滑動(dòng)變阻器在不同實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用

滑動(dòng)變阻器作為初中電路中不可或缺的重要元件在各種電學(xué)實(shí)驗(yàn)中有著廣泛的應(yīng)用。下面幫同學(xué)們進(jìn)行整理辨析。

一、滑動(dòng)變阻器在電路中的作用

1.控制用電器兩端的電壓一定。通過(guò)調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器滑片，在“探究電流和電阻關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)中，控制定值電阻兩端的電壓一定。注意：在所有初中物理的電學(xué)實(shí)驗(yàn)中，只有在該實(shí)驗(yàn)中滑動(dòng)變阻器有此作用。

2.改變用電器兩端的電壓。通過(guò)調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的滑片改變用電器（定值電阻或小燈泡）兩端的電壓。在眾多電學(xué)實(shí)驗(yàn)中，滑動(dòng)變阻器常有此作用，例如測(cè)量電阻、測(cè)量小燈泡的電功率等。

3.保護(hù)電路。連接好電路后，閉合開(kāi)關(guān)之前要將滑動(dòng)變阻器的滑片滑動(dòng)到阻值最大的位置上。這樣可以利用滑動(dòng)變阻器的最大電阻來(lái)保證電路中的電流不會(huì)太大，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行調(diào)節(jié)。

4.控制電路中的電流。通過(guò)調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，保持電路中的電流一定，一般在“探究電流的熱效應(yīng)”“電磁繼電器的使用”等實(shí)驗(yàn)中有所體現(xiàn)。

例1 在探究“電流通過(guò)導(dǎo)體產(chǎn)生熱量的多少與哪些因素有關(guān)”的實(shí)驗(yàn)中，采用了如圖1電路。

如圖1所示，兩燒瓶中裝有阻值相同的電熱絲，閉合開(kāi)關(guān)，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，使兩電流表示數(shù)

（選填“相同”或“不同”），可以探究電流通過(guò)導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量與 的關(guān)系。

解析：要研究電熱與電流的關(guān)系，必須保持電阻和通電時(shí)間相同，改變通過(guò)電熱絲的電流，比較產(chǎn)生熱量多少與電流大小的關(guān)系。答案：不同 電流

二、滑動(dòng)變阻器在電路故障問(wèn)題中的體現(xiàn)

當(dāng)滑動(dòng)變阻器連接錯(cuò)誤時(shí)，會(huì)導(dǎo)致電路故障，具體體現(xiàn)在：（1）開(kāi)關(guān)閉合后，無(wú)論怎樣調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的滑片，電流表和電壓表的示數(shù)都很小，且不變，說(shuō)明滑動(dòng)變阻器同時(shí)接了下面的兩個(gè)接線柱，同理，如果無(wú)論怎樣調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的滑片，電流表和電壓表的示數(shù)都很大，且不變，說(shuō)明滑動(dòng)變阻器同時(shí)接了上面的兩個(gè)接線柱；（2）調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的滑片發(fā)現(xiàn)電流表的示數(shù)增大時(shí)，電壓表的示數(shù)減小，說(shuō)明電壓表并聯(lián)在滑動(dòng)變阻器的兩端了。

例2 某班同學(xué)做“用滑動(dòng)變阻器改變電流”的實(shí)驗(yàn)，電路如圖2所示。

閉合開(kāi)關(guān)后，甲同學(xué)發(fā)現(xiàn)無(wú)論怎樣移動(dòng)滑片P，燈的亮度都不發(fā)生變化，且一直很暗，這可能是因?yàn)?u> ；乙同學(xué)發(fā)現(xiàn)無(wú)論怎樣移動(dòng)滑片，燈一直很亮，這可能是因?yàn)?u> 。

解析：滑動(dòng)變阻器在電路中應(yīng)連接一“上”一“下”兩個(gè)接線柱，其在電路中的作用是通過(guò)改變電路中電阻的大小來(lái)改變電路中的電流；當(dāng)將滑動(dòng)變阻器下面兩個(gè)接線柱接入電路時(shí)，滑動(dòng)變阻器的電阻絲全部接入電路，電路中電流很小，無(wú)論怎樣移動(dòng)滑片，都不能改變電路中的電流；當(dāng)將滑動(dòng)變阻器上面兩個(gè)接線柱接入電路時(shí)，滑動(dòng)變阻器的電阻絲沒(méi)有接入電路，電路中電流很大，無(wú)論怎樣移動(dòng)滑片，都不能改變電路中的電流。答案：滑動(dòng)變阻器同時(shí)接了下面兩個(gè)接線柱 滑動(dòng)變阻器同時(shí)接了上面兩個(gè)接線柱

三、滑動(dòng)變阻器的選擇

滑動(dòng)變阻器銘牌中一般標(biāo)有該變阻器的最大電阻和允許通過(guò)的最大電流值。通過(guò)對(duì)比滑動(dòng)變阻器的銘牌信息，選擇適合實(shí)驗(yàn)的滑動(dòng)變阻器是電學(xué)實(shí)驗(yàn)中比較有難度的一種題型。

例3 在“測(cè)量小燈泡的電功率”實(shí)驗(yàn)中，選用的小燈泡上標(biāo)有“2.5 V”字樣，額定電流約為0.3 A，電源電壓恒為6 V，實(shí)驗(yàn)電路如圖3所示。

現(xiàn)有規(guī)格為A“10 Ω 2 A”、B“20 Ω 1 A”和C“50 Ω

0.2 A”的三個(gè)滑動(dòng)變阻器可供選擇，應(yīng)選擇 （選填字母）滑動(dòng)變阻器接入電路才能順利進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。

解析：小燈泡上標(biāo)有“2.5 V”字樣，額定電流約為0.3 A。當(dāng)小燈泡正常發(fā)光時(shí)，根據(jù)串聯(lián)電路的規(guī)律及歐姆定律可知，滑動(dòng)變阻器連入電路中的電阻為R滑[=U滑I=U-ULI'=6 V-2.5 V0.3 A ≈] 11.7 Ω gt; 10 Ω，又由于小燈泡額定電流大于0.2 A，故為了能夠順利完成實(shí)驗(yàn)探究，應(yīng)選用“20 Ω" 1 A”的滑動(dòng)變阻器。答案：B

四、利用滑動(dòng)變阻器測(cè)量未知電阻（小燈泡）的電阻或電功率

用非伏安法測(cè)量電阻或電功率時(shí)，利用滑動(dòng)變阻器的最大阻值可進(jìn)行特殊測(cè)量。

例4 已知小燈泡的額定電壓為2.5 V，滑動(dòng)變阻器的規(guī)格為“20 Ω" 1 A”，電源電壓恒為3 V。

小明設(shè)計(jì)了如圖4所示的電路測(cè)量小燈泡的額定功率。已知滑動(dòng)變阻器R1最大阻值為R0，小燈泡額定電壓為U額（U額小于電源電壓）。請(qǐng)將實(shí)驗(yàn)步驟補(bǔ)充完整。

①只閉合開(kāi)關(guān)S1、S3，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器R2滑片，使電壓表示數(shù)為U額，小燈泡正常發(fā)光。

②只閉合開(kāi)關(guān)S1、S2，使滑動(dòng)變阻器R2滑片 （選填“保持不動(dòng)”“滑到最左端”或“滑到最右端”），滑動(dòng)變阻器R1滑片 （選填“保持不動(dòng)”“滑到最左端”或“滑到最右端”），記下此時(shí)電壓表示數(shù)為U1。

③只閉合開(kāi)關(guān) ，滑動(dòng)變阻器R2滑片 （選填“保持不動(dòng)”“滑到最左端”或“滑到最右端”），記下此時(shí)電壓表示數(shù)為U2。

④小燈泡額定功率P額 = （選用字母U1、U2、U額、R0表示）。

解析：①只閉合開(kāi)關(guān)S1、S3，滑動(dòng)變阻器R2與小燈泡串聯(lián)，電壓表測(cè)量小燈泡的電壓；調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器R2滑片，使電壓表示數(shù)為U額，小燈泡正常發(fā)光。

②只閉合開(kāi)關(guān)S1、S2時(shí)，R1與R2串聯(lián)，使滑動(dòng)變阻器R2滑片保持不動(dòng)，滑動(dòng)變阻器R1滑片滑到最右端，則R1此時(shí)為最大阻值R0，此時(shí)電壓表示數(shù)為U1，可得此時(shí)電流為：[I1=U1R0]。

③只閉合開(kāi)關(guān)S1、S2，使滑動(dòng)變阻器R1滑片不動(dòng)（其接入電路的阻值仍然為R0），滑動(dòng)變阻器R2滑片滑到最左端，記下此時(shí)電壓表示數(shù)為U2。此時(shí)電路為R1最大阻值的簡(jiǎn)單電路，電壓表示數(shù)為電源電壓。

根據(jù)②③可得②中R2的阻值為：[']，①中的電流（即燈泡的額定電流）為：[I=UR2R2=U2-U額（U2-U1）R0U1=（U2-U額）U1（U2-U1）R0]，則小燈泡的額定功率為：P = U額I [=（U2-U額）U1（U2-U1）R0]U額。答案為：②保持不動(dòng) 滑到最右端 ③S1、S2 滑到最左端 ④[（U2-U額）U1（U2-U1）R0]U額