限流電路中滑動變阻器為什么多采用“三線接”法

張利國

(北京交通大學附屬中學 北京 100081)

串聯分壓電路，俗稱限流電路，在教輔材料中一般呈現下面兩種接法[1]，在圖1中，滑動變阻器的接線柱僅用兩根導線連接，在圖2中，滑動變阻器的接線柱用3根導線連接，我們姑且稱圖1所示的方法為“二線接”法，稱圖2所示的方法為“三線接”法.

圖1 “二線接”法

圖2 “三線接”法

分壓電路中的滑動變阻器3個接線柱上的導線都有電流流過，與之不同，在限流電路中，連接滑動變阻器的導線中只有兩根有電流流過[2].在例題練習題的答案中，對滑動變阻器的“二線接”法和“三線接”法通常不做區分.于是師生產生疑問，二者在實際使用中有區別嗎？如果沒有區別的話，為什么教材中多采用“三線接”法？

我們不妨看一下滑動變阻器的構造，如圖3所示.

圖3 滑動變阻器示意圖

滑動變阻器主要有兩部分，上邊是金屬棒，用來安裝滑片，金屬棒兩端的接線柱c和d與滑片P短路；下邊是一個絕緣陶瓷桶，其上纏繞涂有絕緣漆的電阻絲，將電阻絲的左右兩端分別固定在接線柱a和b上.沿著軸線方向刮去滑片P與金屬絲接觸部分的外層絕緣漆，使得滑片P與金屬絲能連通并導電.通過移動滑片P，改變滑片接觸電阻絲的位置，以改變接入電路中電阻的大小[3].

在滑動變阻器使用過程中，具體說是在滑片P移動過程中，偶爾會出現接入電阻跳躍式變化的不穩定現象，因此，要影響實驗測量精度.問題恰恰出在滑片與電阻絲的接觸點上，一種問題是從一段電阻絲滑向另一段電阻絲的過程中所出現的間歇性斷路，另一種是滑動變阻器在使用一段時間后，滑片經常因為松動而不能與電阻絲有效接觸.斷路或者接觸不良會使滑動變阻器在使用的方便性上打折扣，也有可能產生一定的危害性.

(1)方便性

在圖1所示的電路中，閉合開關后，如果滑片處斷路，小燈泡不亮，實驗者很難確定斷路出現的位置，客觀上給故障分析增加了難度.相對而言，在圖2所示的電路中，如果滑片處斷路，小燈泡仍然是亮的，只是電流從a到b穿過整段電阻絲，故障體現在移動滑片不能改變小燈泡的亮度而已，容易發現和排除.

(2)危害性

情景一：舉一個中學階段可能出現的例子，小燈泡的電阻RL=10 Ω，滑動變阻器R0的阻值變化范圍為0～10 Ω，電壓表的量程為15 V，將其接入24 V的恒壓電源中，在圖4所示的“二線接”法中，滑片接觸不良，極有可能造成燒表，而在圖5所示的“三線接”法中，無論滑片與電阻絲是否接觸都不會毀壞電壓表.

情景二：舉一個大學階段可能會出現的例子，惠斯登電橋可以用來測電阻、描繪等勢面等，為提高電橋的最大靈敏度，通常選量程比較小的靈敏電流計，在圖6中，如果滑動變阻器R0的滑片處出現斷路，靈敏電流計中突然出現大電流，極易燒表，這種情形在圖7中就可以避免.

圖6 情景二的“二線接”法

圖7 情景二的“三線接”法

情景三：在復雜電路中，如果滑動變阻器接在輸出功率一定的電路的輸出端，因輸出功率一定，滑動變阻器所在的負載電路突然出現斷路，輸出電流為零的瞬間，輸出端的電壓突然增大，會導致輸出電路擊穿或燒壞.

綜上所述，教材中滑動變阻器即使在限流電路中也多采用“三線接”法，以防止斷路，既方便進行故障排查，也可避免潛在的危險.