高中物理电学实验中滑动变阻器的选取

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1、万方数据V01．26No．325(S)10．2008．60．物理教学探讨JournalofPhysicsTeaching第26卷总第325期2008年第lO期(上半月)高中物理电学实验中滑动变阻器的选取霍广浙江安吉高级中学，浙江省安吉县313300高中物理电学实验中通常要通过滑动变阻器来调节和控制电路中有关电学物理量(如电压、电流强度)的变化，而在不同的电学实验中调节滑动变阻器所达到的目的并不相同，因此选取滑动变阻器的依据也不同。本文重点分析在满足实验器材安全使用的条件下四个典型电学实验中选取滑动变阻器的有关问题。1滑动变阻器的结构与工作原理滑动变

2、阻器的结构如图1所示。由电阻定律可知，粗细均匀的电阻丝，其电阻值与长度L成正比。当滑片的位置发生改变时，滑动变阻器接入电路中的阻值也要发生变化。应该要强调的是由于不同滑动变阻器的最大阻值不同，导致了每匝线圈的阻值不同，当滑片连续移动时，接入电路当中的阻值变化是不连续的，而是以每匝线圈电阻的整数倍发生变化的，阻值越大的变阻器每匝线圈的阻值也就越大。时，只需选择最大值比R右稍大的即可。典型例题(04天津卷)现有一块59C2型的小量程电流表G(表头)，满偏电流为50pA，内阻约为800～85012，把它改装成imA、10mA的两量程电流表。可供选择的器材

3、有；滑动变阻器R。，最大阻值20D；滑动变阻器R：，最大阻值lOOk／'／,；电阻箱R’，最大阻值9999n；定值电阻R。，阻值lkl'l；标准电流表A，满偏电流1．5mA；电池E1，电动势1j5V(内阻不计)；电池E2，电动势3．OV(内阻不计)；电池E3，电动势4．5V(内阻不计)；单刀单掷开关S，和s2；单刀双掷开关S。；电阻丝及导线若干。若采用如图2所示电路测量表头的内阻，为提高测量精确度，选用的滑动变阻器——；选用的电池为——。例题分析本题中根据误差分析可知要提高实验精确度，电源应该挑选电动势为4．5V电P池E3。再根据R右="i。-=9

4、0kfl，所以本实验中滑2。，在至旱墨登!震鼍专紫麓颦⋯。。。耄羔嚣蓉轰釉棚砌蛐瞅舯滑警≥篙删蝴柏帐姗帽锻⋯磊乏毛磊趸动蜘广—i飞阻器竺善兰涮由漓生⋯，国，早。内电晶妥矗吾茹；菡吲：了晶的麦羹鬻麓内2旺岂rq：豢鬣基；筹嚣

5、r，t1曼竺毫坠孥里罂粤。l嗉刊]茹≥茹：三釜■剖要雹量耄型黧匕二一黼；茹交誉Il一8[t"3一璺芒乞馏耋黧-飞t一一赢蒜磊募槲㈣灿从而合七，s2断开的情况下，图2“。”4“““““。“’”。“8⋯”。⋯“。因为R有》(r+h)·所以我们可以近似认为R有=￡。由此可见在该实验中选取滑动变阻器明显。若令电源电动势为E，内电阻为r，

6、设外电阻R-=虮根据u=爵=品一万方数据第26卷总第325期2008年第10期(上半月)物理教学探讨JournalofPhysicsTeachingV01．26No．325(S)10．2008．61而kE，在此我们不妨作出实验中路端电压u随外电阻R。之间的变化关系图，如图4所示。图4由图4可知，当外电阻在R<5r的范围内，路端电压U会随着外电阻R的改变而发生明显变化；当外电阻在R>5r的范围内，路端电压U随着外电阻R的改变而发生的变化就不是那么明显了，在此范围内调节已经没有太多的物理意义了，因此在测定电源电动势和内电阻的实验中我们一般选取最大阻值在

7、5r左右的滑动变阻器即可。典型例题(2004上海卷)在测定一节干电池(电动势约为1．5V，内阻约为2a)的电动势和内阻的实验中，变阻器和电压表各有两个供选：A电压表量程为15V，B电压表量程为3V，A变阻器为(20Q，3A)，B变阻器为(500Q，0．2A)。电压表应该选——(填A或B)，这是因为——。变阻器应该选——(填A或B)，这是因为——。例题分析由于本题中的电动势约为1．5V，内阻约为211，考虑到测量过程中读数误差要小，表1所以电压表要选B；考虑到调节方便，～般选取最大阻值在5r左右的滑动变阻器即可，所以变阻器应该选A。e2．3在分压式接

8、法中滑动变阻器的选择在测电阻的实验中通常需要测量多组实验数据来减小实验中的偶然误差，在电路设计过程中我们通常利用滑动变阻器来达到此目的。按滑动变阻器接入电路的方式不同通常有分压式接法和限流式接法。其中分压式接法如图5所示，实验中通过改变与被测电阻R；并联的这部分电阻R。的阻值来改变流经R；的电流强度和R。两端的电压的值，从而达到多组测量的目的。若在R一定的情况下，令与R；并联的这部分电阻R。一kR(其中k≤1)，当R-取不同的值时，对应R：两端的电压U的变化关系为：rr：：坚!墨!：婴!．。RRl+RR：一Rl2RR：+RRl一^2R2’当R在取不

9、同的值时，R，两端的电压随R，的变化关系如表1所示，图象关系如图6所示。图6图7R1R00．1R0．2R0．3R0．4R0