也談滑動變阻器接入方法的比較

摘 要：縱觀近幾年物理電學(xué)的中考題，滑動變阻器在電路中的接法與作用是命題的熱點和焦點，并且在分析大多數(shù)涉及滑動變阻器的電學(xué)題時，發(fā)現(xiàn)它的接法又往往是解題的關(guān)鍵所在，因此，在復(fù)習(xí)時，同學(xué)們?nèi)裟茚槍瑒幼冏杵鬟M行系統(tǒng)地復(fù)習(xí)，在解題時思路會更清晰、更明確，提高解題的準確性.

關(guān)鍵詞：滑動變阻器;接法;比較

作者簡介：孫宗武（1975-），男，安徽無為人，本科，中學(xué)高級教師，研究方向：初中物理教學(xué)、實驗和命題.

在中學(xué)階段，對于滑動變阻器的連接方法，一般需要掌握限流接法和分壓接法.

1 限流式接法

如圖1接法所示，此時變阻器在電路中起限流作用.這樣的連接方式，在開關(guān)K閉合前，滑片P須置于變阻器阻值最大的位置（即圖1中，P應(yīng)置于變阻器最右端處）.

限流式接法的滑動變阻器，常有如圖2中（a）和圖2（b）所示的兩種相似的接法.在金屬觸片C與滑動變阻器瓷筒上纏繞的線圈接觸良好的正常狀態(tài)時，都是滑動觸片左側(cè)的電阻線圈接入電路，圖2（a）與圖2（b）兩種接法中效果相同.

但是，若金屬觸片C與線圈接觸不良，對于圖2（a）就相當于電路斷路，電路中的阻值變化特別大;而對于圖2（b）則只相當于滑動變阻器的阻值全部接入電路，因而阻值變化幅度較小，所以這兩種接法對電路造成的影響是不同的.

【2019安徽17】如圖所示的電路中，電源電壓保持不變，R為定值電阻.閉合開關(guān)，向左移動滑片P，則

A電壓表的示數(shù)變大，電流表的示數(shù)變大

B電壓表的示數(shù)變大，電流表的示數(shù)變小

C電壓表的示數(shù)不變，電流表的示數(shù)變大

D電壓表的示數(shù)變小，電流表的示數(shù)變大

【答案】A

【解析】由電路圖3可知，滑動變阻器與定值電阻串聯(lián)，屬于限流式接法，閉合開關(guān)后，滑片向左滑動時，接入的阻值變小，則電路中總電阻變小，由I=UR可知，在電源電壓不變時，電路中的電流變大，電流表實示數(shù)變大;R為定值電阻，由U=IR可知其兩端電壓變大，故電壓表示數(shù)變大;故A正確，BCD錯誤.

2 分壓式接法

如圖4接法所示，此時滑動變阻器在電路中起分壓作用.金屬觸片P置于滑動變阻器瓷筒上纏繞的線圈右端時R1兩端電壓為零，置于左端時，R1兩端電壓約為E（電源內(nèi)阻忽略），使得R1兩端電壓在0～E范圍內(nèi)變化，調(diào)壓范圍比限流時大.為保護R1電阻，開關(guān)閉合前金屬觸片P置于線圈右端，則R1的兩端電壓和通過的電流最小且為零.

3 接法的選擇

通?；瑒幼冏杵鬟x用的是限流式接法，但有三種情形必須選擇分壓式接法.

（1）當限流式接法電路中的實際電壓或電流最小值仍大于負載的額定值或測量儀表的量程時，采用分壓接法.

（2） 實驗要求的電壓變化范圍較大，但滑動變阻器電阻最大值遠小于被測電阻或電路中串聯(lián)的其它電阻時，采用分壓接法.

（3）問題要求回路中某部分電路的電壓或電流能實現(xiàn)從零開始連續(xù)可調(diào)，只有滑動變阻器采用分壓接法才能滿足要求.

因為圖4分壓式接法比圖1限流式接法多接了一條AP支路，在使用相同的滑動變阻器達到相同要求時，其消耗的電功率總是分壓式接法比限流式接法大些.為避免浪費，在滿足相同要求的情況下，宜用限流接法.

【2018安徽20】利用如圖5a所示的電路，可以研究通過小燈泡的電流跟加在它兩端電壓的關(guān)系.實驗中使用小燈泡的額定電壓為25V.

（1）請按照圖5a，將圖5b中的實物電路連接完整.

（2）閉合開關(guān)S，當滑片從滑動變阻器的一端向另一端移動時，小燈泡兩端的電壓連續(xù)發(fā)生變化，于是可得到多組測量值（U，I），根據(jù)測量值畫出小燈泡的I-U圖像如圖5c所示.從圖像可以發(fā)現(xiàn);隨著小燈泡兩端電壓從0逐漸增大（不大于額定電壓），其燈絲的電阻值（選填“不斷增大”，“保持不變”或“不斷減小”）.

（3）在圖5a中，閉合開關(guān)，將滑片P從A端向B端移動.在此過程中，小燈泡兩端的電壓（選填“不斷變大”，“保持不變”或“不斷變小”）.

（4）考慮到電壓表的電阻對電路的影響，每次電流表的示數(shù)比測量時通過小燈泡的實際電流（選填“偏大”或“偏小”）.

【答案】（1）如圖6;（2）不斷增大;（3）不斷變大;（4）偏大

【解析】

（1）電壓表并聯(lián)在小燈泡兩端，燈的額定電壓為25V，故電壓表選用0-3V的量程，讓電流從正接線柱流入電壓表，從負接線柱流出電壓表.

（2）由圖5c知，當電壓為025V、10V、20V時，對應(yīng)的電流大小分別為01A、03A、045A，由歐姆定律，求出對應(yīng)的電阻大小分別為：25Ω、33Ω、44Ω，故燈絲的電阻值不斷增大.

（3）在圖5a中，燈與變阻器PA部分并聯(lián)后與變阻器的PB部分串聯(lián)，閉合開關(guān)，將滑片P從A端向B端移動，PA部分電阻變大，并聯(lián)部分的電阻變大，由串聯(lián)電路分壓原理可得，并聯(lián)部分的電壓變大，即燈的電壓不斷變大.

（4）電壓表與燈并聯(lián)，根據(jù)并聯(lián)電路干路電流等于各支路電流之和的規(guī)律，電流表的示數(shù)比測量時通過小燈泡的實際電流偏大.

（收稿日期：2019-08-01）