探究滑動(dòng)變阻器在初中物理實(shí)驗(yàn)中的作用

許輝

【摘 要】滑動(dòng)變阻器是初中物理電學(xué)實(shí)驗(yàn)中的一個(gè)重要元件，它可以通過移動(dòng)滑片的位置改變連入電路中電阻線的長度，從而改變電路中的電流和兩端的電壓。本文針對(duì)滑動(dòng)變阻器在初中物理實(shí)驗(yàn)中起到的重要作用做一些討論。

【關(guān)鍵詞】滑動(dòng)變阻器;物理實(shí)驗(yàn);電路;初中;電學(xué)實(shí)驗(yàn)

滑動(dòng)變阻器是一個(gè)較為復(fù)雜的器件，不僅接線柱多，在使用過程中還由于變阻器的動(dòng)態(tài)變化導(dǎo)致電流、電壓隨之發(fā)生變化，所以理解和使用變阻器對(duì)學(xué)生來說是一個(gè)難點(diǎn)。在初中的電學(xué)實(shí)驗(yàn)中，如果能夠巧妙地加入滑動(dòng)變阻器，便能夠提高課堂的講解效率和實(shí)驗(yàn)的教學(xué)質(zhì)量，下面本文將淺談滑動(dòng)變阻器在實(shí)驗(yàn)中作用及如何選擇滑動(dòng)變阻器。

一、探究電路中電流與電壓，電流與電阻關(guān)系中的作用

1.探究電路中電流與電壓關(guān)系中的作用

此實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖茄芯吭陔娮枰欢ǖ那闆r下，通過電阻的電流是否會(huì)隨著加在電阻兩端的電壓變化而發(fā)生改變。如圖1所示，閉合開關(guān)，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的滑片，改變定值電阻兩端的電壓，同時(shí)記下相應(yīng)的電流值，可以分析得出結(jié)論：通過導(dǎo)體的電流與加在它兩端的電壓成正比。

2.探究電路中電流與電阻關(guān)系中的作用

此實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖茄芯考釉陔娮鑳啥说碾妷涸谝欢ǖ那闆r下，電流是否會(huì)隨著電阻的變化而發(fā)生改變。又如圖1所示的電路，在探究電流與電阻的關(guān)系中，滑動(dòng)變阻器的作用是保證定值電阻兩端的電壓保持不變，此時(shí)換用不同的定值電阻，記下相應(yīng)的電流值，再分析得出結(jié)論： 在電壓不變的情況下，通過導(dǎo)體的電流與導(dǎo)體的電阻成反比。

二、探究滑動(dòng)變阻器在“伏安法測(cè)電阻”實(shí)驗(yàn)中的具體作用

如圖2所示，在伏安法測(cè)電阻實(shí)驗(yàn)中，由于被測(cè)電阻的阻值是一個(gè)不變的量，為了減小誤差，使測(cè)量結(jié)果更加接近真實(shí)值，需要多次調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器以改變被測(cè)電阻兩端的電壓和通過的電流，利用歐姆定律計(jì)算出多次測(cè)量的結(jié)果，最后算出電阻的平均值，達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹；瑒?dòng)變阻器在此實(shí)驗(yàn)中的最主要作用是：為進(jìn)行多次測(cè)量取平均值，減小實(shí)驗(yàn)的誤差。

三、探究滑動(dòng)變阻器在“測(cè)量小燈泡電功率”實(shí)驗(yàn)中的作用

如圖3所示，滑動(dòng)變阻器在此實(shí)驗(yàn)中用來調(diào)節(jié)小燈泡兩端的電壓，使小燈泡分別在額定電壓、高于額定電壓和低于額定電壓的條件下工作，觀察燈泡發(fā)光情況：

已知小燈泡功率P=UI，小燈泡的實(shí)際功率隨小燈泡兩端電壓的改變而改變，此物理量是不斷變化的，不同情況下電功率的值是不同的，取平均值是沒有意義的，所以本次實(shí)驗(yàn)中，多次實(shí)驗(yàn)的目是為測(cè)量（或比較）在不同電壓下電功率的值。這里整個(gè)過程的多次測(cè)量都依賴于調(diào)節(jié)電路中的滑動(dòng)變阻器。通過改變滑動(dòng)變阻器在電路中的電阻，使小燈泡的電流和電壓相應(yīng)發(fā)生改變，從而實(shí)際功率逐步變化。小燈泡的實(shí)際功率隨著加在它兩端電壓的增大而增大，當(dāng)小燈泡的實(shí)際電壓變大時(shí)，實(shí)際功率也變大，小燈泡越亮。

需要注意的是當(dāng)我們閉合開關(guān)，發(fā)現(xiàn)小燈泡不亮且電流表、電壓表示數(shù)較小，這種情況并不是電路故障，而是當(dāng)滑動(dòng)變阻器處于阻值最大處時(shí)，通過電路中的電流較小，不足以使燈泡發(fā)光。接下來只需要調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的滑片，降低阻值，就會(huì)發(fā)現(xiàn)電壓表、電流表示數(shù)值慢慢加大，燈泡也越來越亮。

通過上述實(shí)驗(yàn)可以得出結(jié)論：在允許的電壓調(diào)節(jié)范圍下，

U實(shí)=U額，P實(shí)=P額，正常發(fā)光;

U實(shí)>U額，P實(shí)>P額，比正常發(fā)光更亮;

U實(shí)

四、滑動(dòng)變阻器可以在“測(cè)量未知電阻”實(shí)驗(yàn)中充當(dāng)定值電阻

1.在只有電壓表的測(cè)電阻實(shí)驗(yàn)中

如圖2，將滑動(dòng)變阻器P點(diǎn)移至阻值最大點(diǎn)b處時(shí)，用電壓表測(cè)出滑動(dòng)變阻器兩端電壓Up，可計(jì)算電路中的電流I，再用電壓表測(cè)出未知電阻兩端的電壓Ux既得，Rx=Ux/I

2.在只有電流表的測(cè)電阻實(shí)驗(yàn)中

如圖3，將滑動(dòng)變阻器P點(diǎn)移至阻值最小值點(diǎn)a處時(shí)，測(cè)出通過Rx的電流Ia，再把滑片移至最大值b端，測(cè)出電流Ib，因IaRx=Ib（Rx+R），則Rx=IbR/（Ia-Ib）。

在以上幾個(gè)實(shí)驗(yàn)中，由于實(shí)驗(yàn)?zāi)康牟煌?，滑?dòng)變阻器在電路中所起的作用也是不同的，但在這些電學(xué)實(shí)驗(yàn)中，滑動(dòng)變阻器都起到了一個(gè)共同的作用，那就是保護(hù)電路。值得注意的是，雖然滑動(dòng)變阻器在不同實(shí)驗(yàn)中有著不同的作用，但其作用的本質(zhì)特征相同，即通過改變連接電路中電阻線的長度來改變電阻，從而改變部分電路兩端的電壓和電路中的電流。