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高中物理滑动变阻器的连接方法学法指导

高中物理滑动变阻器的连接方法
一. 滑动变阻器的限流接法与分压接法的特点
图1所示的两种电路中,滑动变阻器(最大阻值为R0)对负载RL的电压、
电流强度都起控制调节作用,通常把图1电路称为限流接法,图2电路称为分压
接法。


两种接法特点如下表所示:

负载RL上电压调节范围(忽略电源内阻) 负载RL上电流调节范围(忽略电源内阻) 相同条件下电路消耗
的总功率
限流接法 RERRLL/()0 UEL ERRL/()0 IERLL/ EIL

分压接法
0UEL 0IERLL/
EIILap()
比较 分压电路调节范围较大 分压电路调节范围较大 限流电路能耗较小

其中,在限流电路中,当R0>RL时,IL主要取决于R0的变化;当R0L

主要取决于RL,特别是当R0<

变化。在分压电路中,不论R0的大小如何,调节滑动触头P的位置,都可以使
IL有明显的变化。

二. 滑动变阻器的限流接法与分压接法的选择
滑动变阻器以什么形式连入电路首先应考虑安全,其次是误差。安全因素应
考虑各电表的读数不能超过量程,电阻类元件的电流不能超过其最大允许电流
等;误差因素一般应要求各电表的实际读数不小于量程的1/3。
1. 下列情况下滑动变阻器采用限流接法
(1)测量时电路电流或电压没有要求从零开始连续调节,只是小范围内测
量,且RL与R0接近或RL略小于R0,采用限流式接法;
(2)电源的放电电流或滑动变阻器的额定电流太小,不能满足分压式接法
的要求时,采用限流式接法;
(3)没有很高的要求,仅从安全性和精确性角度分析两者均可采用时,可
考虑安装简便和节能因素采用限流式接法。
例1. 用伏安法测量某一电阻阻值Rx。现有实验器材如下:待测电阻Rx(阻值
约5,额定功率为1W);电流表A1(量程0~0.6A,内阻02.);电流表A2(量
程0~3A,内阻005.);电压表V1(量程0~3V,内阻3k);电压表V2(量程
0~15V,内阻15k);滑动变阻器R0(050~),蓄电池(电动势为6V)、开
头、导线。
为了较准确测量Rx,电压表、电流表应选_____________,并画出实验电路
图。
解析:由待测电阻的额定功率P和阻值的大约值,可以算出待测电阻的额定
电压、额定电流的值约为
UPRVx额1522.

IPRAx额//.15045
则电流表应选A1,电压表应选V1。
因A1的内阻RA与V1的内阻满足RRRRVxVx023000245..,故

电流表必须外接。
因为滑动变阻器的全阻值R50大于被测电阻Rx。故首先考虑滑动变阻器
的限流接法。若用限流接法,则被测电阻Rx上的最小电流为
IERRAIxmin/()/().6550011额

故可用限流电路。电路如图3所示。

2. 下列情况下滑动变阻器采用分压连接法
(1)题设条件中所提供的实验仪器电表量程或电阻的最大允许电流不够。
例2. 用伏安测金属某导体的电阻Rx(约为5),已知电流表内阻rA1,
量程为0.6A,电压表内阻rB为几k,量程为3V,电源电动势E=9V,滑动变阻
器的阻值为06~,额定电流为5A,试画出测量Rx的原理图。
解析:因为RrrxAB,故应采用电流表外接法。如果采用限流接法,负载
电阻Rx的电压变化范围为45119VV/~,显然题设所提供的电压表的量程不够,
故应采用分压式接法,其电路原理图如图4所示。
(2)题设条件中的变阻器电阻远小于被测电阻或电路中串联的其它电阻阻
值。
例3. 某电压表的内阻Rv在2050KK~之间。要测其内阻,实验室提供下列
可选用的器材:待测电压表V(量程3V),电流表A1(量程200A),电流表
A2(量程5mA),电流表A3(量程0.6A),滑动变阻器R(最大阻值1k),电
源E(电动势4V),电键K。
①所提供的电流表中,应选用_________________。
②为了尽量减小误差要求测多组数据,试画出符合要求的实验电路图。
解析:变阻器阻值只有1K,比Rv小得多,用限流电路无法使表上电压在
量程之内,更不用说取多组数据了。电压表满偏时,通过电流表的电流I不超过
320150VkA/

,故在所提供的电流表中,应选用A1。电路如图5所示。

(3)题设要求回路中某部分电路的电压从零开始连续变化。
例4. 有一小灯泡上标有“6V 0.1A”字样,现要测量该灯泡的伏安特性曲线,
有下列器材供选用:
A. 电压表(0~5V,内阻20.k)
B. 电压表(0~10V,内阻30.k)
C. 电流表(0~0.3A,内阻20.)
D. 电流表(0~6A,内阻15.)
E. 滑动变阻器(30,2A)
G. 学生电源(直流9V),及开关、导线等
(1)实验中所用的电压表应选___________,电流表应选____________。
(2)画出实验电路图,要求电压从0V开始测量。
解析:(1)因为小灯泡额定电压为6V,故电压表应选量程大于6V的B。
灯泡的额定电流只有0.1A,故电流表应选量程接近该值的C。
(2)电压要从0开始调节则变阻器必须接成分压接法。
又因为小灯泡的电阻RUIRRAV//.6016023000,故电流表应

用外接法。电路如图6所示。

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