滑动变阻器在不同实验中的作用的探究
[摘要]本文阐述了滑动变阻器的原理、结构及接线,但重点则是总结了滑动变阻器在不同实验中的作用。
[关键词]认识滑动变阻器;滑动变阻器的作用
在中学物理中电学占有重要的地位,在中考中电学部分占40%左右。电学的主要内容之一是电路问题,而电路中滑动变阻器又是必不可少的重要器件,它的存在往往导致电路问题的难度提升了一个台阶,所以若能正确认识滑动变阻器,特别是它在不同实验中的作用,对提升解决电路问题的能力是十分重要的。
一、滑动变阻器的原理、结构及接线
滑动变阻器的工作原理是:通过改变接入电路中电阻线的长度来改变电阻,从而改变电路中的电流。它是用电阻率较大的合金丝绕在绝缘瓷筒上制成的,它的结构如图0所示,共有a、b、c、d四个接线柱。如果将a和b两接线柱连入电路,则滑动变阻器的电阻全部接入电路,电路中电阻不会发生变化,对电路也起不到控制作用。如果将c和d两接线柱连入电路时,滑动变阻器接入电路的电阻为零,它对电路不起作用。而当a和c、a和d、b和c、b和d任意两接线柱接入电路时,在滑片P滑动时就可以改变接入电路中的电阻线的长度,从而改变电阻大小,起到控制电路中的电流强度的作用。另外在闭合开关前,应将滑片P置于阻值最大处,起到保护电路的作用,而且流过变阻器的电流也不能超过它允许通过的最大电流,否则会烧坏变阻器。
二、滑动变阻器的作用
初中物理教材中只是笼统介绍滑动变阻器的作用是:通过改变接入电路中电阻线的长度来改变电阻大小,从而改变电路中的电流,而没有具体分析滑动变阻器在具体电路中的作用,因此很多学生都会误认为滑动变阻器的作用只是改变电路中的电流,这种笼统的认识会让学生在遇到相关题目时无从下手。所以本人通过这几年的教学实践,将滑动变阻器在不同实验中的作用作了如下的总结:
1、所有实验中滑动变阻器的共同作用
a、通过改变接入电路部分的电阻来改变电路中的电流。
b、保护电路,即连接好电路,开关闭合前,应将滑动变阻器的滑片P调到阻值最大处。
2、不同实验中滑动变阻器的不同作用
(1)在保持电阻不变,研究电流与电压的关系时,滑动变阻器的作用侧重于:改变定值电阻两端的电压,获得多个电压值及相应的电流值,从而利用多组实验数据,探究电阻上的电流跟两端电压的关系。
例1:如图1所示,电源电压保持不变,当S闭合时,将滑动变阻器的滑片P自a端向b端移动,电流表、电压表示数如何变化?电压表与电流表示数的比值如何变化?
解析:R1和R2串联,滑片P向b端移动R2的阻值增大,故电流I减小,即电流表示数减小。电压表测量R1两端电压U1,U1=IR1,R1不变,而电流I减小,故U1减小,即电压表示数减小。电压表示数与电流表示数的比值为U1/I=R1,R1不变,故其比值不变。
(2)在保持电压不变,研究电流与电阻的关系时,换用不同阻值的电阻后,必然引起电阻两端的电压发生变化,故本实验中滑动变阻器的作用侧重于:控制电阻两端的电压保持不变,获得多组电阻值及相应的电流值,从而探究电压一定时导体中的电流跟电阻的关系。
例2:小刚同学用如图2电路探究在电压不变时,电流跟电阻的关系。在此实验过程中,当电阻R1由5Ω更换为10Ω后,为了探究上述问题,他应该采取的操作是()
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