滑動變阻器教學演示儀的制作與應用

張 露，李 建

重慶市育才中學校，重慶400050

滑動變阻器是中學物理電學中的一個重要電路元件，因其結構相對復雜，對很多初學的學生而言是一個學習難點，尤其是判斷滑動變阻器實際接入電路中電阻的部位，及隨著滑片的移動，接入電阻阻值的變化。筆者通過制作一個可以通過點亮LED燈的數量來顯示滑動變阻器接入電路中的電阻，實驗效果明顯，較好地突破了教學難點，幫助學生快速地理解滑動變阻器的工作原理。

1 制作原理

滑動變阻器是通過改變接入電路中電阻絲的長度來改變接入電路中的電阻大小。現在普遍使用的滑動變阻器（圖1）是將電阻絲緊密纏繞在一絕緣筒上，并在圓筒橫截面豎直切線位置將電阻絲的絕緣漆刮落，當滑動變阻器滑片移動到該位置時，電流便經過滑片流向金屬桿（或通過金屬桿流向滑片，進而流向接入電路的電阻絲）。因滑動變阻器電阻纏繞密集，學生不易觀察到實際接入電路的工作部分，進而造成理解和思維障礙。

圖1 滑動變阻器

筆者結合滑動變阻器的制作原理，巧妙地將電阻絲用若干個阻值為1 Ω的電阻串聯代替，并創造性地將LED燈也串聯接入電路 （如圖2所示）。這樣的設計不僅可以直觀看到滑動變阻器的工作原理，還能將接入電路中的電阻通過LED燈亮的個數顯示出來，實驗效果非常明顯（如圖3所示）。

圖2 滑動變阻器演示儀的設計

圖3 滑動變阻器演示儀

2 制作材料

（1）相同的小木板兩塊，寬20cm左右，高30cm左右，用于滑動變阻兩端支架的制作。

（2）PVC 水管一段，長約 50 cm，直徑 15 cm，用于制作滑動變阻器管身。

（3）硬鋼絲一段，約60 cm，用于滑桿的制作。

（4）定值電阻若干（規格：1 Ω，1 W），用于制作電阻絲，如圖 4（a）。

（5）LED燈若干 （額定電壓1.5 V左右），如圖 4（b）。

（6）大號螺絲釘兩顆（用作滑動變阻器下方兩個接線柱），細螺絲釘若干，膠水，螺絲刀。

圖4 材料

3 制作方法

3.1 制作原理圖（如圖5）

圖5 制作原理圖

3.2 制作步驟

（1）電阻絲的繞制

將10個定值電阻和1個LED燈串聯后可以繞水管一圈，這個過程要注意LED燈的正負腳。經過改進后，水管上總共均勻纏繞了14圈。

（2）調試

考慮LED燈的額定電壓，串聯后要使得所有的燈都要亮，同時在改變電阻時加在一個LED燈的電壓不能過大（防止擊穿LED燈），需要不斷調試總電壓。

（3）組裝美化

待LED燈和電阻串聯且調試無誤后，在支架和管身上打孔，組裝，并適當美化。（圖3）

4 教學應用介紹

“滑動變阻器教學演示儀”在教學上可以用于滑動變阻器這一電路元件的教學。一方面可以演示滑動變阻器的工作原理，很清楚地看到滑動變阻器是通過改變接入電路中電阻絲的長度來改變電阻的；另一方面可以通過LED燈顯示接入電路中的有效電阻，增加了可視性，也有助于學生觀察能力的培養。LED燈的亮暗程度還可以粗略反映電路中電流的大小關系。“滑動變阻器教學演示儀”在滑動變阻器、動態電路這部分教學中對突破教學重點和難點有著重要的意義。