16、欧姆定理七--滑动变阻器作用专项及电路故障分析-【帮课堂】九年级物理全一册同步学与练（沪科版）

十六、欧姆定理七--滑动变阻器的作用专项及电路故障分析 知识点1 滑动变阻器 1．原理：改变导体的 长度 来改变电阻。 2．构造：如下图所示 3．作用：调节滑片，可改变接入电路中电阻的大小，从而改变电路中的电流，及部分电路中的电压；另外还能保护电路 4．电路符号： 5．连接方式： 一上一下 。 知识点2 滑动变阻器常见考法 1．如何调节滑动变阻器 2．如何选用滑动变阻器 3．找出错误数据及错误原因 4．实验是否能完成及不能完成的原因 5．如何改进 A．改变电阻 B．改变电压 1．小明同学在“探究通过导体的电流与电阻的关系”时，他用如图所示的电路进行实验，可供选择的定值电阻分别为2.5Ω、5Ω、10Ω、15Ω、20Ω、25Ω，滑动变阻器的规格为“15Ω 1A”。 （1）排除故障后，小明实验前预设电压表示数为2V不变。为了电路安全，小明不能选用的定值电阻为　 　Ω．某次实验时，将10Ω电阻换成15Ω后，他下一步操作是：将滑动变阻器的滑片向　 　（选填“A”或“B”）端移动，同时眼睛盯着　 　（选填“电流表”或“电压表”）。 （2）小明分析：若预设电压表示数越大，那么滑动变阻器移动范围越　 　（选填“大”或“小”）。若电源更换为可调电压电源，但仍预设电压表示数为2V不变，为了保证可用定值电阻均能正常进行实验，则该电源电压应该控制在　 　V～　 　V之间。 【解答】解： （1）电流表选用小量程，电路的最大电流为0.6A； 实验中电阻R两端的电压始终保持2V不变，若选用2.5Ω的电阻，由欧姆定律，电路的电流为： I＝＝＝0.8A＞0.6A，故实验中，不能被选用的电阻是2.5Ω；根据串联分压原理可知，将定值电阻由10Ω改接成15Ω的电阻，电阻增大，其分得的电压增大；探究电流与电阻的实验中应控制电压不变，即应保持电阻两端的电压不变，根据串联电路电压的规律可知应增大滑动变阻器分得的电压，由分压原理，应增大滑动变阻器连入电路中的电阻，所以滑片应向右A端移动，同时眼睛盯着电压表，使电压表的示数不变； （2）电压预设值越大，电路中电流越大，变阻器两端电压越小，由欧姆定律可知，变阻器连入阻值越小，滑动变阻器阻值调节范围越小；由题意知，滑动变阻器的最大阻值为15Ω，定值电阻的最大电阻为25Ω；根据串联电路的电压关系： 由串联电路的规律及分压原理有：＝ 方程左边为一定值，故右边也为一定值，当变阻器连入电路的电阻最大时，对应的定值电阻应最大，此时电源电压最大，＝ 电源电压最大值：U电源＝3.2V 故为保证可用电阻均能正常进行实验，电源电压应该控制在2V至3.2V之间。 2．小明用如图甲所示的电路探究“电流与电阻的关系”。所用电源为可连续调节输出电压且可以显示电压值的新型学生电源，滑动变阻器的规格为“10Ω 1A”，阻值为5Ω、10Ω、15Ω、20Ω、25Ω的定值电阻各一个。 实验序号 1 2 3 4 5 电阻R/Ω 5 10 20 15 25 电流I/A 0.4 0.2 0.1 （1）进行第4次实验时，小明用15Ω定值电阻代替20Ω，直接读出电流表示数如图乙所示。由此可知：小明实验时电源电压是调节为　 　V输出的。为保证实验探究的合理性，小明应在将滑动变阻器的滑片调至第3次实验时滑片位置的　 　侧（左/右）。 （2）继续完成第5次实验时，小明将滑动变阻器调到最大值时，依然无法达到实验要求。为完成实验，小明可以　 　 A．将电源电压调至2.5V B．把变阻器换为“15Ω 1A”的规格再重新调节 C．将电源电压调至3.8V D．把变阻器换为“5Ω 1A”的规格，再重新调节 【解答】解： （1）由表中第3次实验数据知，当电阻为20Ω时，电流为0.1A，设变阻器连入电路的电阻为R滑， 根据串联电路的规律和欧姆定律，电源电压： U＝（R3+R滑）I3＝（20Ω+R滑）×0.1A﹣﹣﹣﹣﹣﹣①； 小明用15Ω定值电阻代替20Ω，直接读出电流表示数（滑片位置不动）如图乙所示，电流表的量程为0﹣0.6A，分度值为0.02A，示数为0.12A， 根据串联电路的规律和欧姆定律，电源电压： U＝（R4+R滑）I4＝（15Ω+R滑）×0.12A﹣﹣﹣﹣﹣﹣②； 由①②得： 调节输出的电压：U＝3V； 为保证实验探究的合理性，即控制电压表示数不变，应增大电压表示数，根据串联电路电压的规律，要减小变阻器连入电路中的电压，由分压原理，要减小变阻器连入电路的电阻大小，小明应在将滑动变阻器的滑片调至第3次实验时滑片位置的右侧； （2）研究电流与电阻关系实验时，要控制电阻的电压不变，第5次实验时，将25Ω电阻接入电路，电压表示数变大，小明将滑动变阻器调到最大值时即等于10Ω