例談生活中的變阻器

孫德龍

我們知道，滑動變阻器改變電路中電流的同時也可以對電路中某一部分的電壓起到控制和改變作用。那么，滑動變阻器如何起作用呢？我們可以理解為滑動變阻器的滑片將電阻絲一分為二，電流流過那部分電阻絲（如圖1陰影部分）就是對電路起到控制作用的電阻絲。

由于串聯電路中I1 = I2，將[I=UR]代入等式可得出[U1R1=U2R2]，則[U1U2=R1R2]，且串聯電路中U = U1 + U2。因此我們可以分析出串聯電路分壓特點是“大阻分大壓”。

例1 （2021·山東·煙臺）如圖2所示為某壓力傳感器的原理圖，R1為定值電阻，滑動變阻器R2的滑片P通過AB間可以伸縮的導線與電路相連，導線位于彈簧內部，當閉合開關S，壓力F增大時，下列說法正確的是（）。

A.電壓表V1的示數變大

B.電壓表V2的示數變小

C.電壓表V2的示數與電流表A的示數比值變大

D.電壓表V1的示數與電流表A的示數比值變小

解析：分析電路：由于電壓表的內阻很大，可以當作斷路去掉，電流表內阻很小，可以當作導線，經分析可知R1、R2兩個電阻串聯。因此閉合開關時，電流表測整個電路的電流，電壓表V1與R1并聯測R1兩端電壓，電壓表V2與R2并聯測滑動變阻器R2兩端電壓。

分析電流方向可知，R2的上部接入電路，當壓力F增大時滑片P向下滑動，R2接入電路的電阻長度變長，阻值變大，根據串聯電路分壓特點“大阻分大壓”可知電壓表V2的示數會變大，根據串聯電路電壓規律U = U1 + U2可以得出電壓表V1的示數變小。

由于R2接入電路的電阻變大，根據R = R1 + R2及R1不變，進一步得出電路的總電阻變大，由于電路的總電壓不變，由歐姆定律[I=UR]可知電路中電流變小。

由[R=UI]可知，電壓表V2的示數與電流表A的示數的比值等于R2的阻值，會變大，電壓表V1的示數與電流表A的示數的比值等于R1的阻值，不會發生變化。

答案：C

[本題涉及串聯電路的特點和歐姆定律的應用，解題關鍵是會把電壓表的示數與電流表的示數的比值轉化為阻值處理。][點評]

例2 （2021·湖南·湘潭）如圖3是小虹設計的一種“身高測量儀”，其中滑片P將電阻絲分成上、下兩部分，阻值分別為R1、R2，身高數據可通過電壓表的示數來反映。測量時，身高越高（）。

A.電壓表示數越小

B.電壓表示數越大

C.電路中的電流越大

D.電路中的電流越小

解析：分析電路：由于電壓表的內阻很大，可以當作斷路去掉，因此閉合開關時，電阻被滑片分為上、下兩部分R1、R2，兩部分都接入電路且為串聯，電壓表測滑片P下方的電阻絲R2兩端的電壓。

當人的身高變大時，滑片向上滑動，與電壓表并聯的電阻R2阻值變大，根據串聯電路分壓特點“大阻分大壓”可知電壓表的示數會變大，據此得出測量儀用電壓表顯示身體的高度，且身高越高電壓表示數越大。

此種接法R1、R2兩部分電阻絲由于全部接入電路，因此電路中的總電阻不變，由于電路的總電壓不變，根據歐姆定律可得電路中的電流大小不變。

答案：B

[本題是結合滑動變阻器在生活中的應用來考查動態電路分析，本題關注點是電壓表接的位置在滑片上，對電路中的總電阻沒有影響。][點評]

（作者單位：大連市第七十六中學）