负载 RL 上电压调节范围 负载 RL 上电流调 节范围 E/（RL+R0 ） ~E/RL 0~E/RL 分压式电流变化 范围更大 闭合电 键前滑 片位置 b a 当通过 RL 的电流相同 时 电路消耗的总功率
限流接法 分压接法 比较
RL/（RL+R0）E~E 0~E 分压式接法电压测量范 围更大（可以从零开始）
小
大 限流式接法更节能
二、RL>>R0 时和 RL<R0 时 RL 两端电压和通过其电流的大小比较 1，当 E =3V， r =0Ω ， R0 =100Ω ， RL =1000Ω 时，两种电路中 RL 上电压调节范围及电流调 节范围如何? 限流式： （1） 电压变化范围:约为 2.99~3 分压式 0~3
① 限流式接法：P 总=EI ② 分压式接法：P 总=E(I+I*) P 限流<P 分压
四、电路选择原则 （1）以下情况可选用限流接法： ①当电路没有任何要求时， 从节能和环保的角度 优先选择限流式接法 ②． 闭合欧姆定律的实验中测量电源的电动势和内阻时滑动变阻器采用限流式接法 （电 路简单，只需要两组实验数据） （2）但在下列几种情况下，必须选择分压式连接方式： ①．当滑动变阻器全电阻远小于被测电阻时，且实验要求电压（电流）的变化范围较 大； ②. 明确要求某部分电路的电压从零开始变化； 例：测定小灯泡的伏安特性曲线。 ③. 若采用限流接法，电路中的最小电流仍超过用电器的额定电流。 例：用伏安法测金属电阻 Rx（约为 5Ω ）的值，已知电流表内阻为 1Ω ，量程为 0.6A，电 压表内阻为几 kΩ ，量程为 3V，电源电动势为 9V，滑动变阻器的阻值为 0～6Ω ，额定电 流为 5A，试画出测量 Rx 的原理图。 注：⑴对实验器材和装置的选择， ①基本原则： 安全——不损坏实验器材； 精确——尽可能减小实验误差； 方便——在保证实验正常进行的前提下，选用的电路和器材应便于操作，读得的数据便 于处理。
参考文献 [1] 李晓尧 . 动变阻器两种接法研究 [J]. 学生园地 2016 （ 5） [2] 焦建利 . 微课发展的现状、问题与趋势 [J] 中国为 0.00299~0.0003
0~0பைடு நூலகம்0003
2，若 R0 =100Ω ， RL =50Ω ，两种电路 RL 上电压调节范围及电流调节范围是多少？ 限流式： ① 电压变化范围:约为 1~3 ② 电流变化范围：约为 0.02~0.06 分压式 0~3 0~0.06
定量计算，可发现当①RL>>R0 限流接法 RL 两端的电压调节范围几乎没有变化（RL>>R0， RL 两端的电压完全由 RL 决定）②RL<R0 两者的电压调节范围很接近。 三、当通过 RL 电流相同时电路消耗的总功率比较 当通过 RL 的电流都为 I 时
高中物理电学实验——滑动变阻器限流 式和分压式电路解法探究
云南师范大学物理与电子信息学院 14 物理 B 班：纳增伟
摘要： 在高中物理电学实验滑动变阻器章节教学中，绝大多数学生而言只需 定性了解，而不需做定量了解，考试中也通常不做定量分析。所以大部分学生只 记住了结论：如果待测电阻大于滑动变阻器电阻一般用分压法，反之用限流法。 电学实验是高考中必考的一个热点，从历年高考中来看，主要有两种题型： 一种是给电路，再选择滑动变阻器；一种是给滑动变阻器，再选电路。在电学实 验中不少同学对滑动变阻器的限流式分压式接法感到迷惑，以及后续的电流表， 电压表的量程选择和电流表的内接、外接更无头绪，其原因是没有深入定量了解 两种电路的区别，作用和适用范围。现就两种电路进行探究和比较，可以帮助学 生在实验中设计和选择快速准确地选择电路。 关键字:滑动变阻器，分压式和限流式接法，电流表，电压表，内阻，内接、 外接 滑动变阻器是高中物理电学实验常用器材。 它在电路中主要有两大作用： 1、 保护电路。2、通过改变接入电路中电阻丝有效长度的大小，改变接入电路中电 阻大小， 从而改变电路中电流电压大小。滑动变阻器在电路中有时候保护电路占 主导作用，有时候调节电流、电压占主导作用。 一、限流电路和分压电路电流电压 测量范围探究 如图（a）为限流式接法，通过调节滑动变 阻器 R0 的滑片 P 可以控制电路中电流的大小， 起到保护电路的作用。图（b）为分压式接法， 通过调节 R0 的滑片 P 可以改变 RL 两端的电压大 小， 故本实验中滑动变阻器主要起调节电流电压 作用。
②实验器材的选取： a 电源允许的最大电流要大于电路中的实际电流。 b 用电器的额定电流不能小于通过该用电器的实际最大电流。 c 电压表和电流表的量程不能小于被测电压和电流的最大值。 d 电压表和电流表的指针应指到满偏刻度三分之二的位置左右。 ⑵分压电路中，在通过变阻器实际电流小于变阻器额定电流（或电压）的条件下，尽量 选用变阻器总阻值小的变阻器做分压电路使用。 例：在采用分压电路做实验，提供滑动变阻器有：滑动变阻器 A，阻值范围 0～20Ω ， 额定电流 2.0A；滑动变阻器 B，阻值范围 0～200Ω ,额定电流 1.0A，根据其它实验仪器的规 格和实验需要，若两个变阻器都满足电流要求，则以选滑动变阻器阻值较小的 A 为好。 （因 为调节方便） 五、滑动变器，电流表，电压表量程选择 （1）.滑动变阻器选择 ①选择电阻调节范围较小的（便于调节） 例、现有下列器材：A、两节干电池，内阻不计；B、滑动变阻器 0～10Ω ；C、滑动变阻器 0～500Ω ；D、小灯泡（2.5V，0.5W） ；E、开关；F、导线若干 请你设计一个电路，使小灯泡两端的电压能在 0～2.5V 范围内较方便地连续变化。 （1）滑动变阻器应选 B； （2）.电流表，电压表选择 选择原则： 使电流表， 电压表测量电路中的最大电流和最大电压不超过其量程或指针超过其 量程的一半（使读数值更精确） 例、在“描绘小灯泡伏安特性曲线”的实验中，使用的小灯泡为“6 V，3 W”，其他选用的 仪器有 电流表 A l ( 量程 3A ，内阻 0.2 Ω ) 电流表 A 2 ( 量程 0.6 A ，内阻 1 Ω ) 电压表 V 1 ( 量程 3V ，内阻 20k Ω ) 电压表 V 2 ( 量程 15V ，内阻 60K Ω ) 变阻器 R 1 (0 — 1000 Ω ， 0.5 A) 变阻器 R 2 (0 ～ 20 Ω ， 2A) 学生电源 (6 ～ 8V) ． 开关 S 及导线若干． 实验中要求在 0 ～ 6V 范围内读取并记录下 12 组不同的电压值 U 和对应的电流值 I, 以便作出小灯泡的伏安特性曲线．在上述器材中，电流表应选用 _ A 2 ______ ，电压表 应 选用 ____ V 1 ____ 变阻器 应选用 ___ R 2 _____ ·（ 首先判 断出电 路采用分 压式接 法， 再用之前算过的分压式电压范围和电流范围选择电压表和电流表） 六、电流表内接外接判断
1, 图 a 为电流表内接 图 b 为电流表外接 2 ，高中物理知识相对于初中物理知识对电流表和电压表的认识有所加深 即： 电流表和电压 表具有内 阻，且电流表 的内阻约 为几欧，而电 压表的内 阻高达几 千欧 。当电流表和 电压表接 入电路中时， 电流表因 其内阻 会分走 一部分电 压， 电压 表因 并联接入电路 分走一部 分电流。 故因 电流表和 电压表的内阻 会造成 实 验的测量 值有误差。 （ 1 ） 电流表内接：电压表测量值 U 测 >U 真， I 测 =I 真，故 R 测 >R 真 （ 2 ） 电流表内接：电压表测量值 U 测 =U 真， I 测 >I 真，故 R 测 <R 真 注：记忆口诀“大内大”，“小外小” 3 ， 经测量①当 √（ RvRa ） >Rx 时 , 电流表选择外接 ② 当 √（ RvRa ） <Rx 时 , 电流表选择内接 例（07 年山东高考）检测一个称值为 5Ω 的滑动变阻器。可供便用的器材如下： A． 待测滑动变阻器 Rx，全电阻约 5Ω B．电流表 A1，量程 0.6A，内阻 0.6Ω C． 电流表 A2，量程 3A，内阻约 0.12Ω D． 电压表 V1，量程 15V，内阻约 15kΩ E． 电压表 V2，量程 3V，内阻约为 3kΩ F． 滑动变阻器 R，全电阻约 20Ω G． 直流电源 E，电动势 3V，内阻不计 H． 游标卡尺 I．毫米刻度尺 I． 电键 S、导线若干 （1）用伏安法测定 Rx 的全电阻值，所选电流表为___A1_____（填“A1 或 A2”） ， 所选电压表为________V2____（填“V1”或“V2”） 。 （2）画出测量电路的原理图。 七、解题顺序： ① 由题意义或待测电阻与滑动变阻器测量范围比较选择分压/限流 ② 再结合电源确定电路中电压电流范围选择电压表和电流表 ③ 最后判断电流表内接/外接 物理作为一门理科类学科，其要求老师讲授知识点逻辑顺序要非常清楚，层层递进，能 定量去分析的理论，引导学生去定量分析。由学生自己总结出的结论，学生更能深刻理解， 更能容易记住。仅仅直接给学生结论，忽略中间定量分析过程，虽然能事倍，但往往结果是 功半，学生无法容易住，更不能深刻理解。讲授知识点应做到深入而浅出，学生才能更容易 接受难点知识点。