(cè)電阻，經(jīng)實(shí)驗(yàn)檢測(cè)，待測(cè)電阻兩端的電壓只會(huì)在1/25-1/13的范圍中進(jìn)行變化，數(shù)據(jù)變動(dòng)并不顯著，實(shí)驗(yàn)當(dāng)中所得到的數(shù)據(jù)不利于開(kāi)展計(jì)算。如果選擇滑動(dòng)變阻器電阻值遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)待測(cè)電阻，就不能使用高電阻進(jìn)行檢測(cè)。若使用低電阻值，極為微小的滑動(dòng)距離便會(huì)產(chǎn)生很大的電阻變化，致使實(shí)驗(yàn)的精確性不能得到保障。

（二）伏安法測(cè)試燈泡電功率實(shí)驗(yàn)當(dāng)中滑動(dòng)變阻器的作用和選取方式。在伏安法測(cè)定燈泡電功率實(shí)驗(yàn)當(dāng)中，滑動(dòng)變阻器所發(fā)揮的效果是依靠對(duì)滑片的操縱來(lái)控制燈泡兩端的電壓以及電流，以此檢測(cè)出燈泡的實(shí)際功率以及額定功率。這需要所選擇的滑動(dòng)變阻器的電阻既可以控制燈泡兩端的電壓大小，又可以保障燈泡在安全電壓環(huán)境下進(jìn)行工作。

例如：當(dāng)前有檢測(cè)定標(biāo)為“3.6V 0.32A”燈泡正常發(fā)光過(guò)程中燈絲的功率，實(shí)驗(yàn)過(guò)程中提供以下材料：開(kāi)關(guān)（1個(gè)）、導(dǎo)線（若干）、6V電源（一個(gè)）、量程是0.6A、3A的電流表（1個(gè)）、量程是3V、15V的電壓表（1個(gè)）、5Ω，2A滑動(dòng)變阻器（1個(gè)）、10Ω，1A的滑動(dòng)變阻器（1個(gè)）。要求學(xué)生在測(cè)量過(guò)程中，電表上所顯示的數(shù)據(jù)必須超過(guò)該表量程的二分之一，滑動(dòng)變阻器的規(guī)格應(yīng)為10Ω。對(duì)該實(shí)驗(yàn)進(jìn)行電流分析：

1.檢測(cè)燈泡電阻值大小的電路設(shè)計(jì)為圖1所示（它是最為常見(jiàn)的兩種電阻測(cè)定電路。）

2.對(duì)3.6V，0.32A這一數(shù)據(jù)計(jì)算后所得出的電阻大小為11.25Ω，

3.因?yàn)闊襞莸念~定電流大小為0.32A，因此電路當(dāng)中電流大小需要控制在0.2A以下。

圖1

憑借歐姆定律可以認(rèn)識(shí)到，在電壓保持穩(wěn)定時(shí)，該電路當(dāng)中存在有最低電阻值R。建立公式R=U/I=6V/0.32A=18.75Ω，R=R滑+R燈，因此可知18.75Ω=11.25Ω+R滑，得出R滑=7.5Ω。因此要求滑動(dòng)變阻器的最低電阻值為7.5Ω，因此需要在該實(shí)驗(yàn)當(dāng)中選擇10Ω，1A的滑動(dòng)變阻器。

結(jié)束語(yǔ)

學(xué)生在進(jìn)行高中物理電學(xué)實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中，需要意識(shí)到滑動(dòng)變阻器的作用是對(duì)電路進(jìn)行有效的保護(hù)的調(diào)。同時(shí)需要重點(diǎn)認(rèn)識(shí)到，在開(kāi)關(guān)為閉合狀態(tài)以前，滑片必須在最大電阻處。之后逐漸降低選擇范圍，刪除不滿足要求的選項(xiàng)，這樣才能逐步在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，找到最合理有效的滑動(dòng)變阻器。

[1]王璐瑤.高中物理常見(jiàn)電學(xué)實(shí)驗(yàn)問(wèn)題的分析[J].通訊世界,2017,(03):261-262.

[2]趙春龍,陳勇.論“伏安法測(cè)電阻”的基本方法[J].才智,2008,(24):148+150.

（作者單位：長(zhǎng)沙市長(zhǎng)郡梅溪湖中學(xué)）