滑动变阻器的连接方式和阻值的选择
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1.两种电路及其变压范围(1)分压式电路及其变压范围如图1所示为分压式电路,由电路可以看出,若P在A端,灯泡电压;P向右滑动的过程中,逐渐增大;当P在B端时,。
不难看出,灯泡L 两端电压的变化范围在之间。
如果灯泡L的额定电压为,则L两端电压在之间。
(2)限流式电路及其变压范围如图2所示为限流式电路,由电路可以看出,若P在A端,灯泡电压;随P向下滑动的过程中,滑动变阻器的有效电阻逐渐增大;则L的分压逐渐减小,当P在B端时达到最小值。
则不难看出,灯泡L两端电压的变化范围在之间。
比分压式连接方式的变压范围要小。
2.分压式电路的使用条件根据分压式连接方式的变压范围比较大这一特点,在以下几种情况中,滑动变阻器需要采用分压式接法。
(1)实验中要求负载电压变化范围大,应把滑动变阻器连接成分压式电路例1.测定“V,W”小灯泡的功率,并研究小灯泡的电流随电压变化关系的实验,器材如下:蓄电池V,电流表、电压表(0~3V)、滑动变阻器,要求实验中灯泡两端电压由零逐渐增加到额定值,试画出实验电路图。
解析:本实验中要求“灯泡两端电压由零逐渐增加到额定值”,这种要求是限流式电路无法做到的,故应该连接成分压式电路,其实验电路如图3所示。
(2)实验中用小阻值滑动变阻器控制大阻值负载,应把滑动变阻器连成分压式接法如果滑动变阻器的电阻小于负载的电阻值,若连成限流式,根据限流式接法的电压变化范围知负载电压的最小值等于,若,则,即负载两端的电压变化范围太小而造成非常大的偶然误差,这不符合我们的实验要求。
因此,必须把滑动变阻器连接成分压式电路。
例2.用伏安法测定一个阻值约为KΩ,额定功率为W的电阻,备用器材有:①电流表(µA,KΩ);②电流表(µA,Ω);③电压表(V,KΩ);④电压表(V,KΩ);⑤电压表(V,KΩ);⑥两节干电池,每节电动势V,最大电流A;⑦直流稳压电源(V,A);⑧直流稳压电源(V,A);⑨滑动变阻器阻值约为KΩ,额定功率为W。
高中物理必修三教学讲义—滑动变阻器的两种接法伏安法测电阻的两种接法[学习目标] 1.理解滑动变阻器的限流式和分压式接法,并能正确选择和应用.2.认识伏安法测电阻的两种电路并能正确选择和应用.一、滑动变阻器的限流式和分压式接法限流式分压式电路组成滑动变阻器接入电路的特点采用“一上一下”的接法采用“一上两下”的接法调压范围R x ER+R x~E 0~E适用情况负载电阻的阻值R x与滑动变阻器的总电阻R相差不多,或R稍大,且电压、电流变化不要求从零调起(1)要求负载上电压或电流变化范围较大,且从零开始连续可调(2)负载电阻的阻值R x远大于滑动变阻器的总电阻R如图1所示,滑动变阻器R1的最大阻值是200 Ω,R2=300 Ω,A、B两端电压U AB=8 V.图1(1)当S断开时,移动滑片P,R2两端可获得的电压变化范围是多少?(2)当S闭合时,移动滑片P,R2两端可获得的电压变化范围是多少?答案(1)4.8~8 V(2)0~8 V解析(1)S断开时,滑动变阻器R1为限流式接法,R1的下部不接入电路中,当滑片P在最上端时,R1接入电路的电阻为零,因此R2获得的最大电压等于8 V,当滑片P在最下端时,R1与R2串联,此时R2两端的电压最小,U R2=R2R1+R2U AB=4.8 V,所以R2两端可获得的电压变化范围为4.8~8 V.(2)当S闭合时,滑动变阻器R1为分压式接法,当滑片P在最下端时,R2两端电压为0,当滑片P在最上端时,R2两端的电压最大,为8 V,所以R2两端可获得的电压变化范围为0~8 V.1.滑动变阻器接入电路时,金属杆的两个端点不能同时接入电路,否则电流将从金属杆流过而将滑动变阻器短路.2.限流式接法电压调节范围较小,而分压式接法电压调节范围较大(电压最小值从0开始),在具体应用中要根据题目要求合理选择.针对训练1(多选)滑动变阻器的原理如图2所示,则下列说法中正确的是()图2A.若将a、c两端连在电路中,则当滑片OP向右滑动时,变阻器接入电路中的阻值增大B.若将a、d两端连在电路中,则当滑片OP向右滑动时,变阻器接入电路中的阻值减小C.将滑动变阻器以限流式接法接入电路时,必须连入三个接线柱D.将滑动变阻器以分压式接法接入电路时,必须连入三个接线柱答案AD解析若将a、c两端连在电路中,aP部分将连入电路,则当滑片OP向右滑动时,aP部分变长,变阻器接入电路中的阻值将增大,A正确;若将a、d两端连在电路中,也是aP部分连入电路,则当滑片OP向右滑动时,aP部分变长,变阻器接入电路中的阻值将增大,B错误;A、B两个选项中均为限流式接法,可见在限流式接法中,a、b两个接线柱中任意选一个,c、d两个接线柱中任意选一个,接入电路即可,C错误;在滑动变阻器的分压式接法中,a、b两个接线柱必须接入电路,c、d两个接线柱中任意选一个,接入电路即可,D正确.二、伏安法测电阻的两种接法1.两种接法的比较内接法外接法电路误差分析电压表示数:U V=U R+U A>U R电流表示数:I A=I R电压表示数:U V=U R电流表示数:I A=I R+I V>I RR 测=U V I A >U RI R=R 真R 测=U V I A <U RI R=R 真误差来源 电流表的分压作用电压表的分流作用适用情况测大电阻测小电阻2.电流表内、外接的选择方法(1)直接比较法:当R x ≫R A 时,采用内接法,当R x ≪R V 时,采用外接法,可记忆为“大内小外”. (2)公式计算法当R V R x<R xR A即R x >R A R V 时,用电流表内接法,当R V R x>R xR A即R x <R A R V 时,用电流表外接法,当R x =R A R V 时,两种接法效果相同.(3)试触法:如图3,把电压表的可动接线端分别试接b 、c 两点,观察两电表的示数变化,若电流表的示数变化明显,说明电压表的分流作用对电路影响大,应选用内接法,若电压表的示数有明显变化,说明电流表的分压作用对电路影响大,所以应选外接法.图3在伏安法测电阻的实验中,待测电阻R x 的阻值约为200 Ω,电压表V 的内阻约为2 kΩ,电流表A 的内阻约为10 Ω,测量电路中电流表的连接方式如图4甲或乙所示,结果由公式R x =UI 计算得出,式中U 与I 分别为电压表和电流表的示数.若将图甲和图乙中电路测得的电阻值分别记为R x1和R x2,则________(选填“R x1”或“R x2”)更接近待测电阻的真实值,且测量值R x1________(选填“大于”“等于”或“小于”)真实值,测量值R x2________(选填“大于”“等于”或“小于”)真实值.图4答案R x1大于小于解析由题意知R VR x=2 000 Ω200 Ω=10,R xR A=200 Ω10 Ω=20,R VR x<R xR A,电压表的分流作用较显著,故应该采用电流表内接法,即题图甲所示接法,R x1更接近待测电阻的真实值,题图甲中待测电阻的测量值是R x与R A串联后的电阻值,故R x真<R x1,题图乙中待测电阻的测量值是R x与R V并联后的电阻值,故R x2<R x真.针对训练2(多选)如图5所示,用伏安法测电阻时()图5A.采用图甲所示测量电路,误差来源于电压表分流,使电阻测量值小于真实值B.采用图甲所示测量电路,误差来源于电流表分压,使电阻测量值大于真实值C.采用图乙所示测量电路,误差来源于电压表分流,使电阻测量值小于真实值D.采用图乙所示测量电路,误差来源于电流表分压,使电阻测量值大于真实值答案AD解析题图甲所示测量电路因电压表分流,使电阻测量值小于真实值,题图乙所示测量电路因电流表分压,使电阻测量值大于真实值,选项A、D正确.针对训练3(2020·宿州市高二期末)用电流表(内阻约4 Ω)和电压表(内阻约3 kΩ)测量电阻R的阻值.某次按照如图6所示电路的测量情况:电流表的示数是5 mA,电压表的示数是2.5 V.下列说法正确的是()图6A.电阻R的值为500 ΩB.电阻R的值略大于500 ΩC.电阻R的值略小于500 ΩD.如果采用电流表外接法测量,结果更加精确答案 C解析根据欧姆定律可得:R=UI-R A=2.55×10-3Ω-R A=500 Ω-R A,即电阻R的值略小于500 Ω;由R≫R A可知采用电流表内接的方法测量,结果更加精确,故C 正确.考点一滑动变阻器的限流式接法与分压式接法1.a、b两点与一个稳压直流电源相连,当滑动变阻器的滑片从中点O向d端移动一段距离时,图中的电流表读数会变小的是()答案 B解析选项A、C、D中,滑动变阻器接入电路中的有效部分为Od段的电阻丝,当滑动变阻器的滑片从O向d端移动时,滑动变阻器接入电路的阻值减小,由欧姆定律I=UR可知,电路中的电流将会增大,电流表的读数会变大;选项B中,滑动变阻器接入电路中的有效部分为cO段的电阻丝,当滑动变阻器的滑片从O向d端移动时,滑动变阻器接入电路的阻值增大,电路中的电流会减小,电流表的读数会变小,选项B正确.2.(多选)一同学将滑动变阻器与一个6 V、6~8 W的小灯泡L及开关S串联后接在6 V的电源E上,当S闭合时,发现灯泡发光.按如图1所示的接法,当滑动变阻器的滑片P向右滑动时,灯泡将()图1A.变暗B.变亮C.亮度不变D.不可能被烧坏答案BD解析由题图可知,滑动变阻器接入电路的有效部分是PB段的电阻丝,当滑片P 向右滑动时,接入电路中的电阻减小,灯泡变亮,选项B正确,A、C错误;由于灯泡的额定电压等于电源电压,所以灯泡不可能被烧坏,选项D正确.3.(2020·全国高二课时练习)如图2,AB间的电压为30 V,改变滑动变阻器触头的位置,可以改变CD间的电压,则U CD的变化范围是()图2A .0~10 VB .0~20 VC .10~20 VD .20~30 V答案 C解析 当滑动变阻器触头置于变阻器的最上端时,U CD 最大,最大值为:U max =2R3R U =23×30 V =20 V ;当滑动变阻器触头置于变阻器的最下端时,U CD 最小,最小值为:U min =R 3R U =13×30 V =10 V ,所以U CD 的变化范围是10~20 V .故选C. 4.如图3所示的电路中,U =24 V ,滑动变阻器R 2的最大阻值为100 Ω,R 1=50 Ω.当滑片P 滑至R 2的中点时,a 、b 两端的电压为( )图3A .8 VB .12 VC .16 VD .4 V 答案 A解析 由题图可知,滑片P 滑至R 2的中点时,滑动变阻器下半部分电阻为R 下=50 Ω,下半部分电阻与R1并联后的阻值为R并=R1R下R1+R下=25 Ω,则a、b两端的电压为U ab=R并R并+R上U=2525+50×24 V=8 V,故A正确.考点二伏安法测电阻的两种接法5.(多选)在图4中,甲、乙两图分别为测灯泡电阻R的电路图,下列说法正确的是()图4A.甲图的接法叫作电流表外接法,乙图的接法叫作电流表内接法B.甲中R测>R真,乙中R测<R真C.甲中误差由电压表分流引起,为了减小误差,应使R≪R V,故此法测较小电阻好D.乙中误差由电流表分压引起,为了减小误差,应使R≫R A,故此法测较大电阻好答案ACD解析题图甲的接法叫作电流表外接法,题图乙的接法叫作电流表内接法,A正确;题图甲由于电压表的分流导致电流的测量值偏大,由R=UI可知,R测<R真,R越小,电压表分流越小,误差越小,因此这种接法适合测小电阻;题图乙由于电流表的分压导致电压的测量值偏大,由R=UI得R测>R真,R越大,电流表的分压越小,误差越小,因此这种接法适用于测大电阻,B错误,C、D正确.6.(多选)(2020·长沙一中期中)用伏安法测电阻,当对被测电阻的阻值一无所知而无法选择用何种接法时,可采用试触的方法.如图5所示,某同学测量未知电阻R时,让电压表的一端接在A点,另一端先后接到B点和C点;他发现电流表示数有明显变化,而电压表示数无明显变化,则下列说法中正确的是()图5A.R与电压表阻值接近,应选择电流表内接电路B.如果选择电流表内接电路,测量值大于真实值C.R与电流表阻值接近,应选择电流表外接电路D.如果选择电流表外接电路,测量值大于真实值答案AB解析由题图电路图可知,电压表的一端接A点,另一端接到B点时,电压表与电阻并联,电流表测电阻与电压表电流之和,另一端接到C点时,电流表测通过电阻的电流;若电流表示数有明显变化,而电压表示数无明显变化,说明电压表分流较大,而电流表分压较小,故R阻值较大,与电压表阻值接近,故应选择电流表内接电路;如果选择电流表内接电路,测量值是待测电阻和电流表电阻的串联总电阻,测量值大于真实值,故A、B正确,C、D错误.7.两个定值电阻R1、R2串联后接在输出电压U=12 V的直流电源上,且电源电压保持不变.把一个内阻不是远大于R1、R2的电压表接在R1两端(如图6所示),电压表的示数为8 V,如果把此表改接在R2两端,则电压表的示数()图6A .小于4 VB .等于4 VC .大于或等于8 VD .大于4 V ,小于8 V答案 A解析 电压表接在R 1两端时,其示数为8 V ,则此时电阻R 2两端的电压为4 V ,将R 1与R V 并联后的电阻用R 1V 表示,则R 1V R 2=2,即R 1V =2R 2,由于R 1>R 1V ,则R 1>2R 2.当电压表改接在R 2两端时,将R 2与R V 并联后的电阻用R 2V 表示,则R 2>R 2V .此时电阻R 1两端的电压U 1与电压表示数U 2V 之比为U 1U 2V =R 1R 2V >2R 2R 2V >2R 2R 2,即U 1U 2V>2,故电压表的示数将小于4 V ,选项A 正确.8.(2021·江苏省丹阳高级中学高三一模)太阳能电池是一种利用太阳光直接发电的光电半导体薄片,在有光照射时,可以将光能转化为电能,在没有光照射且未储存电能时可视为一个电阻.该同学先将某太阳能电池用不透光的黑色器件盒封好(电阻约为1 kΩ),利用电源电压为3 V 的电源、量程为3 V 的电压表(内阻约为3 kΩ)、量程为6 mA 的电流表(内阻约为5 Ω)、滑动变阻器R 以及开关、导线等进行实验测此太阳能电池的电阻,则本实验应该采用的实验电路设计图为( )答案 C解析 因R x R A =1 0005>R V R x=3 0001 000,则应该采用电流表内接电路;滑动变阻器接成分压电路,则电路图选择C.9.(2021·江苏省阜宁中学高二期末)如图7电路是将滑动变阻器作分压器用的电路,C 、D 为分压器的输入端,A 、B 为分压器的输出端,把变阻器的滑片P 放在变阻器正中间,下列判断中正确的是( )图7A .空载时输出电压为U AB =U CDB .当接上负载R 时,输出电压为U AB <U CD 2C .负载电阻R 的阻值越小,U AB 越接近U CD 2D .滑片P 向下滑动,可实现U AB =U CD 2答案 B解析 空载时,设变阻器下部分电阻为R ′,输出电压为U AB =R ′R 0U CD ,滑片P 从正中间向下滑动,则输出电压从U CD 2逐渐减小,A 、D 错误;当接上负载R 时,负载与变阻器下部分电阻并联,有R 并=RR ′R +R ′<R ′,输出电压为U AB =R 并R 0-R ′+R 并U CD=1R0-R′R并+1U CD<1R0-R′R′+1U CD=12U CD,负载电阻R的阻值越小,并联电阻越小,输出电压也越小,U AB越远离U CD2,B正确,C错误.10.如图8所示,用电压表和电流表测电阻,R x为待测电阻,如果电压表的读数是3.50 V,电流表的读数是10.0 mA,电压表的内阻是1.50 kΩ,电流表的内阻是10 Ω,那么R x的精确值为()图8A.457 Ω B.350 ΩC.360 Ω D.1 200 Ω答案 A解析通过电压表的电流I V=UR V=3.501.50×103A=73×10-3A,则R x=UI Rx=3.5010.0-73×10-3Ω≈457 Ω,故选A.11.电位器是变阻器的一种.如图9所示,如果把电位器与灯泡串联起来,利用它改变灯泡的亮度,则下列说法正确的是()图9A.连接A、B,使滑动触头顺时针转动,灯泡变暗B.连接A、C,使滑动触头逆时针转动,灯泡变亮C.连接A、C,使滑动触头顺时针转动,灯泡变暗D.连接B、C,使滑动触头顺时针转动,灯泡变暗答案 A解析连接A、B,使滑动触头顺时针转动时,根据电阻定律,电位器接入电路的电阻增大,电流减小,灯泡变暗,故A正确;连接A、C,电位器接入电路的电阻不变,电流不变,灯泡亮度不变,故B、C错误;连接B、C,使滑动触头顺时针转动时,根据电阻定律,电位器接入电路的电阻减小,电流增大,灯泡变亮,故D错误.12.(多选)(2021·腾冲县第八中学高二期末)如图10所示,M、N间电压恒定,当开关S接通a点时,电压表示数为10 V,电流表示数为0.2 A;当开关S接通b 点时,电压表示数为12 V,电流表示数为0.15 A.由此可知()图10A.S接在a点时的测量值更准确B.S接在b点时的测量值更准确C.R x的真实值是70 ΩD.电流表的内阻是20 Ω答案BC解析S接a和接b时,电流表的示数变化较大,这说明电压表的分流较大,因此接b点时,采用电流表内接法测电阻误差较小.设电源的电压为U,电流表的内阻为R A,由题得U=12 V,则有:S接a时,U=U1+I1R A,即U=10 V+0.2 A×R A,S接b时,U=I2(R x+R A),即:U=0.15 A×(R x+R A),联立解得R x=70 Ω,R A=10 Ω,B、C正确.13.做完伏安法测电阻实验后,为了更好的观察电流表内外接对实验结果的影响,爱思考爱动手的马同学,拆开了电流表和电压表并进行了改造.如图11甲,他在电流表干路位置焊接了一个10 Ω定值电阻,如图乙,他给电压表并联了一个10 Ω定值电阻.假设待测电阻约为10 Ω,以下说法正确的是()图11A.改后的电流表和正常电压表按丙图实验可以较为准确的测出待测电阻B.改后的电流表和正常电压表按丁图实验可以较为准确的测出待测电阻C.改后的电压表和正常电流表按丙图实验可以较为准确的测出待测电阻D.改后的电压表和改后的电流表按丁图实验可以较为准确的测出待测电阻答案 A解析电流表和电压表的改造对二者的读数没有影响,即读数依然是正确的;改造后的电流表的内阻约为10 Ω,改造后的电压表的内阻也约为10 Ω,都与被测电阻的阻值很接近.改造后的电流表由于内阻增大,所以分压能力增强了,不适宜使用内接法;改造后的电压表由于内阻减小,所以分流能力增强了,不适宜使用外接法.所以,改后的电流表和正常电压表按题图丙所示的电路可以较为准确的测出待测电阻,或者使用改后的电压表和正常电流表按题图丁所示的电路可以较为准确的测出待测电阻,故选A.。
恒 定 电 流 二知识点一:滑动变阻器的使用方法: a 限流接法。
b 分压接法。
1、滑动变阻器的限流接法与分压接法的特点:如图所示的两种电路中,滑动变阻器(最大阻值为R 0)对负载R L 的电压、电流强度都起控制调节作用,通常把图(a )电路称为限流接法,图(b )电路称为分压接法.负载R 上电压调节范围 负载R 上电流调节范围 相同条件下其中,在限流电路中,通R L 的电流I L =0R R L +,当R 0>R L 时I L 主要取决于R 0的变化,当R 0<R L 时,I L 主要取决于R L ,特别是当R 0<<R L 时,无论怎样改变R 0的大小,也不会使I L 有较大变化.在分压电路中,不论R 0的大小如何,调节滑动触头P 的位置,都可以使I L 有明显的变化. 2、滑动变阻器的限流接法与分压接法的选择方法滑动变阻器以何种接法接入电路,应遵循安全性、精确性、节能性、方便性原则综合考虑,灵活择取.(1)下列三种情况必须选用分压式接法①、若要求被测电阻两端电压变化范围较大,或需要从零开始可连续调节时(如:测定导体的伏安特性、校对改装后的电表等电路),必须采用分压接法.分压式电路中,在电路中的电流小于滑动变阻器的额定电流的前提下,应该选择量程较小的变阻器(调节效果好,电压变化均匀)。
②、当用电器的电阻R L 远大于滑动变阻器的最大值R 0,且实验要求的电压变化范围较大(或要求测量多组数据)时,必须采用分压接法.③、当用电器的电阻R L 远小于滑动变阻器的最大值R 0,为使被测电阻中的电流有明显变化,应采用分压接法. ④、若采用限流接法,电路中实际电压(或电流)的最小值仍超过R L 的额定电流时,只能采用分压接法.(2)下列情况可选用限流式接法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R L 与R 0接近或R L 略小于R 0,两种接法都可以,采用限流式接法较好,节能省电.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,考虑安装简便和节能因素采用限流式接法.知识点二:电流表内接法与电流表外接法的比较根据欧姆定律的变形公式IUR =可知,要测某一电阻x R 的阻值,只要用电压表测出x R 两端的电压,用电流表测出通过x R 的电流,代入公式即可计算出电阻x R 的阻值。
2020年高考物理,滑动变阻器的三种连接方式,你都弄懂了吗滑动变阻器作为电学的基本元件之一,相信大家都已经相当熟悉了。
从初中开始,它就活跃在各种电学题里。
今天我们要说的是滑动变阻器的三种连接方式,掌握这三种连接方式的特点,对我们快速解题是非常有帮助。
下面我们就一起来看一下吧。
第一种,限流式接法,如下图1所示,这种接法中滑动变阻器只有一部分接入电路,其中接入电路的是露出部分(即电流流过的部分),滑动变阻器接入电路的阻值与露出部分同增同减。
实物连接时只需接一上一下两个接线柱。
第二种,分压式接法,如下图2所示(图3为其等效电路图),这种接法中滑动变阻器的一部分与其他用电器并联后,再与露出部分串联。
滑动变阻器接入电路的有效值与露出部分同增同减。
实物连接时一上两下(即上面一个接线柱和下面两个接线柱都要连入电路中)第三种,自身并联式,如下图4所示,这种接法中,滑动变阻器的两部分是并联关系,电流在滑片处分流。
当滑片处在中间时,滑动变阻器接入电路的阻值最大。
(不清楚的同学可以取特殊值进行简单验证,假设滑动变阻器总阻值是10,那不管滑片处在什么位置,两部分阻值相加都等于10,然后分别取1和9,2和8……进行简单计算,你会发现取5和5时并联阻值最大)。
这种连接方式通常在选择题里见得比较多,实验题只考限流式和分压式两种接法。
知道了这三种连接方式的特点,下面我们就来看看解题时是怎么应用的。
例1:如图所示,平行金属板中带电质点P原来处于静止状态,不考虑电流表和电压表对电路的影响,R1的阻值和电源内阻r相等.当滑动变阻器R4的滑片向b端移动时,则( )A.R3上消耗的功率逐渐增大B.电流表读数减小,电压表读数增大C.电源的输出功率逐渐增大D.质点P将向下运动【解析】见下图例2:(2016 上海卷)如图所示电路中,电源内阻忽略不计。
闭合电建,电压表示数为U,电流表示数为I;在滑动变阻器R1的滑片P由a端滑到b端的过程中A.U先变大后变小B.I先变小后变大C.U与I比值先变大后变小D.U变化量与I变化量比值等于R3【解析】见下图最后我们再总结一下,见下图知道了滑动变阻器三种连接方式的特点,快来看看下面这道练习吧。
滑动变阻器的原理和作用_滑动变阻器的接法滑动变阻器在电路中是一个限流元件,它是通过改变电路中电阻的阻值来改变线路中的电流大小。
具体来研究与实验中用的比较多。
在电路分析实验时,滑动变阻器可以做为一个定值电阻,也可以作为一个变值电阻。
滑动片左右滑动来改变接入电路中金属丝的长短,从而来改变阻值,其阻值跟电阻丝的长度、横截面积还有材质是有关的。
滑动变阻器的作用1、保护电路,即连接好电路,电键闭合前,应调节滑动变阻器的滑片P,使滑动变阻器接入电路部分的电阻最大。
2、通过改变接入电路部分的电阻来改变电路中的电流,从而改变与之串联的导体(用电器)两端的电压。
滑动变阻器的接法1、接入AC、AD二端时,滑片左移动时电阻线长度变小,电阻变小,电流变大;向左滑动时电流则变小。
2、接入BC、BD二端时,滑片向左移动时电阻线长度变长,电阻变大,电流变小;向左滑动时电流则变大。
3、接入CD二端刚是短路状态;接入AB二端则是最大阻值。
此时滑动不能改变阻值及电流。
滑动变阻器的注意事项1、使用前要根据滑动变阻器的具体规格,不仅阻值要符合,电流也必须小于允许通过的最大电流。
2、连接方式必须要为“一上一下”,即AC、AD或BC、BD。
3、通电前,要把滑动变阻器的阻值调到最大。
应用:滑动变阻器的两种接法在高考物理实验题中,我们多次考查滑动变阻器的两种接法──分压式与限流式。
但虽多次考查,仍有很多学生出错。
为什么会出现这一现象?主要原因是学生没有掌握好两种连接方式的特点及作用,遇到具体问题时不知道该如何连接。
一、限流式连接方式的特点滑动变阻器用作限流时,其连接如图1所示。
它是把滑动变阻器串联在电路中,用以控制或调节电路中的电流。
使用时,连接滑动变阻器的导线应分别接金属杆一端和电阻线圈一端的接线柱。
此电路中,待测电阻Rx两端电压的调节范围约为E·Rx/(R+Rx)和E之间。
二、分压式连接方式的特点滑动变阻器用作分压时,其连接如图2所示。
滑动变阻器接法与大小选择分析滑动变阻器接法与大小选择分析写在前面:电学实验中关于滑动变阻器选择基本上是每次必考,现将选择的方法汇总如下。
一、滑动变阻器选择的总体要求滑动变阻器在电路中的功能是调节电路,按其连接方式分为限流式和分压式,不论以哪种方式连接对其总体要求都是:(1)电路中测量部分电压(电流)随滑动变阻器变化尽量接近线性关系,这样才能保证电路测量部分电压(电流)随滑动变阻器的调节而出现连续较大变化。
(2)确保电路安全、操作简便。
二、滑动变阻器接法选择滑动变阻器接法有分压式和限流式两种,相对而言限流式接法较简单,分压式接法必备以下三条之一。
1.实验中要求电压从0开始连续可调只有分压式接法满足此要求,而在限流式接法中,待测部分的电压无法从0开始调节。
主要是描绘元件的伏安特性曲线。
2.待测电阻的阻值比滑动变阻器的总电阻大得多在这种情况下若采用限流式接法,在滑动变阻器调节中待测电阻上的电压变化幅度太小,不利于多次测量求平均值,此时应改用分压式接法。
一般待测电阻都很大,至少kΩ级。
3.若采用限流式接法,当滑动变阻器全部接入电路时,待测电阻上的电压、电流超过电表量程或待测电阻的额定值电压变化幅度却很小,不便于取多组有明显差别的数据多次测量;而当滑动变阻器与待测电阻比值越大时,虽然待测电阻上的电压变化幅度很大,但滑动变阻器先移动较长距离电压变化幅度较小,而后移动很小距离电压却急剧上升,这在实验操作中是难以控制待测电阻取适当电压的;而当滑动变阻器与待测电阻阻值相接近时,待测电阻上电压随滑动变阻器调节距离变化接近线性关系,且待测电阻上的电压变化幅度较大。
因此,限流式电路中滑动变阻器的阻值应选用阻值与待测电阻相接近的。
四、滑动变阻器初态调节滑动变阻器在电路中的功能是调控待测部分电压电流,为保证安全起见,一般要求初始状态待测部分电压电流最小,实验时通过调节滑动变阻器来逐渐增大待测部分电压电流。
因此,滑动变阻器限流式接时滑动变阻器与待测部分是串联系关系,滑动变阻器初状态应调到最大;滑动变阻器分压式接时其初状态分压部分电阻应调节到最小0,也就是此时待测部分电压、电流从0开始最安全。
滑动变阻器的两种接法比较和选择一、滑动变阻器的两种连接方式如图所示的两种电路中;滑动变阻器最大阻值为R 0对负载R L 的电压、电流强度都起控制调节作用;通常把图a 电路称为限流接法;图b 电路称为分压接法. 二、两种电路的比较负载R L 上电压调节范围忽略电源内阻负载R L 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R R R L L+E ≤U L ≤E 0R R EL +≤I L ≤LR E EI L分压接法 0≤U L ≤E0≤I L ≤LR E EI L +I ap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1.从调节范围上比较分压电路优点:调节范围宽;其次是它的电流;电压都包含了0值且与R 0无关..2.从方便调节的角度比较 其中;在限流电路中;通R L 的电流I L =R R EL ;当R 0>R L 时I L 主要取决于R 0的变化;当R 0<R L 时;I L 主要取决于R L ;特别是当R 0<<R L 时;无论怎样改变R 0的大小;也不会使I L 有较大变化.即R 0越大;电流、电压变化范围越大;R 0越小;电流、电压变化范围越小.在分压电路中;并联电路电阻比小的那个还小;当R 0>>R L 时;R 并≈R L ;所以R L 两端电压随R 0增大而增大;几乎不受负载影响..当R L 比R 0小或小很多时;R 并≈R 0这时几乎不受影响;不宜采用分压电路..归纳为:大负载 R 0>R L 时;分压电路小负载 R 0<R L 时;限流电路 大载分压小限流3.从两电路连线和节能角度比较从两电路连线方面看;限流电路简单;分压电路复杂..从两电路节能方面看;限流电路耗能小EI L ;分压电路耗能大EI L +I ap ..三、滑动变阻器的限流接法与分压接法的选择方法滑动变阻器以何种接法接入电路;应遵循安全性、精确性、节能性、方便性原则综合考虑;灵活择取.1下列三种情况必须选用分压式接法①要求回路中某部分电路电流或电压实现从零开始可连续调节时如:测定导体的伏安特性、校对改装后的电表等电路;即大范围内测量时;必须采用分压接法.②当用电器的电阻R L 远大于滑动变阻器的最大值R 0;且实验要求的电压变化范围较大或要求测量多组数据时;必须采用分压接法.因为按图b 连接时;因R L >>R 0>R ap ;所以R L 与R ap 的并联值R 并≈R ap ;而整个电路的总阻约为R 0;那么R L 两端电压U L =IR 并=R U·R ap ;显然U L ∝R ap ;且R ap 越小;这种线性关系越好;电表的变化越平稳均匀;越便于观察和操作.③若采用限流接法;电路中实际电压或电流的最小值仍超过R L 的额定值时;只能采用分压接法.2下列情况可选用限流式接法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R L与R0接近或R L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.。
分压与限流滑动变阻器的选法滑动变阻器的连接方式:1.限流式接法:(串联)这种接法中滑动变阻器只有一部分接入电路,其中接入电路的是紫色部分(即电流流过的部分),滑动变阻器接入电路的阻值与紫色部分同增同减。
实物连接时只需接一上一下两个接线柱。
2.分压式接法:(半串半并)这种接法中滑动变阻器的绿色部分与其他用电器并联后,再与紫色部分串联。
滑动变阻器接入电路的有效值与紫色部分(串联)同增同减。
实物连接时只需接一上二下两个接线柱。
3.自身并联式:(自身两并)这种接法中,滑动变阻器的两部分是并联关系,电流在滑片处分流。
当滑片处于两边对称时,滑动变阻器接入电路的阻值最大。
实物连接时只需接一上二下两个接线柱。
连接方式的选择电学实验要考虑仪器的安全(量程),也要考虑可操作性,不能过于缓慢变化,也不能突然变化,变化要比较均匀,还要考虑节能。
串联总电阻主要由大电阻决定,并联总电阻主要由小电阻决定。
分压式:选择最大阻值为负载电阻的0.1~0.5倍最合适。
限流式:选择最大阻值为负载电阻的2~5倍最合适。
可以用十六字口诀来概括:零起必分,滑小必分,烧表必分,滑大可限。
(1) 要求负载上电压或电流变化范围较大,并且从零开始连续可调,选用分压式电路;(零起必分)(2) 负载电阻的阻值Rx远大于滑动变阻器的总阻值R,应该选用分压式电路;(滑小必分)(3) 负载电阻阻值Rx小于滑动变阻器阻值R或相差不多,并且电压、电流变化不需要从零调起,可采用限流式接法;(滑大可限)(4) 两种电路均可使用的情况下,应优先采用限流式接法;(节能限流)(5) 特殊情况还要根据电压表和电流表量程以及电阻允许通过的最大电流值等多种情况来反复推敲,选择最佳的电路。
测电阻之小专题四:供电电路(也叫控制电路)中滑动变阻器连接方式的确定本专题想要让学生明白:1为什么限流接法时要选用较大的滑动变阻器而分压接法时要选用较小的滑动变阻器。
2实验题目中该如何选择滑动变阻器的大小及连接方式。
一、两种接法及名称 1、如图1所示,当用电器与滑动变阻器的一部分或全部直接串联使用时就叫限流接法。
此接法中,滑动变阻器通常比用电器电阻或待测电阻大(3~5倍),即用大的控制小的。
2、如图2所示,当用电器与滑动变阻器的一部分或全部并联使用时就叫分压接法。
此接法中,滑动变阻器通常比用电器电阻或待测电阻小,即用小的控制大的。
3、两种接法的变换:在图2中,分压接法去掉一根导线T 改成了限流接法,限流接法添一根导线T 改成了分压接法。
二、滑动变阻器在电路中的作用“调节和控制”用电器所能得到的电压与电流大小,便于多测几组数据,并且保护用电器。
三、两种接法的比较:(假设电源的内阻等于0;I 、U 的范围特指用电器R x 上的得到的电压电流范围) 说明:图1中触头在a 处、图2中触头在b 处时,Rx 上的电压电流最大;(总体说明:围绕滑动变阻器的选择和使用常见常用的有4个估算,最后一个估算较少用)㈠、关于最大电流和最大电压:I max =E/R x 、U max =I max R x 。
1、它们是选择电源、电压表和电流表的参考依据。
例如:2、最大电流和电压的常用估算公式:Imax =E/R X 和Umax=Imax*R X 。
对照电路图1(触头P 在a 端)和图2(触头P 在b 端),这相当于让电源直接给待测电阻提供电压和电流。
另外,如果题目告诉了用电器的额定功率,就应当根据电路的实际工作情况选用公式P=I 2R 、P=U 2/R 、P=UI 去估算用电器上的最大电流最大电压。
㈡、关于限流接法中的最小电流和最小电压:I min = E/(R x+R 0)、U min =I min R x 。
1、它们是检验滑动变阻器在限流接法时能否保护电压表和电流表包括用电器等等的参考依据。
2008年的高考复习已经结束,在复习过程中,电学实验是热点,也是难点。
而在诸多的电学实验中,有一个仪器——滑动变阻器又是频繁出现的,不同的实验对于滑动变阻器的要求不一样,因此滑动变阻器的合理选择问题也就成了考核的重点和难点之一。
在复习过程中,笔者发现在面对这个问题的时候,不少的学生感到很茫然。
为了使学生能够更好地把握这个问题,笔者通过对大量相关试题的研究,总结了一点点体会。
1.总的原则涉及滑动变阻器“选择”问题的电学实验主要有:测定金属的电阻率、描绘小电珠伏安特性曲线、把电流表改装成电压表、测定电源的电动势和内阻。
这些实验中,关于滑动变阻器的“选择”问题主要分为两大类:总阻值大小的选择和分压、限流接法的选择。
不过,无论是哪一种“选择”,都要遵循一些最基本的原则。
(1)安全性原则。
即所选用的滑动变阻器及其接法,要保证电路的安全。
如果该滑动变阻器的全部电阻连入到电路中,电路中的电流还是超过了电流表的量程,就必须选用滑动变阻器分压接法或者另换总阻值较大的滑动变阻器。
就接法而言,从安全角度来看,分压接法的安全性要高得多。
(2)遵循实际要求原则。
试题中有明确要求时,滑动变阻器及其接法的选择就必须按要求办。
若题目中有“电压从0开始调节”、“要求较大的电压变化范围”等要求时,则选用分压接法,所用滑动变阻器的总阻值要相对小一些(但绝不是越小越好,还要确保自身的安全);若题目中出现“调节滑动变阻器使电路中电流变化比较明显”等要求,则选用限流电路,滑动变阻器的总阻值应比电路其他部分的总阻值大。
(3)科学性原则。
即根据滑动变阻器总阻值与待测电阻的关系,选择相应的接法。
如果滑动变阻器的总阻值比待测的电阻要小,适合用分压接法;反之,滑动变阻器的总电阻比待测电阻阻值大,则适合用限流接法,此时如果所提供的滑动变阻器有两个,且均满足上述条件,则选择总电阻相对较小的,调节灵敏度高。
2.把电流表改装成电压表——半偏法测电阻实验中滑动变阻器的选择把电流表改装成电压表实验的第一步是利用半偏法先测得电流表的内阻(实验电路见图1)。
滑动变阻器的使用方法
滑动变阻器的使用方法高中主要有限流和分压的作用。
如何选用这两种不同的形式,是由电路中的需要来决定的。
以下情况可选用限流式接法:
①待测用电器电阻接近滑动变阻器电阻(也可选用分压式接法)。
以下情况必须使用分压式接法:
①待测用电器电阻远大于或远小于滑动变阻器电阻。
②实验要求待测用电器电流及其两端电压可以由0开始连续变化(例如测小灯泡的伏安特性曲线)。
③实验要求待测用电器电流及其两端电压可变范围较大。
④采用限流式接法时,无论如何调节变阻器,电流、电压都大于对应电表的量程。
连接的方法有6种:分别为AC、AD、BD、BC、CD、AB。
其中只有AC,AD,BD,BC这四种方法,也就是所谓的“一上一下”,可以改变阻值。
D剩下的两种不能改变阻值。
C具体情况如下:
1、当导线接AD和AC时,滑片P向左移动时电阻变小,电流变大。
当滑片P向右移动时,电阻变大,电流变小。
2、当导线接BC和BD时,滑片P向左移动时电阻变大,电流变小。
当滑片P向右移动时,电阻变小,电流变大。
3、当划片接CD时,这时的电阻几乎为0.电流十分大。
同时电阻的阻值不可以通过移动滑片P来改变,所以这时就相当于一个定值电阻。
另外,如果这样直接接到电源上,就会发生短路。
4、当划片接AB时。
这时的电阻是最大的,那么通过的电流也很小。
同时电阻的阻值也不可以通过移动滑片P来改变,也相当于一个定值电阻。
滑动变阻器连接方式和阻值的选择
福建省政和第一中学 (353600) 黄健康
滑动变阻器的选择,是高考物理电学实验热点考查的内容。
它涉及连接方式和阻值大小两方面的选择。
研究相关物理问题时,要着眼于以下五个方面内容:
1.滑动变阻器的有效利用率
滑动变阻器的有效利用率,往往是绝大多数解题者容易忽视的问题。
滑动变阻器的有效利用率高低,表现在滑片移动的有效范围占整个可移动范围的大小。
在具体实验操作中,最好能让滑动变阻器有效利用率超过50%。
2.变阻器阻值与测量部分电路电阻大小对比
R x R 由于高中物理实验室中滑动变阻器通常匝数都在几十匝到一百匝左右。
为研究问题方便起见,我们不妨假设一百匝来讨论问题,这可以让滑动变阻器的有效利用率大小明显凸显出来,还能让滑动变阻器阻值的取值与待测电阻对比更加明朗化。
R x R 在不必考虑滑动变阻器最大允许通过电流的情况下,限流式接法的滑动变阻器阻值大小通常取值R 为待测电阻的3~10倍比较适当,而分压式接法的滑动变阻器阻值为待测电阻一半以下比较适x R R x R 当。
这样,通常能保证仪表指针偏转范围达满偏值三分之一(或半偏)以上,也能保证滑动变阻器的有效利用率超过50%。
当然,具体问题还应具体分析,上述取值只是通常情况下的一个值,有时会因特殊要求而有所变化。
譬如,半偏法测定电流表内阻时,为了保证整个电路电流几乎不变,限流式接法的滑动变阻器阻值必须保证远大于待测电流表的内阻。
当给定的滑动变阻器阻值不符合设想要求时,就要进行机动性选择了。
例如,分压式接法的滑动变阻器阻值达不到一半以下要求时,我们就要尽量选择阻值小一些的滑动变阻器,那样调节会更加方R x R 便,其有效利用率也会相对高一些。
3.测量范围或仪表偏转范围大小
作为实验题,在电路设计和仪表选择上,通常要让表针偏转量达半偏以上,实在无奈时表针偏转量最好也要能达到相应档位最大测量值的三分之一以上。
分压式接法测量部分电路电压和电流可从零开始起调,指针偏转范围大,相应测量范围大;限流式接法测量部分电路电压和电流不可从零开始起调,指针偏转范围小些,相应测量范围小些。
有时,一些做法和数据取值会给我们滑动变阻器接法选择上的暗示。
画电压、电流从零开始取值的伏安特性曲线,或者实验设计的测量表格中电压、电流数据从零开始取值,均暗示滑动变阻器连接上要采用分压式接法。
4.测量组数多少
这里所说的测量组数,是测量数据能够明显区分出来的测量组数。
利用图象法来确定物理量大小,最好测量组数能多一些,方便剔除某些偶然误差较大的数据。
滑动变阻器分压式接法因为测量范围大,因此测量组数会多一些。
而限流式接法测量范围小些,测量组数会少一些。
测量组数在六组以下,通常可以考虑限流式接法,测量组数超过6组,通常可以考虑采用分压式接法。
5.能否起到保护作用
滑动变阻器存在于电路中,得保证调节过程中,电源、电路元器件及自身消耗功率均不超过各元件额定功率值。
如果发现一种连接方式无法起到保护作用,则要考虑更换连接方式。
立足于上述五点,可以快速而准确地确定实验中滑动变阻器的连接方式和阻值大小。
[例1]有一待测金属丝,需精确测定其阻值(,约为5)
,现有下列器材:1W =额P R Ω电池组(电动势为6V ,内阻约0.5)
E Ω电压表V 1(量程0~3V ,内阻3K )
Ω电压表V 2(量程0~15V ,内阻15K )
Ω电流表A 1(量程0~0.6A ,内阻0.2)
Ω电流表A 2(量程0~3A ,内阻0.05)
Ω滑动变阻器(0~10,额定电流1A )
1R Ω滑动变阻器(0~1700,额定电流1A )
2R Ω开关及导线若干,实验中要求多测几组电流、电压值。
(1)在实验中电压表应选 ,电流表应选 ,滑动变阻器应选 。
(2)画出实验电路图。
分析:按照题目给出的仪器,仅能运用伏安法测量电阻。
(1)先考虑电流表和电压表的选择
≈0.45A ≈2.2V x
R P I =额x PR U =额电流表选择A 1,电压表选择V 1。
由于<<,故电流表采用外接法。
A x R R x V R R “多测几组电流、电压值”,这是滑动变阻器选择分压式接法的明显暗示。
由于分压式接法选择阻值小的滑动变阻器方便调节,故滑动变阻器选择。
1R 撇开题目文字暗示,我们通过以下讨论也能确定滑动变阻器连接方式和阻值大小。
讨论:当滑动变阻器采用限流式接法时,设接入电路的滑动变阻器电阻最小值为。
由
1R 可知,)(额r R R I E ++⋅=1Ω≈--=81r R I E R 额
若选滑动变阻器通过限流式接法接入电路,它只能从8调到10,可调节值仅为2,滑动变1R ΩΩΩ阻器有效利用率仅为20%。
另外,电阻取10时,电路电流仅为A 。
因而电流表指Ω39.01≈++=r
R R E I 针偏转范围从0.39A 到0.45A ,偏转范围为0.06A ,仅占总量0.6A 的十分之一,占的九分之一,根本额I 无法达到半偏甚至三分之一偏转量要求,无疑测量组数太少。
若选滑动变阻器通过限流式接法接入电路,它必须从8开始起调。
0~0.6A 档电流表每小格电2R Ω流为0.02A ,按偏转2格开始读取数据误差较小考虑,电流从0.04A ~0.45A ,偏转量0.4A 可达总量0.6A 的三分之二。
但是,电流为0.04A 时接入电路的电阻为,故滑动变阻器有效调Ω≈--=1452r R I
E R 节范围从8~145,有效利用率为总值1700的8%,无疑利用率太低。
直接表现在调节不方便上,ΩΩΩ滑片滑动一点点,电阻和电流便发生较大幅度变化,难以测量多组数据。
为直观起见,我们不妨设滑动
变阻器有100匝,有效利用率仅8%,这意谓着有效调节匝数仅有8匝。
由于滑动触片有一定宽度,有些触片会同时与几匝电阻丝相接触。
这样一来,滑片有效接触点往往仅有二到三个,也即能测出的有效数据仅能达到二到三组。
另外,按滑动变阻器阻值大小通常为测量部分电路电阻的3~10倍来考虑,也可以快速判定题R x R 给的两种滑动变阻器均不符合接成限流接法要求。
由于滑动变阻器分压式接法可以让电流、电压从零开始起调节到额定值,因而测量范围大,测量组数多。
虽然10滑动变阻器并没能达到待测电阻5一半以下要求,但考虑到分压式接法小阻值滑动变ΩΩ阻器更加方便调节,且估算可知通过滑动变阻器最大电流小于允许通过的最大电流1A ,并A R
E I 6.0=≈不会造成电路中的元器件损坏,故满足实验对保护元器件的要求,所以滑动变阻器可选择。
1R (2)实验电路图如下所示
[例2]有一个小灯泡上标有“4V 2W”的字样,现在要用伏安法描绘这个灯泡的-图线,现有I U 下列器材供选用:
A .电压表(0~5V ,内阻10k )
Ω B .电压表(0~15V ,内阻20k )
Ω C .电流表(0~0.3A ,内阻1)
Ω D .电流表(0~0.6A ,内阻0.4)
Ω E .滑动变阻器(10,2A )
Ω F .滑动变阻器(500,1A )
Ω G .学生电源(直流6V ),开关、导线若干
(1)实验时,选用下面的图1而不选用图2电路图为完成实验,请说明理由: 。
(2)实验中所用电压表应选 ,电流表应选 ,滑动变阻器应选用 (用序号字母表示)
图1 图2
分析:小灯泡额定工作时电压仅4V ,额定电流为0.5(A ),故电压表要选测量范围为=额额
42U P I =0~5V 的电压表(即序号A 的电压表),电流表要选测量范围为0~0.6A 的电流表(即序号为D 的电流表)。
小灯泡额定工作时的电阻,而电压低于4V 时,小灯泡电阻小于8。
82额额
P U R =ΩΩ用伏安法描绘灯泡的-图线的时候,电压和电流值均要从零开始取值,这就要求滑动变阻器必I U 须接成分压式接法。
故电路图选择图1。
滑动变阻器采用分压式接法时,选择小阻值的变阻器更加方便调节,有效利用率更高,故变阻器选择10的变阻器(也即序号为E 的滑动变阻器)。
Ω。