都是變阻器惹的禍

摘 要：變阻器貫穿于初中物理電學(xué)教學(xué)，正是由于變阻器的存在，才有了動(dòng)態(tài)電路的范圍設(shè)置問題.文章以動(dòng)態(tài)電路中范圍設(shè)定問題為基礎(chǔ)，通過列舉試題拓展分析理想電源和小燈泡電功率范圍的設(shè)定問題.

關(guān)鍵詞：變阻器；動(dòng)態(tài)電路；范圍設(shè)定

中圖分類號(hào)：G632 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1008-0333（2023）26-0104-03

作者簡(jiǎn)介：馬宏志（1981.6-），男，江蘇省南通人，本科，中學(xué)一級(jí)教師，從事初中物理教學(xué)研究.

變阻器貫穿整個(gè)初中電學(xué)學(xué)習(xí)過程，正是由于變阻器的存在，使得恒壓電路中電阻發(fā)生變化，進(jìn)而使電路中不同電阻（或用電器）的電流、電功、電功率發(fā)生動(dòng)態(tài)變化，形成動(dòng)態(tài)電路[1].動(dòng)態(tài)電路中有一種題型是范圍設(shè)定問題.文章以一道探究“通過導(dǎo)體的電流與電壓、電阻的關(guān)系”試題為例，分析動(dòng)態(tài)電路中范圍設(shè)定問題，并以此為基礎(chǔ)，拓展分析理想電源中不同范圍設(shè)計(jì)及小燈泡電功率范圍設(shè)定問題.

例題 如圖1是某小組同學(xué)準(zhǔn)備探究“通過導(dǎo)體的電流與電壓、電阻的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)電路，實(shí)驗(yàn)器材：干電池2節(jié)，變阻器（20 Ω，1 A）、電流表、電壓表、開關(guān)各一個(gè)，不同阻值的定值電阻及導(dǎo)線若干.

為了驗(yàn)證“電壓一定時(shí)，電流與電阻成反比”規(guī)律，該小組同學(xué)選擇了5 Ω、10 Ω、20 Ω的定值電阻，準(zhǔn)備分別接入圖1電路，測(cè)量電流進(jìn)行探究，有同學(xué)提議：既然探究時(shí)需要保持電阻兩端電壓不變，圖1中可以不用連接變阻器和電壓表.他們按照提議分別將三只電阻由小到大接入電路，閉合開關(guān)后，電流表示數(shù)分別為0.42 A，0.24 A，0.13 A，發(fā)現(xiàn)無法驗(yàn)證.于是他們計(jì)劃仍按圖1進(jìn)行探究，分析測(cè)量數(shù)據(jù)后，選定準(zhǔn)備加在電阻兩端的電壓值U，為確保完成驗(yàn)證，則這個(gè)電壓值U的范圍為（ ）.

A.1.5 V＜U≤3 V B.1.3 V＜U＜2.1 V

C.1.3 V＜U≤2.6 VD.2.1 V＜U＜2.6 V

解析 在探究“電壓一定時(shí)，電流與電阻成反比”規(guī)律時(shí)，應(yīng)該控制電阻R兩端電壓不變，利用電源電壓為定值，直接更換不同電阻進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如表1所示，從表中數(shù)據(jù)可以發(fā)現(xiàn)，在更換電阻阻值越來越大時(shí)，其兩端電壓越來越大，由于電源電壓為定值，實(shí)驗(yàn)電阻電壓越來越大的原因可能是存在另一個(gè)隱形電阻與實(shí)驗(yàn)電阻串聯(lián)，根據(jù)串聯(lián)電路分壓原理可以解釋電阻越大電壓越大的原因.

變阻器貫穿整個(gè)電學(xué)學(xué)習(xí)過程，解決由變阻器衍生出的范圍設(shè)定問題的關(guān)鍵在于根據(jù)電路設(shè)定條件、電表范圍、變阻器電阻變化等，結(jié)合電學(xué)規(guī)律對(duì)范圍設(shè)定進(jìn)行科學(xué)界定，進(jìn)而解決與范圍設(shè)定相關(guān)的更多電學(xué)問題.

參考文獻(xiàn)：

［1］魯斌.恒定電路中電壓變化量與電流變化量之比問題的一般解法［J］.物理通報(bào)，2016（05）：108-109.

［責(zé)任編輯：李 璟］