滑动变阻器在不同实验中的作用
初中物理电学实验中离不开滑动变阻器,其工作原理是通过改变连入电路中电阻线的长度,来改变电路中的电阻,从而改变了电路中的电流。
滑动变阻器在电路中的作用却不尽相同,初中阶段的物理实验中滑动变阻器的基本作用是保护电路和改变电路中的电流和电压。
在不同的实验中,实验目的不同,其具体的作用也不相同,但保护电路一项在所有的电路中都有所体现,我们用几个具体的实例来分析一下它在不同实验中的其他作用:
一、研究电流与电压的关系实验,如图1所示。
研究电流与电压的关系,需控制电阻不变,用定值电阻来完成。
当滑动变阻器的滑片移动时,改变了电路中的总电阻,从而改变了定值电阻两端的电压和通过它的电流。
可以进行多次测量,找到对应的电流值和电压值,分析并得出它们之间存在的关系:电阻一定时,通过导体的电流与导体两端的电压成正比。
滑动变阻器在这里的作用是改变电路中的电流和电压来寻找规律。
二、研究电流与电阻的关系实验,如图2所示。
研究电流与电阻的关系实验,是在电压一定的情况下,改变定值电阻的阻值来进行实验测量。
实验中准备几个阻值不同的定值电阻,先把定值电阻R1接入电路中,移动滑动变阻器的滑片到适当的位置,测出通过定值电阻R1的电流与R1两端的电压值;再换R1为R2,此时定值电阻两端的电压要发生改变,调滑动变阻器的滑片P使电压表的示数与第一次的示数相同,测出此时的电流值;以此方法分别测出通过不同阻值的定值电阻的电流。
分析比较不同电阻对应的不同电流,得出普遍规律,即电压一定时,通过导体的电流与导体的电阻成反比。
滑动变阻器在这个实验的的作用是控制定值
电阻两端的电压保持不变。
三、伏安法测定值电阻的阻值。
如图1用电压表和电流表测未知电阻的阻值。
此实验中移动滑动变阻器的滑片改变电阻两端的电压和通过它的电流,可以多次测量,计算出多组电阻值,再取平均值,以减小实验误差。
四、伏安法测小灯泡的阻值,如图3所示。
小灯泡的电阻值与定值电阻的阻值不同,其电阻值受温度的影响较大。
所以,当移动滑片P改变小灯泡两端的电压和通过小灯泡的电流的同时也改变了灯泡的亮度,改变了灯泡中灯丝的温度,这时灯丝的电阻值会有发生改变:当灯泡两端电压逐渐变大时,亮度逐渐变亮,温度逐渐升高,电阻值也逐渐增大。
所以此实验中滑动变阻器的作用是改变灯泡的亮度,测出小灯泡在不同电压下的电阻值,同时分析出灯丝电阻与温度的关系。
五、测小灯泡的电功率实验,如图3所示。
实验中改变滑动变阻器的电阻值时,小灯泡的电压、电流、电阻都要发生改变,小灯泡的亮度也改变,实际电功率也相应的改变。
所以滑动变阻器在这里的作用是改变通过小灯泡的电流和小灯泡两端的电压,寻找一种规律:小灯泡的实际功率与实际电压的关系。
六、测小灯泡的额定功率的实验,如图3所示。
连接电路进行实验,调节滑动变阻器的滑片,使电压表的示数为小灯泡的额定电压时,读出电流表的示数,计算出小灯泡的额定功率。
这里滑动变阻器的作用是使小灯泡在额定电压下工作。
七、用电流表测未知电阻的阻值,如图4所示。
在没有电压表的情况下,借助滑动变阻器的最大阻值来测量未知电阻的阻值。
设滑动变阻器的最大阻值为R0,当滑片P移到最小值时,电流表的示数为I1;当滑片P移到最大值时,电流表的示数为I2。
因电源电压U保持不变,所以U=I1R x,U=I2(R x+R0)。
通过计算得出R x的阻值。
滑动变阻器在这里充当定值电阻和导线的作用。
八、用电压表测未知电阻的阻值,如图5所示。
在没有电流表的情况下,借助滑动变阻器的最大阻值来测量。
设滑动变阻器的最大阻值为R0,当滑片P移到最小值时,电压表的示数为U1,也就是电源电压;当滑片P移到最大值时,电压表的示数为U2,此时滑动变阻器两端的电压为U0=U1-U2,电路中的电流I=U0/R0=(U1-U2)/R0,可以计算得出R x的阻值。
滑动变阻器在这里也充当定值电阻和导线的作用。
九、探究电磁铁的磁性强弱与电流大小的关系,如图6所示。
电磁铁的磁性强弱和电流的大小和线圈匝数有关,实验中用一组线圈可以控制线圈的匝数不变,调节滑动变阻器的滑片,改变电路中电阻的大小,从而改变了线圈中电流大小。
再观察电磁铁吸引
小铁钉的数量,判断电磁铁磁性的强弱。
分析得出电磁铁的磁性强弱与电流大小的关系。