滑動變阻器在不同實驗中的應用

滑動變阻器作為初中電路中不可或缺的重要元件在各種電學實驗中有著廣泛的應用。下面幫同學們進行整理辨析。

一、滑動變阻器在電路中的作用

1.控制用電器兩端的電壓一定。通過調節滑動變阻器滑片，在“探究電流和電阻關系”的實驗中，控制定值電阻兩端的電壓一定。注意：在所有初中物理的電學實驗中，只有在該實驗中滑動變阻器有此作用。

2.改變用電器兩端的電壓。通過調節滑動變阻器的滑片改變用電器（定值電阻或小燈泡）兩端的電壓。在眾多電學實驗中，滑動變阻器常有此作用，例如測量電阻、測量小燈泡的電功率等。

3.保護電路。連接好電路后，閉合開關之前要將滑動變阻器的滑片滑動到阻值最大的位置上。這樣可以利用滑動變阻器的最大電阻來保證電路中的電流不會太大，并在此基礎上進行調節。

4.控制電路中的電流。通過調節滑動變阻器，保持電路中的電流一定，一般在“探究電流的熱效應”“電磁繼電器的使用”等實驗中有所體現。

例1 在探究“電流通過導體產生熱量的多少與哪些因素有關”的實驗中，采用了如圖1電路。

如圖1所示，兩燒瓶中裝有阻值相同的電熱絲，閉合開關，調節滑動變阻器，使兩電流表示數

（選填“相同”或“不同”），可以探究電流通過導體產生的熱量與 的關系。

解析：要研究電熱與電流的關系，必須保持電阻和通電時間相同，改變通過電熱絲的電流，比較產生熱量多少與電流大小的關系。答案：不同 電流

二、滑動變阻器在電路故障問題中的體現

當滑動變阻器連接錯誤時，會導致電路故障，具體體現在：（1）開關閉合后，無論怎樣調節滑動變阻器的滑片，電流表和電壓表的示數都很小，且不變，說明滑動變阻器同時接了下面的兩個接線柱，同理，如果無論怎樣調節滑動變阻器的滑片，電流表和電壓表的示數都很大，且不變，說明滑動變阻器同時接了上面的兩個接線柱；（2）調節滑動變阻器的滑片發現電流表的示數增大時，電壓表的示數減小，說明電壓表并聯在滑動變阻器的兩端了。

例2 某班同學做“用滑動變阻器改變電流”的實驗，電路如圖2所示。

閉合開關后，甲同學發現無論怎樣移動滑片P，燈的亮度都不發生變化，且一直很暗，這可能是因為 ；乙同學發現無論怎樣移動滑片，燈一直很亮，這可能是因為 。

解析：滑動變阻器在電路中應連接一“上”一“下”兩個接線柱，其在電路中的作用是通過改變電路中電阻的大小來改變電路中的電流；當將滑動變阻器下面兩個接線柱接入電路時，滑動變阻器的電阻絲全部接入電路，電路中電流很小，無論怎樣移動滑片，都不能改變電路中的電流；當將滑動變阻器上面兩個接線柱接入電路時，滑動變阻器的電阻絲沒有接入電路，電路中電流很大，無論怎樣移動滑片，都不能改變電路中的電流。答案：滑動變阻器同時接了下面兩個接線柱 滑動變阻器同時接了上面兩個接線柱

三、滑動變阻器的選擇

滑動變阻器銘牌中一般標有該變阻器的最大電阻和允許通過的最大電流值。通過對比滑動變阻器的銘牌信息，選擇適合實驗的滑動變阻器是電學實驗中比較有難度的一種題型。

例3 在“測量小燈泡的電功率”實驗中，選用的小燈泡上標有“2.5 V”字樣，額定電流約為0.3 A，電源電壓恒為6 V，實驗電路如圖3所示。

現有規格為A“10 Ω 2 A”、B“20 Ω 1 A”和C“50 Ω

0.2 A”的三個滑動變阻器可供選擇，應選擇 （選填字母）滑動變阻器接入電路才能順利進行實驗。

解析：小燈泡上標有“2.5 V”字樣，額定電流約為0.3 A。當小燈泡正常發光時，根據串聯電路的規律及歐姆定律可知，滑動變阻器連入電路中的電阻為R滑[=U滑I=U-ULI'=6 V-2.5 V0.3 A ≈] 11.7 Ω gt; 10 Ω，又由于小燈泡額定電流大于0.2 A，故為了能夠順利完成實驗探究，應選用“20 Ω" 1 A”的滑動變阻器。答案：B

四、利用滑動變阻器測量未知電阻（小燈泡）的電阻或電功率

用非伏安法測量電阻或電功率時，利用滑動變阻器的最大阻值可進行特殊測量。

例4 已知小燈泡的額定電壓為2.5 V，滑動變阻器的規格為“20 Ω" 1 A”，電源電壓恒為3 V。

小明設計了如圖4所示的電路測量小燈泡的額定功率。已知滑動變阻器R1最大阻值為R0，小燈泡額定電壓為U額（U額小于電源電壓）。請將實驗步驟補充完整。

①只閉合開關S1、S3，調節滑動變阻器R2滑片，使電壓表示數為U額，小燈泡正常發光。

②只閉合開關S1、S2，使滑動變阻器R2滑片 （選填“保持不動”“滑到最左端”或“滑到最右端”），滑動變阻器R1滑片 （選填“保持不動”“滑到最左端”或“滑到最右端”），記下此時電壓表示數為U1。

③只閉合開關 ，滑動變阻器R2滑片 （選填“保持不動”“滑到最左端”或“滑到最右端”），記下此時電壓表示數為U2。

④小燈泡額定功率P額 = （選用字母U1、U2、U額、R0表示）。

解析：①只閉合開關S1、S3，滑動變阻器R2與小燈泡串聯，電壓表測量小燈泡的電壓；調節滑動變阻器R2滑片，使電壓表示數為U額，小燈泡正常發光。

②只閉合開關S1、S2時，R1與R2串聯，使滑動變阻器R2滑片保持不動，滑動變阻器R1滑片滑到最右端，則R1此時為最大阻值R0，此時電壓表示數為U1，可得此時電流為：[I1=U1R0]。

③只閉合開關S1、S2，使滑動變阻器R1滑片不動（其接入電路的阻值仍然為R0），滑動變阻器R2滑片滑到最左端，記下此時電壓表示數為U2。此時電路為R1最大阻值的簡單電路，電壓表示數為電源電壓。

根據②③可得②中R2的阻值為：[']，①中的電流（即燈泡的額定電流）為：[I=UR2R2=U2-U額（U2-U1）R0U1=（U2-U額）U1（U2-U1）R0]，則小燈泡的額定功率為：P = U額I [=（U2-U額）U1（U2-U1）R0]U額。答案為：②保持不動 滑到最右端 ③S1、S2 滑到最左端 ④[（U2-U額）U1（U2-U1）R0]U額