滑動變阻器的分壓接法和限流接法

1、滑動變阻器的分壓接法和限流接法邛崍一中楊忠林滑動變阻器是中學(xué)電學(xué)實驗中常用的儀器，它在電路中的接法有分壓和限流兩種，近幾年高考電學(xué)設(shè)計性實驗命題對其應(yīng)用多次直接或滲透考查。教材對此又沒有理論的講解，又沒有實際的指導(dǎo)，學(xué)生感到無從下手，筆者從多年的教學(xué)經(jīng)驗，結(jié)合電路分析，對滑動變阻器的這兩種接法使用作一點探討。一、 滑動變阻器的分壓接法和限流接法的電路分析1滑動變阻器的分壓接法圖1如圖1所示的電路中，滑動變阻器總電阻為R 0，輸入電壓為U0，負載電阻R兩端的電壓U隨變阻器調(diào)節(jié)變化情況作如下的討論：首先，不接負載R時，輸出端的電壓U=Rap，可見，U與成正比，輸出電壓電線性的，如圖1（b）中所示。

2、換言之，觸頭P在ab間移動時，左半部分分得的電壓是均勻變化的，電壓的變化范圍是0U0。其次，當(dāng)滑動變阻器的aP連接負載電阻R時，P點左邊電路的等效電阻減小，與P點右邊部分串聯(lián)而得的電壓將比原來減小，如圖1（b）所示。再次，當(dāng)負載電阻R很小，對于確定的Rap，左部分分得的電壓將更小，如圖如圖1（b）所示?？梢缘贸鼋Y(jié)論：分壓接法要能通過連續(xù)調(diào)節(jié)滑動變阻器得到平緩變化的電壓，負載阻值應(yīng)該較大。換言之，分壓接法滑動變阻器應(yīng)該選用阻值相對較小的。2動變阻器的限流接法如圖2所示的電路輸入電壓為U0，滑動變阻器總阻值為R0，滑動變阻器對負載R0電流的控制情況作如下的討論：圖2首先，電路中的電流：I= ，可見

3、，I隨RaP的增大而減小，如圖（b）所示。當(dāng)Rap=0時，電路中的最大電流Im=，R兩端的電壓最大Umax=U0。當(dāng)Rap最大值R0分別為負載電阻1、3、5倍時，電路中電流的最小值為、負載電阻R兩端的最小電壓Umin為、由此可見，若滑動變阻器總電阻R0較小，它對整個電路的電流控制能力就小，反之較大。但是，實際選擇滑動變阻器時，并不是R0越大越好。R0很大，其單位長度的阻值越大，觸頭P處a點稍作移動，整個電路總電阻迅速增大，通過電路的電流就很小，要連續(xù)均勻地調(diào)節(jié)電流，負載R兩端的電壓，滑動變阻器只能在極小的范圍內(nèi)調(diào)節(jié)，所以操作很不方便。通過分析圖線，可以得出結(jié)論：限流式接法要能在調(diào)節(jié)過程中平緩控

4、制電流（電壓），滑動變器阻值要稍大些。一般來說，約為待測電阻的310倍。二、分壓接法和限流接法的比較滑動變阻器接入電路后，它本身也要消耗電能，不同的接法造成的功率消耗是不一樣的。當(dāng)負載R通過相同的電流IR時，分壓電路接法中的總電流I=IR+IaP；在限流接法電路中的總電I=IR。故分壓式接法時電路總電流大，電源的輸出功率（P=IUo）較大，也就是說電路消耗的額外功率大。結(jié)合上述分析滑動變阻器的分壓接法和限流接法對電壓、電流等的控制作用見下表：負載R上電壓U調(diào)節(jié)范圍負載R上電流調(diào)節(jié)范圍閉合電鍵前觸頭處位置相同條件下電路消耗的總功率分壓接法U0UU0IRaU0IR限流接法0UU00IRaU0(IR

5、+IaP)比較分壓電路調(diào)節(jié)范圍大分壓電路調(diào)節(jié)范圍大都為了保護電路限流電路能耗較小三、滑動變阻器分壓接法和限流接法的選擇滑動變阻器分壓接法和限流接法都能調(diào)節(jié)負載的電流（電壓），但在相同條件下的調(diào)節(jié)效果不同，實際應(yīng)用要根據(jù)情況恰當(dāng)?shù)剡x擇適當(dāng)?shù)姆椒āＭǔＧ闆r下(滿足安全條件)，由于限流電路能耗較小，結(jié)構(gòu)連接簡單，因此，優(yōu)先考慮以限流接法為主1在下面三種情況下必須選擇分壓接法：a要使某部分電路的電壓或電流從零開始連續(xù)調(diào)節(jié)，只有滑動變阻器分壓接法的電路才能滿足（如測定導(dǎo)體的伏安特性、校對改裝后的電表等電路）b如果實驗所提供的電壓表、電流表量程或電阻元件允許最大電流較小，采用限流接法時，無論怎樣調(diào)節(jié)，電路中實際電流(電壓)都會超過電表量程或電阻元件允許的最大電流(電壓)，為了保證電表和電阻元件免受損壞，必須采用滑動變阻器分壓接法連接電路c伏安法測電阻實驗中，若所用的變阻器阻值小于待測電阻阻值，若采用限流接法時，即使變阻器觸頭從一端滑至另一端，待測電阻上的電流（電壓）變化小，這不利于多次測量求平均值或用圖像法處理數(shù)據(jù)，為了變阻器遠小于待測電阻阻值的情況下能大范圍地調(diào)節(jié)待測電阻上的電流（電壓），應(yīng)選擇滑動變阻器的分壓接法。2以下情況可選用限流接法：a測量時電路電流（電壓）沒須要求從零開始連續(xù)調(diào)節(jié)，只是小范圍內(nèi)測量，且負載電阻R接近或小于滑動變阻器電阻R0，采用滑動變阻器限流接法。b電源的放電電