都是變阻器惹的禍

摘 要：變阻器貫穿于初中物理電學(xué)教學(xué)，正是由于變阻器的存在，才有了動態(tài)電路的范圍設(shè)置問題.文章以動態(tài)電路中范圍設(shè)定問題為基礎(chǔ)，通過列舉試題拓展分析理想電源和小燈泡電功率范圍的設(shè)定問題.

關(guān)鍵詞：變阻器；動態(tài)電路；范圍設(shè)定

中圖分類號：G632 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1008-0333（2023）26-0104-03

作者簡介：馬宏志（1981.6-），男，江蘇省南通人，本科，中學(xué)一級教師，從事初中物理教學(xué)研究.

變阻器貫穿整個初中電學(xué)學(xué)習(xí)過程，正是由于變阻器的存在，使得恒壓電路中電阻發(fā)生變化，進而使電路中不同電阻（或用電器）的電流、電功、電功率發(fā)生動態(tài)變化，形成動態(tài)電路[1].動態(tài)電路中有一種題型是范圍設(shè)定問題.文章以一道探究“通過導(dǎo)體的電流與電壓、電阻的關(guān)系”試題為例，分析動態(tài)電路中范圍設(shè)定問題，并以此為基礎(chǔ)，拓展分析理想電源中不同范圍設(shè)計及小燈泡電功率范圍設(shè)定問題.

例題 如圖1是某小組同學(xué)準(zhǔn)備探究“通過導(dǎo)體的電流與電壓、電阻的關(guān)系”的實驗電路，實驗器材：干電池2節(jié)，變阻器（20 Ω，1 A）、電流表、電壓表、開關(guān)各一個，不同阻值的定值電阻及導(dǎo)線若干.

為了驗證“電壓一定時，電流與電阻成反比”規(guī)律，該小組同學(xué)選擇了5 Ω、10 Ω、20 Ω的定值電阻，準(zhǔn)備分別接入圖1電路，測量電流進行探究，有同學(xué)提議：既然探究時需要保持電阻兩端電壓不變，圖1中可以不用連接變阻器和電壓表.他們按照提議分別將三只電阻由小到大接入電路，閉合開關(guān)后，電流表示數(shù)分別為0.42 A，0.24 A，0.13 A，發(fā)現(xiàn)無法驗證.于是他們計劃仍按圖1進行探究，分析測量數(shù)據(jù)后，選定準(zhǔn)備加在電阻兩端的電壓值U，為確保完成驗證，則這個電壓值U的范圍為（ ）.

A.1.5 V＜U≤3 V B.1.3 V＜U＜2.1 V

C.1.3 V＜U≤2.6 VD.2.1 V＜U＜2.6 V

解析 在探究“電壓一定時，電流與電阻成反比”規(guī)律時，應(yīng)該控制電阻R兩端電壓不變，利用電源電壓為定值，直接更換不同電阻進行實驗時記錄實驗數(shù)據(jù)如表1所示，從表中數(shù)據(jù)可以發(fā)現(xiàn)，在更換電阻阻值越來越大時，其兩端電壓越來越大，由于電源電壓為定值，實驗電阻電壓越來越大的原因可能是存在另一個隱形電阻與實驗電阻串聯(lián)，根據(jù)串聯(lián)電路分壓原理可以解釋電阻越大電壓越大的原因.

變阻器貫穿整個電學(xué)學(xué)習(xí)過程，解決由變阻器衍生出的范圍設(shè)定問題的關(guān)鍵在于根據(jù)電路設(shè)定條件、電表范圍、變阻器電阻變化等，結(jié)合電學(xué)規(guī)律對范圍設(shè)定進行科學(xué)界定，進而解決與范圍設(shè)定相關(guān)的更多電學(xué)問題.

參考文獻：

［1］魯斌.恒定電路中電壓變化量與電流變化量之比問題的一般解法［J］.物理通報，2016（05）：108-109.

［責(zé)任編輯：李 璟］