滑動變阻器是中學電學實驗中的重要儀器,是高考考查的熱點;中學物理教材對此沒有理論的講解,更沒有實際的指導,而教師的講解往往不夠全面和深入,使得學生感到無從下手。在此根據自己多年的教學經驗,結合電路分析,對滑動變阻器分壓接法的原理及使用作一探討。
如圖1所示,滑動變阻器的兩個固定端連接在電源的兩極上,其中一個固定端和滑動端P跟用電器或工作電路的兩端相連,就組成了分壓接法。
可見:分壓接法要能通過連續調節滑動變阻器得到平緩變化的電壓,負載阻值應該較大。也就是說,分壓接法中滑動變阻器應該選用阻值相對較小的。
對于變阻器的分壓接法,教材中有兩個主要應用。
一是在《把電流表改裝為電壓表》的實驗中,校正改裝的電壓表時,滑動變阻器用分壓接法,采用如圖3所示的電路圖。在這一電路中,變阻器R起分壓作用。虛線框內改裝的電壓表,這里的輸出端就是連接了兩只并聯的伏特表。
根據前面的分析可知,當并聯電壓表的總電阻變阻器的電阻R時,電壓表上就可得到與R1成正比關系的連續變化的電壓讀數。在此實驗中選用20歐、1.5安的滑動變阻器,完全符合上述條件。
在上面的例子中,負載電阻的阻值遠大于滑動變阻器的電阻,一般來說,電源的內阻也是很小的,滑動變阻器兩固定端之間的電壓可以認為是不變的,通過電阻R中的電流也可以認為是不變的,因此,輸出端的電壓與輸出端滑動變阻器的阻值是成正比的。
二是在《描繪小燈泡的伏安特性曲線》的實驗中,滑動變阻器用分壓接法,采用如圖4所示的電路圖。
在這個電路中,小燈泡燈絲電阻與滑動變阻器的阻值相差不多,電源內阻又不可忽略的情況下,我們可以作如下的定量分析。
當滑片向右滑動時R1增大,RL1+RLR1也增大,所以UL也隨著增大。
(責任編輯易志毅)