选用滑动变阻器要注意三个原则

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1、选用滑动变阻器要注意三个原则何海明浙江省绍兴市第一中学312000摘要：正确选用滑动变阻器是高考的热点，同时也是考生的难点。怎样迅速合理选用滑动变阻器一直是实验教学上的困惑。本文根据学生分组实验所遇到的实际困难，深入分析，提出了选用滑动变阻器三个原则。通过对滑动变阻器分压和限流接法的调控线性分析，找到了快速选用滑动变阻器的方法，“分压取小，限流相近”法则。关键词：滑动变阻器、分压、限流、调控线性来自实验的启示。一次安排学生分组实验，描绘小灯泡的伏安特性曲线。想不到学生反映电表读数困难，逐组查看各实验小组

2、情况果然如学生所言，移动变阻器滑片，开始电表指针几乎不动，待行程将要结束时指针突然偏转，读数跳跃增大，小灯泡亮度也无法调节。为什么会出现这样的失控现象呢？原来实验室老师用错了50Ω滑动变阻器，滑动变阻器参数与电路失配。换用5Ω滑动变阻器情况正常。1、滑动变阻器选用的三个原则怎样合理选用滑动变阻器？本文从滑动变阻器的基本功能入手分析。滑动变阻器在电路中的基本作用有三个，一是保护电路，二是调控电路，三是多次测量。滑动变阻器的功能决定了滑动变阻器的选用原则，可归纳为（1）安全性好、（2）覆盖性好、（3）调控线

3、性好这样三个原则。（1）安全性好安全性指二个方面，滑动变阻器自身的安全和被控电路的安全。滑动变阻器是电阻器件，电流过大热效应会烧坏变阻器导线。所以，滑动变阻器的额定参数多标为额定电流，滑动变阻器在使用过程中，通过变阻器导线每一处的最大电流不能超过额定值。另一个是被控电路的安全性，滑动变阻器滑片全程移动时，被控电路的电压、电流参数不能超过电路各用电器正常工作的额定值，不能过载。（2）覆盖性好覆盖性好指变阻器滑片全程移动过程中，电路参数变化的动态范围不能超出被控电路正常工作的参数范围。也不能小于被控电路正常

4、工作的参数范围。滑动变阻器在全程移动时，电路参数变化的动态范围恰好能覆盖被控电路正常工作的设计要求。既没有过渡覆盖也没有覆盖不全。（3）调控线性好调控线性好电路调节方便，电表指针稳定，读数容易，小灯泡也能渐渐变亮。调控线性好电路中的电流和电压变化随变阻器滑片移动变化平稳。选用滑动变阻器安全性和覆盖好通常为人们所重视，调控线性往往被忽视。下面重点分析影响线性好坏的因素，从而找出获得良好调控线性的滑动变阻器选用方法。2、滑动变阻器的调控线性分析滑动变阻器在电路中有分压和限流二种接法。我们分别讨论它们的调控线

5、性。2.1、滑动变阻器分压接法的调控线性分析描绘小灯泡的伏安特性曲线实验，滑动变阻器采用分压接法，因为分压电路的电压输出调节范围宽，包含零点。如图（1）所示。设电源电动势为E，内阻不计，滑动变阻器电阻为R0，滑片最大行程为L。空载时输出电压与滑片行程x有（1）电压输出呈线性变化。接入小灯泡后，负载电阻变小，输出电压降低。输出电压变为（2）用滑片行程x代替分压电阻Rx，输出电压Ux变为（3）为便于比较，我们引入相对滑移行程，（3）变为（4）式中k=0～1滑动变阻器R15Ω，3A滑动变阻器R210Ω，2A滑

6、动变阻器R320Ω，2A滑动变阻器R450Ω，1.5A滑动变阻器R5200Ω，1.25A小灯泡12.5V，0.3A（约8Ω）小灯泡23.8V，0.3A（约13Ω）表1有负载时，电压输出呈非线性变化。根据中学物理实验室滑动变阻器配备规格，见表1。我们用电动势3V电源，额定值2.5V，0.3A的小灯泡实验，画出滑动变阻器取R1与滑动变阻器取R5的U-k图线，见图（2）。从图中可以看出，对同一个小灯泡，变阻器电阻越小，电压输出曲线越接近开路直线；变阻器电阻越大，图线向下凹陷越深，也就是说线性变得越差。线性差表

7、现为前半程曲线过于平坦，电压区分度不好，是无效行程。后半程曲线太陡，电压又不好控制。线性严重不好给电路调节带来困难，电表的读数也变得不稳定，即出现本文开始所描述的现象。所以，滑动变阻器用作分压器时，在不考虑能耗情况下，选用低阻值滑动变阻器电压输出线性好。可简单归纳为“分压取小”四字法则。学生分组实验描绘“2.5V，0.3A”小灯泡伏安特性曲线，可选用规格为5Ω滑动变阻器。2.2、滑动变阻器限流接法的调控线性分析测定金属的电阻率实验，滑动变阻器采用限流接法，如图（3）所示。电阻丝R上电压变化范围为～。显然

8、，限流连接电压调节范围小，也没有包含零点。根据闭合电路欧姆定律，电路电流强度（5）因为滑动变阻器的有效电阻Rx与滑片行程x成正比，代入（5）式得（6）我们同样采用相对行程，（6）式简化为（7）设学生实验所用金属丝电阻是5Ω，电源电动势3V，我们比较滑动变阻器分别取R1=5Ω、R3=20Ω、R4=50Ω时的I-k图线，见图（4）。R1对应图线平坦，线性较好，但电流变化范围较小。R4对应图线向下凹陷最厉害，线性最差。开始部分图线陡，电流区分度很