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滑动变阻器因能有效地改变电压和电流的大小,而成为电学实验控制电路中较重要、较常用的仪器,是历年来高考实验考查的热点和重点。滑动变阻器在电路中有两种常见的连接方式,即分压式和限流式。下面我们就滑动变阻器的限流、分压接法的选取与优化,进行简单整理,以期对同学们的复习有所帮助。
一、滑动变阻器限流与分压接法的分析
例1 有一根细长而均匀的金属管线样品,长约为60cm,电阻大约6Ω,横截面积如图1甲所示。现有如下器材:
A.电流表A1(量程0.6A,内阻约O.1Ω)
B.电流表A2(量程3A,内阻约0.03Ω)
C.电压表(量程3V,内阻约3kΩ)
D.滑动变阻器R1 (1750Ω,0.3A)
E.滑动变阻器R2 (15Ω,3A)
F.蓄电池(6V,内阻很小)
G.开关一个,带夹子的导线若干
(1)要进一步精确测量金属管线样品的阻值,电流表应选____,滑动变阻器应选____。
(2)请将如图1乙所示的测量电路补充完整。
二、滑动变阻器限流与分压接法的调节
在电学实验中有不少仪器同时有“粗调”和“微调”两个调节旋钮,通常需要交替使用。用“粗调”定大致数值.用“微调”定精确值。在电路中利用滑动变阻器组合也能够起到粗调和微调作用,一般是将阻值一大一小的两个滑动变阻器组合起来使用。
如图3所示的两个滑动变阻器都是限流接法,调节时能使引起电路中电流改变范围较大的那个变阻器为粗调电阻,能使引起电路巾电流变化范围较小的那个变阻器为微调电阻。若图3中电阻R1的阻值较大,则为电流的粗调电阻,电阻R2的阻值较小,则为电流的微调电阻。
如图4所示的两个滑动变阻器都为分压接法,共同起分压作用,都可以调节负载上的电压,如果两个滑动变阻器最大阻值不等,则在滑动触头移动相同距离时,若R1的阻值变化较大,负载上的电压变化也较大,则R,为负载电压的粗调电阻,R2为负载电压的微调电阻。
例2 在“描绘小电珠的伏安特性曲线”的实验中,采用如图5所示的电路可以方便地调节小电珠两端的电压值,已知两个滑动变阻器的最大阻值分别为R1、R2,且R1=10R2。
解析:(1)将实物图转化为电路图如图6所示。
(2)根据电路图可以看出,要使小电珠的电压在开始时有最小值,在闭合开关前,两个滑动变阻器的滑片P1和P2应分别放在各自的b端和c端。
(3)因为滑动变压器R2的最大阻值较小,即移动相同长度时电阻变化较小,所以可以用于精细调节。
三、滑动变阻器分压接法中保护定值电阻的选取
在滑动变阻器的分压式接法中,往往会出现电源的电动势过人与负载需要的电压较小的矛盾,定值电阻就成了分压限流的辅助元件,即需要引入定值电阻串联分压,使负载电压不超过电表的量程,便于测量。根据定值电阻在电路的位置,通常可以分为两类,如表2。
例3 为探究小灯泡的电功率P和电压U的关系,小明测量小灯泡的电压U和电流,,利用P=UI得到电功率。实验所使用的小灯泡规格为“3.0V1.8W”,电源为12V的电池(内阻不计),滑动变阻器的最大阻值为10Ω。
(1)准备使用的实物电路如图7所示,绘制出如如图8所示的图像。清将滑动变阻器接入电路的正确位置。(用笔画线代替导线)
一、滑动变阻器限流与分压接法的分析
例1 有一根细长而均匀的金属管线样品,长约为60cm,电阻大约6Ω,横截面积如图1甲所示。现有如下器材:
A.电流表A1(量程0.6A,内阻约O.1Ω)
B.电流表A2(量程3A,内阻约0.03Ω)
C.电压表(量程3V,内阻约3kΩ)
D.滑动变阻器R1 (1750Ω,0.3A)
E.滑动变阻器R2 (15Ω,3A)
F.蓄电池(6V,内阻很小)
G.开关一个,带夹子的导线若干
(1)要进一步精确测量金属管线样品的阻值,电流表应选____,滑动变阻器应选____。
(2)请将如图1乙所示的测量电路补充完整。
二、滑动变阻器限流与分压接法的调节
在电学实验中有不少仪器同时有“粗调”和“微调”两个调节旋钮,通常需要交替使用。用“粗调”定大致数值.用“微调”定精确值。在电路中利用滑动变阻器组合也能够起到粗调和微调作用,一般是将阻值一大一小的两个滑动变阻器组合起来使用。
如图3所示的两个滑动变阻器都是限流接法,调节时能使引起电路中电流改变范围较大的那个变阻器为粗调电阻,能使引起电路巾电流变化范围较小的那个变阻器为微调电阻。若图3中电阻R1的阻值较大,则为电流的粗调电阻,电阻R2的阻值较小,则为电流的微调电阻。
如图4所示的两个滑动变阻器都为分压接法,共同起分压作用,都可以调节负载上的电压,如果两个滑动变阻器最大阻值不等,则在滑动触头移动相同距离时,若R1的阻值变化较大,负载上的电压变化也较大,则R,为负载电压的粗调电阻,R2为负载电压的微调电阻。
例2 在“描绘小电珠的伏安特性曲线”的实验中,采用如图5所示的电路可以方便地调节小电珠两端的电压值,已知两个滑动变阻器的最大阻值分别为R1、R2,且R1=10R2。
解析:(1)将实物图转化为电路图如图6所示。
(2)根据电路图可以看出,要使小电珠的电压在开始时有最小值,在闭合开关前,两个滑动变阻器的滑片P1和P2应分别放在各自的b端和c端。
(3)因为滑动变压器R2的最大阻值较小,即移动相同长度时电阻变化较小,所以可以用于精细调节。
三、滑动变阻器分压接法中保护定值电阻的选取
在滑动变阻器的分压式接法中,往往会出现电源的电动势过人与负载需要的电压较小的矛盾,定值电阻就成了分压限流的辅助元件,即需要引入定值电阻串联分压,使负载电压不超过电表的量程,便于测量。根据定值电阻在电路的位置,通常可以分为两类,如表2。
例3 为探究小灯泡的电功率P和电压U的关系,小明测量小灯泡的电压U和电流,,利用P=UI得到电功率。实验所使用的小灯泡规格为“3.0V1.8W”,电源为12V的电池(内阻不计),滑动变阻器的最大阻值为10Ω。
(1)准备使用的实物电路如图7所示,绘制出如如图8所示的图像。清将滑动变阻器接入电路的正确位置。(用笔画线代替导线)