利用特性曲线选用滑动变阻器的接法_限流式

论文导读:：滑动变阻器是电路中调控电流或电压的重要器材，有两种常用的接法：限流式和分压式，在教材和高考中经常出现如何选用的问题，学生感到无从下手。在平时教学中，若根据两种接法的特性曲线，选用较为合适的滑动变阻器，发现教学效果显著。
论文关键词：限流式，分压式，特性曲线
 

现行高中物理教材中有三个学生分组实验：《测定金属的电阻率》、《测定电池的电动势和内阻》和《描绘小灯泡的伏安特性曲线》都要选用滑动变阻器，前两者选用滑动变阻器的限流式接法，后者选用滑动变阻器的分压式接法。高考电学设计性实验命题对其多次直接或渗透考查。教材对此又没有理论的讲解，学生分组实验又没有实际的指导，学生感到无从下手。学生主要对以下两个问题有疑问：1.对这两种接法的电路结构和实物连线的差异存在混淆；2.遇到具体问题根本不知该如何选用哪种接法。下面就学生的这两点疑问谈谈自己方法。

一、两种接法的电路比较

图一电路为滑动变阻器的限流式接法，被控电阻R_x和滑动变阻器右侧的有效电阻R_PB串联，在开关闭合前触头置于A端。

图二电路为滑动变阻器的分压式接法，被控电阻R_x和滑动变阻器左侧电阻R_PA并联，再与右侧电阻R_PB串联，在开关闭合前触头也置于A端。

两者电路的唯一差异就是前者没有导线AC，滑动变阻器只有一部分是有效的；后者有导线AC，滑动变阻器两部分都是有效的。

二、两种接法的选用

为使问题简化，分析中电源电动势均取，内阻不计。

1.限流式接法

图一电路中，开关闭合后，流过被控电阻R_x的电流为

令，，则有

为了形象简便起见，利用几何画板分别画出各值对应的图象，称为限流式接法的特性曲线。如图三所示，对这些曲线进行分析。

（1）无论k取何值，通过调节滑动变阻器，都无法使流过被控电阻的电流取到零。

（2）当k很大时，曲线接近水平直线，对应的物理含义是当很大时，在滑动变阻器有明显滑动，而流过被控电阻R_x的电流无明显变化且很大，这时滑动变阻器对电流的调控作用不大，称为对电流的调控范围过小论文范文。

（3）当k很小时，曲线非常弯曲，对应的物理含义是当很小时，在滑动变阻器接近零附近滑动，流过被控电阻R_x的电流变化异常大，这时的滑动变阻器不易控制，给调节带来很大困难；在其他位置滑动，电流无明显变化且很小，这时的滑动变阻器实际上对电流的调控作用不大且电表读数很小，偶然误差很大不宜记录数据，称为对电压的要么调控精度过低，要么调控范围过小。

（4）当k≈1时，曲线介于上述两种曲线之间限流式，避开了对电流的调控范围过小和调控精度过低的两种缺陷，发现∈[0.2,2]，调控效果较合适。

2.分压式接法

图二电路中，开关闭合后，被控电阻R_x两端的电压为

令，，则有

同样分别画出分压式接法的特性曲线。如图四所示，对这些曲线进行分析。

（1）无论k取何值，通过调节滑动变阻器，被控电阻两端的电压都在零到电源电动势之间变化。

（2）当k很小时，曲线非常弯曲，也就是说，出现与图三中当k很小时的类似情况，这时滑动变阻器对电压的要么调控范围过小，要么调控精度过低。

（3）k越大，曲线的线性程度越高，也就是说，越大，被控电阻两端的电压U随滑动变阻器的滑动而均匀变化，这时的滑动变阻器对电压的调控精度高且调控范围大。值得注意的是，并不是越大越好，在因为在被控电阻一定情况下，当很大时，电流几乎从变阻器上流过且干路电流很大，电能主要消耗在变阻器和内阻上,这不是我们使用变阻器所希望的。根据图四发现，当时，特性曲线的线性程度已经相当不错，完全没有必要再提高了，发现∈[0.2,10]，调控效果较合适。

根据上述分析，我们可以总结出选用两种接法的原则：

1.要求被控电阻的电压或电流变化范围较大，且从零开始连续可调，须用分压式接法；否则，可采用限流式接法。

2.被控电阻的阻值远大于滑动变阻器的总阻值，但没必要太大，须用分压式接法；被控电阻的阻值与滑动变阻器的总阻值差不多，须用限流式接法。

3.两种接法均可使用的情况下，应优先采用限流式接法，因为在电路完全一样的情况下，限流式接法总功率，分压式接法总功率，前者功率较小。

4.特殊问题中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来综合考虑。

【参考文献】
［1］杨述武，赵立竹，沈国士主编．《普通物理实验（电磁学部分）》．高等教育出版社．2007年12月
［2］曹广卫．《选用限流式电路还是分压式电路》．中学物理教学参考．2003年第6期
［3］张香宝．《分压式接法滑动变阻器阻值的选择》．物理教学探讨．2005年第10期