有關滑動變阻器分壓式接法的討論及試題分析

李君秋 鄭德雨

摘 要：滑動變阻器的分壓式接法是高中物理教學中的一個難點，深入理解滑動變阻器分壓接法的理論根據，在解決電學實驗問題時就能得心應手。

關鍵詞：滑動變阻器;分壓器;分壓式接法;負載;輸出電壓

有關滑動變阻器的連接方法，2010年人民教育出版社出版的高中物理教材中沒有在正文部分做介紹，只是在《物理選修3-1》的“問題與練習”中給出了一道分壓式接法的試題讓學生解答。解答與說明是這樣表述的：“可以將變阻器的這種分壓連接與限流連接進行比較，分析它們改變電壓的作用和通過它們的電流情況，進一步提高學生的分析能力?！比绻麑Υ祟}重視不夠，分壓器這個知識點就會成為一個薄弱點。

滑動變阻器在電路中通常有兩種接法：分壓式接法和串聯降壓限流式接法（簡稱限流式接法）。有關滑動變阻器分壓式接法的題目大多數是考查分壓式接法的特點或條件，這里不再贅述。當選擇分壓式接法時滑動變阻器就是一個分壓器，文章試著討論分壓器的輸出電壓與負載的關系。以下例題中有資料原圖的，用原圖標注。

最后結論：當滑動變阻器以分壓接法連入電路時，它就是一個分壓器。當滑動變阻器的最大阻值遠小于負載電阻時，只要滑片不動，負載電阻變化，可以認為分壓器的輸出電壓不變。

知道了這個規律，在做電學實驗題時會很有用，下面兩例中就用到這個知識點。

【例2】 （2016·全國新課標卷Ⅱ·23題）某同學利用圖（a）所示電路測量量程為2.5V的電壓表的內阻（內阻為數千歐姆），可供選擇的器材有：電阻箱R（最大阻值99999.9Ω），滑動變阻器R1（最大阻值50Ω），滑動變阻器R2（最大阻值5kΩ），直流電源E（電動勢3V），開關1個，導線若干。

實驗步驟如下：

①按電路原理圖（a）連接線路;

②將電阻箱阻值調節為0，將滑動變阻器的滑片移到與圖（a）中最左端所對應的位置，閉合開關S;

③調節滑動變阻器，使電壓表滿偏;

④保持滑動變阻器滑片的位置不變，調節電阻箱阻值，使電壓表的示數為2.00V，記下電阻箱的阻值。

回答下列問題：

（1）實驗中應選擇滑動變阻器 （填“R1”或“R2”）。

（2）根據圖（a）所示電路將圖（b）中實物圖連線。

（3）實驗步驟④中記錄的電阻箱阻值為630.0Ω，若認為調節電阻箱時滑動變阻器上的分壓不變，計算可得電壓表的內阻為 Ω（結果保留到個位）。

（4）如果此電壓表是由一個表頭和電阻串聯構成的，可推斷該表頭的滿刻度電流為 （填正確答案標號）。

A. 100μA B. 250μA C. 500μA D. 1mA

解析：（1）實驗原理是用半偏法測電表內阻，當滿足R1≤R時就可以認為調節電阻箱時滑動變阻器上的輸出電壓不變，因為滑動變阻器R1的最大阻值小于R2，所以選R1。

（2）實物圖連線如圖（b）。

（3）因為可以看作調節電阻箱時滑動變阻器上的輸出電壓不變，且流過電壓表與電阻箱的電流相等，所以2.00RV=2.5-2.00630.0，RV=2520Ω。

（4）Ig=2.52520A=1mA。

【例3】 （2014安徽卷21題）（原題略）

解析：本題也是有關測電壓表內阻的問題，繼續用到上述結論。如圖2，先把R0調到零，調節滑動變阻器的滑片，使電壓表滿偏，電壓為U;保持滑片位置不變，調節R0為某一值R，電壓表讀數為U1，在認為分壓器輸出電壓不變的情況下則有

鞏固練習：

【例4】 下面這兩個電路圖一樣嗎？

解析：圖3中滑動變阻器是作為分壓器使用，當滑動變阻器的滑片從左向右滑動時，輸出電壓（近似等于Rx上的電壓）也從零逐漸增大。電路接通前滑片要放在最左端。

圖4中的滑動變阻器串聯在電路中，起限流作用。當滑動變阻器的滑片從右向左移動時，電路中的電流從某一最小值逐漸增大，加在Rx上的電壓也從某一值逐漸增大。電路接通前滑動變阻器的滑片要置于最右端。

比較兩種電路，分壓式接法的特點是輸出電壓可以從零開始調節、輸出電壓變化范圍大、阻值很小的變阻器也可以適用。限流接法的優點是電路簡單、能耗低。

上面幾例主要分析分壓器的原理?；瑒幼冏杵髯鳛榉謮浩魇褂?，是高中物理直流電知識點中的難點，也是電學部分的高考?？键c。要掌握這個知識點，首先要深入理解分壓器的原理，在此基礎上通過必要的練習，才能達到融會貫通、舉一反三的效果。如何培養學生分析問題的能力，提高他們解決問題的能力是物理教學的最終目標。物理知識的建構既要注重教材，也要旁征博引。人們常說高考是教學的指揮棒，研究歷年的高考試題無疑是提高物理學習效率的一條重要途徑，也是提高學生解決問題的手段。教學的觀念正在轉變，以前的教學也許更注重解題能力的培養。那么如何改變這種應試教育的模式呢？就要從訓練學生的“解題能力”向培養學生的“解決問題的能力”轉變。解決問題的能力是指面對實際問題要會分析問題的本質，探究解決問題的方案，解決問題后歸納總結，最后再將所學知識轉化為一種物理思想或觀念，潛移默化地就會養成一種解決實際問題的能力。

參考文獻：

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[3]張泉.高中全程復習方略2016最新版[M].延吉：延邊大學出版社，2016.

作者簡介：

李君秋，鄭德雨，甘肅省蘭州市，甘肅省蘭州市永登縣連鋁學校。