初中物理滑動變阻器問題分類解析

劉愛斌

中學(xué)階段的物理學(xué)習(xí)分為理論知識研究和實(shí)驗(yàn)練習(xí)兩個(gè)部分，自然電阻及滑動變阻器的應(yīng)用也存在于這兩個(gè)部分。接下來，我們就電阻及滑動變阻器這一模塊常見的考題進(jìn)行分類解析。

一、對電表進(jìn)行保護(hù)類的問題

【例1】電路具體連接情況如下圖1，該電路中涉及到的元件數(shù)值分別為：電壓為8V的干電池，一個(gè)兩端連著電壓表數(shù)值為6Ω的定值電阻，滑片滑動最大可以達(dá)到50Ω的滑動變阻器，最大量程分別為0.6A和3V的電流表和電壓表，要使得手動開關(guān)閉合電路運(yùn)行時(shí)所有電表都能不超量程的運(yùn)行，電路當(dāng)中的滑動變阻器的阻值要維持在什么樣的范圍？

圖1

解析：從各元件的連接情況上可以看出，兩個(gè)電阻在電路中都是串聯(lián)的狀態(tài)，電壓表體現(xiàn)的是R1上的電壓，要使得電路運(yùn)行中電流表不會被燒壞，電路中運(yùn)行的電流就不能夠超過0.6A，當(dāng)I1=0.6A時(shí)，R1兩端的電壓就可以通過U=IR這一公式求出，為3.6V，而這一數(shù)值是遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于電壓表所能承受的量程的，因此當(dāng)電流表的運(yùn)行電流是最大量程時(shí)，電壓表會燒壞。所以為了保護(hù)電壓表，不能夠讓定值電阻上的電壓超過3V。按電壓表可承受的最大電壓來算的話，電路運(yùn)行時(shí)的電流就是0.5A，這是保證電壓表不能燒壞的情況下電路中電流的最大數(shù)值。在電壓不變的情況下，從公式中可以得出電流最大的時(shí)候整個(gè)電路中的電阻必定是最小的，這一電路中一個(gè)電阻為定值電阻，因此滑動變阻器的阻值就是電路運(yùn)行所能接受的最小阻值，通過計(jì)算可以得出是10Ω。而當(dāng)阻值不斷變大的時(shí)候，電流是不斷變小的，因此這一例題中滑動變阻器阻值變化范圍應(yīng)當(dāng)為10Ω-50Ω。

二、對電表示數(shù)變化進(jìn)行判斷的問題

【例2】本例中的電路圖如下圖2中所示，整個(gè)電路使用的是恒定的電源電壓，滑動變阻器是可以根據(jù)需要滑動滑片的，當(dāng)滑片從左到右進(jìn)行滑動的時(shí)候，這一電路中連接的電流表以及電壓表的數(shù)值會發(fā)生什么樣的變化？

圖2

解析：從圖中電路的結(jié)構(gòu)可以看出，兩個(gè)電阻是串聯(lián)在整個(gè)電路當(dāng)中的，這一電路中的總電流可以通過電流表的指針顯示來得出，定值電阻上的電壓可以完全依靠電壓表指針的顯示位置來確定?；瑒幼冏杵魃匣幕瑒訒沟眠@一電阻上的阻值發(fā)生一定的變化，從左到右滑動會讓阻值不斷的增大，整個(gè)電路中的總電阻也會隨之越來越大。這一電路中使用的又是電壓不變的電池，因此流經(jīng)電路的電流會逐漸的減小，這樣的話利用歐姆定律就可以推測出R1上的電壓即電壓表示數(shù)也會不斷的減小。因此當(dāng)滑片是從左到右進(jìn)行滑動時(shí)，電路中兩個(gè)電表的示數(shù)都會慢慢的變小。

三、對電表示數(shù)變化范圍進(jìn)行判斷的問題

【例3】在這一題中各元器件按照圖3的方式進(jìn)行連接，使用的用來維持電路運(yùn)行的電源其電壓是6V，在電路中電流及各元件上電壓發(fā)生變化時(shí)這一電壓始終不會變。所使用定值電阻R是一個(gè)阻值為5Ω的電阻，滑動變阻器滑片運(yùn)動時(shí)其電阻不會超過10Ω，在這些情況下這一電路中的電壓表及電流表的示數(shù)數(shù)值處于什么樣的變化范圍？

圖3

解析：滑片處于最左端a點(diǎn)的時(shí)候，整個(gè)滑動變阻器在電路中是沒有阻值的，這時(shí)候定值電阻的阻值就是整個(gè)電路中的總阻值，電流就可以算出來是1.2A。電路中這時(shí)候所有的電源電壓就都是加在了定值電阻上，而電壓表的示數(shù)顯示的就是定值電阻上的電壓，因此在這種情況下電壓表示數(shù)最大值是6V。

當(dāng)滑片從a或者其它位置滑動到b的時(shí)候，其阻值也逐漸的增大最后變?yōu)樽畲蟮?0Ω，加上定值電阻的阻值整個(gè)電路中的阻值就達(dá)到了15Ω，用電源電壓除以總電阻即得到總的電流為0.4A。然后用電流乘以定值電阻的阻值就可以得到定值電阻在這一電路中分到的電壓，即電壓表會顯示的電壓，通過計(jì)算可以得出這一數(shù)值為2V，這一電壓也是電壓表的最小電壓。

因此在電路運(yùn)行中，不管滑動變阻器的滑片怎么滑動，電流表的示數(shù)會始終處于0.4A-1.2A之間，而電壓表的示數(shù)則會處于2V-6V這一范圍內(nèi)。

解決此類問題要將滑動變阻器的兩端的電流和電壓分別進(jìn)行分析，準(zhǔn)確判斷電路的連接關(guān)系，并利用這些關(guān)系進(jìn)行分別計(jì)算，進(jìn)而得到的兩個(gè)數(shù)值就是電表的變化范圍。

結(jié)束語

對于電阻及滑動變阻器在物理題目中的應(yīng)用，學(xué)生應(yīng)該具備準(zhǔn)確判斷題目需求、快速找到解題辦法的技能，能夠準(zhǔn)確判斷題目中的電路關(guān)系，這樣才能最大程度的避開題目陷阱，提高解題效率。

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（作者單位：甘肅省甘谷縣第三中學(xué)）