電學實驗滑動變阻器如何選擇？

滑動變阻器是高中電學實驗中非常重要的電學儀器。在高中新課標電學實驗中涉及滑動變阻器的主要有伏安法測電阻、測定電源的電動勢和內阻、半偏法測電阻。高考中關于滑動變阻器接法的考查也時常出現。那么滑動變阻器如何選擇呢？選擇原則都有哪些呢？下面我們從兩個角度進行分析。

一、必須滿足電學實驗的基本原則

滑動變阻器的選擇必須要滿足1.安全原則，安全原則是高中電學實驗的首要原則，所以實驗電流不能超過滑動變阻器的額定電流；2.準確性原則，盡可能減小系統誤差和偶然誤差；3.科學、方便原則，首先要能夠滿足題中要求的調節范圍，其次也能夠相對比較方便地調節所需要的電壓、電流、方便性，即指易操作。

二、按照實驗具體進行分析

1.限流式電學試驗

Rx與滑動變阻器串聯，若滑動變阻器小，則會使Rx上電壓電流變化范圍太小，達不到實驗目的；若滑動變阻器太大，調節范圍大了，但是會出現最開始滑動滑片Rx上電壓電流變化劇烈，之后幾乎不變的情況，所以綜合以上分析，限流接法時滑動變阻器的取值既不能太大也不能太小，那么具體大小有什么樣的要求呢？

我們以 為縱軸，以 為橫軸，讓k= 取不同的值，畫出函數圖如圖二所示。觀察圖形可得，ｋ取值越小，Ｕｘ最小值將越大，其調節范圍越小，函數圖像越接近線性關系；當ｋ 取值越大時，Ｕｘ的最小值將越小，調節范圍越大，函數圖像將越偏離線性關系，調節將不太方便。

綜上，考慮調節范圍和實驗操作方便性的要求，在所以高中電學實驗中滑動變阻器取２Rx～10Rx之間最好。

2.分壓式電學試驗

如右圖，待測電阻兩端電壓為Ｕｘ 的值為：

化簡得：

直接觀測比較復雜，為了進一步探究，我們以 為縱軸，以 為橫軸，讓k= 取不同的值，畫出函數圖如圖四所示。我們得到k取值越小，縱軸與橫軸呈線性關系，調節越方便。所以在能保證電路安全（不燒壞任何電學儀器）的情況下，分壓接法最好選擇電阻小的滑動變阻器。

3.伏安法測量電源電動勢和內阻實驗

該實驗中滑動變阻器的作用主要是用來調節路端電壓和干路電流，滑動變阻器與電源串聯，總電壓定值，與限流式電路分析相同，考慮調節范圍和操作方便性，同樣認為伏安法測量電源電動勢和內阻時，滑動變阻器的選擇控制在2r～10r之間。

4.半偏法測電流表的內阻

半偏法測電流表的內阻的操作步驟：

①按如圖所示連接實驗電路。

②斷開S2，閉合S1，調節R1，使電流表讀數等于其滿偏電流Im。

③保持R1不變，閉合S2，調節R2，使電流表讀數等于12Im，然后讀出R2的值，若滿足R1?RA，則可認為RA＝R2。

本實驗中在選擇器材時應當選擇電動勢大的電源，然后選擇滑動變阻器，其最大電阻滿足 gt; 即可。

5.半偏法測電壓表的內阻

半偏法測電壓表的內阻的操作步驟：

①按如圖所示連接實驗電路。

②將R2的值調為零，閉合S，調節R1的滑動觸頭，使電壓表讀數等于其滿偏電壓Um。

③保持R1的滑動觸頭不動，調節R2，使電壓表讀數等于12Um，然后讀出R2的值，若R1?RV，則可認為RV＝R2。

在半偏法測電壓表的內阻實驗中，為了更加準確方便地完成實驗只需在保證安全的條件下選擇總阻值較小的滑動變阻器。

6.有關多用電表的實驗

多用電表有關實驗比較復雜，在此以一道基礎題為例進行說明。

例：實驗小組利用現有儀器組裝簡易多用電表，設計電路圖如圖所示，實驗室提供以下儀器．

A 微安表 G （ Ig =200μ A ，R3=100Ω）?

B 定值電阻R1=

C 定值電阻R2=48Ω

D 滑動變阻器R3（最大阻值為1000Ω）

E 滑動變阻器 R4（最大阻值為200Ω）

F 干電池一節（電動勢 E =1.5V，內阻 r =1Ω）

G 轉向開關一個，紅、黑表筆各一支

組裝成歐姆表時，滑動變阻器 R 應選那個呢？R3還是R4？有同學會直接選擇大的滑動變阻器，其實不然，滑動變阻器是電源干路電流共同決定的.歐姆表進行歐姆調零時，列出式子：I干路= ，I干路=Ig+ 。

代入數據可得：R=99Ω。所以滑動變阻器選擇200Ω已經足夠，太大了反而不好操作，違反了易操作原則。

綜上所述，本實驗中在選擇器材時應當根據電源的電動勢及干路電流選擇滑動變阻器，其最大電阻滿足 gt;即可。

電學實驗是高考的必考內容，如何選擇滑動變阻器對學生是難點也是重點。選擇滑動變阻器，要在考慮電學基本原則的基礎上，結合不同的實驗，通過理解其原理和實驗誤差來源，進行選擇，進而培養學生在物理實驗中嚴密的思維習慣，訓練學生物理學科思維能力。