初中物理中因滑動變阻器引起的電路動態分析

姜娜娜

【摘要】滑動變阻器是中學物理中常用的一種電學元件．本文基于初中物理中因滑動變阻器引起的電路動態分析，發現滑動變阻器在電路中扮演著重要的角色，能夠調節電路中的電流和電壓，并分析滑動變阻器在日常生活中的應用．

【關鍵詞】初中物理；滑動變阻器；電路分析

在初中物理課程中，滑動變阻器是一種常見的實驗設備，廣泛應用于電學實驗中［1］．滑動變阻器是通過改變它的電阻絲的長度來改變接入回路的阻值的電學元件，從而影響電路中的電流和電壓．電路動態變化是初中物理教學中的一個重要內容，滑動變阻器在這一過程中扮演著關鍵的角色［2］．

1? 因滑動變阻器引起的電表示數變化分析

例1? 如圖1所示，電源電壓恒定不變，閉合開關S后，當把滑動變阻器R2的滑片由右向中點處滑動過程中，下列選項正確的是（? ）

（A）電壓表示數不變，電流表A1示數不變.

（B）電壓表示數變大，電流表A2示數變大.

（C）電壓表示數不變，兩個電流表示數的差變大.

（D）電壓表示數不變，電壓表與電流表A2示數的比值不變.

解析? 開關S閉合后，定值電阻與變阻器并聯，電流表A1測量通過定值電阻的電流，電流表A2測量干路中電流．電壓表測量并聯電路電壓，其示數等于電源電壓，在整個過程中示數不變故（B）錯誤．定值電阻所在支路兩端電壓不變，電阻不變，故通過定值電阻的電流不變．變阻器R2的滑片由右向中點滑動時，它連入電路的電阻減小，兩端電壓不會發生改變，所以通過它的電流就會變大，干路中的電流逐漸變大．雖然兩個電流表的示數均變大，但二者的差等于定值電阻中的電流．故（A）（C）正確.電壓表示數與電流表A2示數的比，為電路總電壓與總電流的比，等于電路總電阻．因為變阻器連入電路的阻值發生了變化，故電路總電阻是變化的．故（D）錯誤．

點評? 滑動變阻器接入電路的電阻變化，會引起回路中的電流變化，本題中，R1與R2并聯，電流表A1測量通過定值電阻R1的電流，電流表A2測量干路中電流，電壓表測量電源電壓，認清電路結構，結合滑動變阻器阻值的變化很快會得出結果［3］．

2? 滑動變阻器和開關共同影響的電路動態分析

例2? 如圖2所示，電源電壓恒定不變，R2為滑動變阻器，而R1和R3均為定值電阻．下列選項正確的是（? ）

（A）閉合S，斷開S1和S2，讓P緩慢向右滑動，A表示數變小，V表示數變小.

（B）先閉合S，斷開S1、S2，保持P在a處不動，再閉合S2后，A表和V表示數均不變.

（C）先閉合S，斷開S1、S2，保持P在a處不動，再閉合S2后，A表和V表示數將變大.

（D）先閉合S，斷開S1、S2，將P移至變阻器最右端b，再閉合S1后，A表和V表均仍有示數.

解析? 閉合S，斷開S1、S2，R2和R3串聯，電壓表測量的是R3兩端的電壓，而電流表測量的則是干路中的電流，當把滑動變阻器的滑片向右移動時，其電阻逐漸變大，干路中的電流逐漸減小，電流表示數逐漸減小，R3兩端的電壓逐漸減小，電壓表示數逐漸變小，故（A）正確；先閉合S，斷開S1、S2，保持P在a處不動，此時滑動變阻器的電阻為零，只有電阻R3工作，電壓表測量電源電壓，電流表測量電路的電流，再閉合S2后，定值電阻R1被短路，此時仍然只有電阻R3工作，所以電流表A和電壓表V示數均不變，故（B）正確，（C）錯誤；閉合S，斷開S1、S2，將P移至滑動變阻器最右端b，此時R2和R3串聯，電壓表測量定值電阻R3兩端的電壓，電流表測量電路的電流，再閉合S1后，定值電阻R3和電壓表都被短路，電壓表示數變為零，此時只有電阻R2工作，電路的總電阻逐漸變小，電路的電流逐漸變大，電流表的示數逐漸變大，故（D）錯誤．

點評? 開關S用來控制整個電路，開關S1、S2的作用是改變電路結構，在不同的電路中，改變滑動變阻器的阻值，分析回路電流的變化，進而得到電表示數的變化［4］．

3? 電路動態分析的實際應用

例3? 如圖3所示的裝置是一種自動測定油箱中油量的簡易裝置，R2為滑動變阻器，工作過程中浮標通過杠桿帶動金屬片從R2的一端滑動到另一端．

（1）當向油箱里加油時，R2兩端的電壓會??? （填“變大”“變小”或“不變”）；

（2）如圖4所示為原電表的刻度盤，現要在該刻度盤上標注對應的油量值，則表示油量為0的刻度線應在刻度盤的??? （填“最左邊”“中間某位置”或“最右邊”）；

（3）若電路的保護電阻R1損壞，維修人員替換時誤用了一個較大的電阻，則會導致油量表的測量結果??? （填“偏大”或“偏小”）．

解析? （1）由圖3可知，油量表與R1、R2組成了一個串聯電路，可知，油量表是由電流表改裝而成的；當往油箱中加油的過程中，浮球逐漸上升，R2的滑片下降，接入電路的阻值會逐漸變大，回路中的總電阻不斷變大，回路中電流逐漸變小，定值電阻R1兩端的電壓變小，根據串聯電路的電壓特點可知，滑動變阻器R2兩端的電壓將不斷變大．

（2）由圖3可知，油量表串聯在電路中，故油量表是由電流表改裝的；由I=UR1+R2可知，油量為0時，電路中的總電阻最小，電流最大，所以油量為0的刻度線應在刻度盤的最右邊；并且油量表的刻度是不均勻的．

（3）由第（2）問可知，當向油箱中加油時，電路中電流變小，即油量表示數變小；若電路的保護電阻R1損壞，替換時誤用了一個較大的電阻，則當浮標在同一位置時，電路中的總電阻變大，電流變小，油量表示數變小，所以會導致油量表的測量結果偏大．

點評? 本題是典型的因滑動變阻器阻值引起的電路動態變化的應用．當油箱中的油增多時，浮球上升，在杠桿的作用下滑片下降，滑動變阻器連入電路中的阻值變大，電路中的總電阻變大，電路中電流變小，根據電流表示數可間接反映油量．

4? 結語

綜上所述，滑動變阻器在初中物理中起著至關重要的作用．通過深入探討滑動變阻器對電路的影響以及對其引起的電路動態變化的應用，有助于學生更好地理解和掌握初中物理知識．希望本文的研究內容能為初中物理教學提供一定的幫助和支持［5］．

參考文獻：

［1］陸建召.初中物理動態電路題型的分析與破解［J］.新課程導學，2022（05）：76-77.

［2］于良永.初中物理動態電路中常見錯誤分析與解答［J］.數理化解題研究，2017（26）：63-64.

［3］汪雄海.初中物理動態電路問題分類解析［J］.中學教學參考，2014（11）：74.

［4］許小敏.化繁為簡，深入淺出——以初中物理動態電路的簡化與分析為例［J］.物理教學探討，2015，33（08）：36-38+40.

［5］徐俐.初中物理動態電路分析——以靜制動［J］.數理化學習（初中版），2023（08）：51-53.