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滑動變阻器對串聯電路的影響
滑動變阻器對串聯電路的影響
更新时间:2024-11-10 19:58:53

滑動變阻器的選擇,是高考物理電學實驗中的熱點考查内容,它涉及連接方式和阻值大小兩方面的選擇,今天小編跟您一起探讨下滑動變阻器的使用。

滑動變阻器是通過改變接入電路中的電阻絲的有效長度來改變接入電路的有效電阻,從而控制電路中通過的電流或電路兩端的電壓。它在電路中有兩種連接方式,即限流法和分壓法。

限流電路與分壓電路的連接方法

限流法的連接方法

滑動變阻器對串聯電路的影響(滑動變阻器對調控電路的影響)1

限流電路中,滑動變阻器是與用電器串聯,它的接法特點是四個接線柱要選擇“一上一下”兩個接線柱接入電路,接法相對簡單。滑動變阻器起限流作用。

滑動變阻器對串聯電路的影響(滑動變阻器對調控電路的影響)2

使用時,滑動變阻器的滑片應先置于阻值最大端,防止電路中電流過載而燒壞用電器或損壞儀表。

滑動變阻器對串聯電路的影響(滑動變阻器對調控電路的影響)3

分壓法的連接方法

滑動變阻器對串聯電路的影響(滑動變阻器對調控電路的影響)4

分壓電路中,滑動變阻器下端兩個接線柱接入幹路,用電器與變阻器左右兩部分中的其中一部分并聯,然後再與另一部分串聯,接法相對複雜。滑動變阻器起分壓作用。

滑動變阻器對串聯電路的影響(滑動變阻器對調控電路的影響)5

由于用電器與滑動變阻器其中一部分并聯,用電器兩端的電壓等于這一部分兩端的電壓,因此通過改變變阻器滑片的位置就可以調節用電器兩端的電壓。如果這一部分接入的阻值為零,則此時用電器被短路,兩端電壓為零。為了實驗安全,閉合開關前,滑動變阻器滑片位置應位于使用電器兩端電壓為零的一端。

滑動變阻器對串聯電路的影響(滑動變阻器對調控電路的影響)6

兩種接法分别對調控電路的影響

現在,我們提供一個幹電池組(電動勢E為6V,内阻為0Ω)、開關、導線、阻值為10Ω的定值電阻R0、電流表、一個最大阻值可調的滑動變阻器R,分别用兩種接法探究對調控電路的影響。

我們依次選用最大阻值為1Ω、10Ω、50Ω、100Ω的滑動變阻器,繪制電路中通過用電器的電流與滑動變阻器接入阻值的I-R圖象,結合圖象分析滑動變阻器對電路調控的影響。

分壓法與限流法電路

滑動變阻器對串聯電路的影響(滑動變阻器對調控電路的影響)7

以下是四種規格的滑動變阻器分别用分壓法和限流法繪制的I-R圖象。

阻值為1Ω的滑動變阻器(R<<R0):

滑動變阻器對串聯電路的影響(滑動變阻器對調控電路的影響)8

阻值為10Ω的滑動變阻器(R=R0):

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阻值為20Ω的滑動變阻器(R=2R0):

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阻值為50Ω的滑動變阻器(R=5R0):

滑動變阻器對串聯電路的影響(滑動變阻器對調控電路的影響)11

阻值為100Ω的滑動變阻器(R>>R0):

滑動變阻器對串聯電路的影響(滑動變阻器對調控電路的影響)12

實驗分析

經過上述實驗,我們可以看出:

1.限流電路中,随着滑動變阻器總阻值與定值電阻阻值的比值增大,通過用電器的電流可調範圍也越大;但無論怎樣調節滑動變阻器的滑片,通過用電器的電流始終不能為零。

2.而在分壓電路中,無論滑動變阻器總阻值如何,通過用電器的電流始終能從零到最大值的整個範圍調節。但是,滑動變阻器總阻值與定值電阻阻值的比值越小,通過用電器的電流變化越均勻平緩;而比值越大,電流随接入阻值變化的指數性越強。這就意味着同樣長度的調節範圍,比值越小,電流的調節越精确。

3.綜合以上分析,我們可以得出:

(1) 當滑動變阻器總阻值R<<R0時,宜采用分壓接法,可調電流範圍較大。

(2) 當滑動變阻器總阻值R>>R0時,宜采用限流接法。

(3) 當要求電流或電壓必須從零開始變化時,必須采用分壓接法。

(4) 當滑動變阻器總阻值與用電器阻值相差不大時,如果無其他要求,兩種接法皆可采用。

在實際應用中是選擇限流法還是分壓法接法,除了上述影響因素外,還要考慮電路的能耗問題、儀表的量程問題、滑動變阻器合适阻值的選擇等等。

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