15.1电阻和变阻器 课时2 变阻器课件 --2023-2024学年初中物理沪科版九年级全一册

第一节 电阻和变阻器 课时2 变阻器 主题情境 设计调光灯电路 知识线 引出变阻器 滑动变阻器的构造、工作原理、示意图、元件符号、铭牌 任务线 设计调光元件 电位器、电阻箱 优化调光元件 设计调光灯 电路模型 换用电位器优化调光灯电路 滑动变阻器的使用、作用 1. 知道滑动变阻器的构造、了解滑动变阻器的作用，会把滑动变阻器 接入电路以改变电路的电流. 2. 知道变阻箱的读数方法 学习目标 小唯同学在网上看到一种可以调光的台灯，她想利用电学元件组装一个调光小台灯，但不知道什么电学元件可以调光，你可以帮助她设计调光元件吗？ 情境串新知 点击播放视频 现有若干个干电池、导线、小灯泡、电阻，请你添加其他器材设计一个能实现调光的电路. 你知道什么方法可以改变小灯泡的亮度？ ①改变电路中电压 ②改变电路中电阻 思考 04 03 02 01 改变电阻丝的温度 改变电阻丝的长度 改变电阻丝的横截面积 改变电阻丝的材料 1.电池：不能使灯泡亮度持续变化 2.家庭电源电压：恒定不变 ——简单易行 改变电阻有几种方法呢？想一想哪种方法最简单可行呢？ 实 验 1 改变电阻丝长度，观察灯泡亮度 当电阻丝接入电路中的长度变长时，灯泡亮度______，表明电路中电流______. 变小 变暗 改变电阻丝接入电路中的______，可以改变接入电路中的电阻大小. 长度 变阻器 点击播放视频 一、变阻器 元件 任务1 设计调光元件 【方案评价】金属丝不容易断裂，且小灯泡亮度发生明显变化，但由于金属丝太长，使用时非常不方便. 【优化方案】 问题1：怎样使长金属丝更方便地接入电路? 答：将金属丝缠绕在绝缘筒上. 问题2：如何避免电流直接穿过线圈? 答：在金属丝外加绝缘皮. 任务2 优化调光元件 问题3：如何让导线夹与金属丝接触并能改变阻值? 问题4：如何更方便地移动导线夹? 答：将导线夹与金属丝接触地方的绝缘皮刮掉. 答：将滑片固定在金属杆上. 与滑片P 连通的接线柱 金属滑片 金属杆 线圈 瓷筒 电阻丝两端的接线柱 滑动变阻器 1. 构造： 支架 通过改变接入电路的电阻丝的______， 来改变接入电路中电阻的大小. 2. 工作原理： 长度 3. 实物图与结构示意图： 4. 元件符号： 结构示意图 P A B C D 实物图 2 A：滑动变阻器允许通过的最大电流为2A，若通过它的电流超过了2 A，则该滑动变阻器就会因发热而烧坏. 20 Ω：滑动变阻器的最大阻值为20 Ω(接入电路的阻值可以在0~20 Ω之间变化)； 滑动变阻器上标注“20 Ω 2 A”代表什么？ 5. 铭牌： 思考 滑动变阻器如何接入电路呢？ ？ ①将A、C 或A、D接入电路 向A端移动滑动变阻器的滑片，电阻_____. 变小 滑片接近连入电路的下接线柱，电阻变小 1. 观察滑动变阻器的结构 移动滑片，观察两个接线柱之间的电阻变化情况. 实 验 2 练习使用滑动变阻器 任务3 设计调光灯电路模型 向A端移动滑动变阻器的滑片，电阻______. ②将B、C 或B、D接入电路 变大 滑片远离连入电路的下接线柱，电阻变大 相当于定值电阻，电阻不变且最大 ③将A、B 或C、D接入电路 相当于导线，电阻不变且最小 2. 连接滑动变阻器 滑动变阻器应与用电器____联. 串 S L Rp A B C D 3. 用滑动变阻器改变小灯泡的亮度 (1)将滑动变阻器接入电路，制作调光灯电路模型，观察小灯泡的亮度情况. 点击播放视频 连入电路的接线柱 图示 滑片向左滑 接入电路的电阻丝 电阻丝变化 灯的亮度变化 A、C AP 变小 变亮 A、D B、C BP 变大 变暗 B、D A、B AB 不变 不变 C、D CD 实验记录表格 B A D C P B A C D P B A C D P B A C D P B A C D P B A C D P (2)将A、D接线柱接入电路，向左移动滑片P，观察小灯泡亮度、电表示数的变化. 点击播放视频 S L Rp V A 现象分析：滑片左移，接入电路的电阻丝(AP段)长度减小，电阻变___，电路中电流变___，通过小灯泡两端的电压变___，小灯泡变___. 小 大 大 亮 接通电路前应将滑片放到什么位置上？为什么？ 思考 将滑动变阻器连入电路的电阻值调到最大，这样电路连通时电流最小，起到限制电流保护电路的作用. (1)闭合开关S，调节滑动变阻器的滑片，使R两端的电压成整数倍地变化，如2 V、4 V、6 V等. (2)换用不同的定值电阻， 使电阻成整数倍地变化，如5 Ω、10 Ω、15 Ω等. 闭合开关，调节变阻器的滑片，保持每次接入的定值电阻两端的电压不变. 4. 用滑动变阻器控制电阻两端的电压 A V S R Rp 滑动变阻器作用： (1)保护电路； (2)改变电路中的电流； (3)改变导体两端电压. 滑动变阻器使用记忆口诀： 串入电路，限流分压 (串联接入电路，起限流分压作用) 同上阻零，同下阻大 (同时接上端两个接线柱，阻值为零；同时接下端两个接线柱，阻值最大) 一上一下，作用才发 (一上一下接入时才发挥作用) 远离下接，阻值变大 (滑片远离下端接线柱时电阻会变大) 保护电路，调至最大 (保护电路时滑片要调到阻值最大处) 阻值变化原则：远大近小 例1 (2023福建)滑动变阻器可以改变接入电路中电阻的大小．使用时移动滑片，改变的是滑动变阻器接入电路中电阻丝的(　　) A. 材料 B. 横截面积 C. 长度 D. 电流方向 C 例2 如图所示，电路中有一个滑动变阻器.若要滑片向左移动时，灯泡变亮，连接开关的导线端M应接______，接好后在实验前滑片P应移到_____端(均用图中的字母表示). A D 电阻变小 M 活动 一支铅笔芯的电阻大约在 10～15 Ω之间.把一支铅笔剖去一半，取出铅笔芯.将一根导线的裸露部分缠绕在铅笔芯的一端，将另一小段裸导线也缠绕在铅笔芯上，并将一导线夹夹在第二根导线上代替滑片，这样就做成了铅笔芯变阻器(如下图).用自制的铅笔芯变阻器改变电路中的电流.比比看，谁做的铅笔芯变阻器既方便实用，又可靠美观？ 自制铅笔芯变阻器 变阻器能够连续改变接入电路中电阻值的大小，但不能直接读出接入电路的电阻值. 如果想既能改变接入电路的电阻值，又能知道接入电路的阻值大小，应该怎么办呢？ ？ 电阻箱也是一种变阻器，它既可以调节电阻大小，又可以显示电阻阻值. 外观图 面板图 内部结构图 二、电阻箱 在电路图中的符号： 如图所示的电阻箱： 1.构造：两个接线柱和五个旋钮； 2.使用：将两个接线柱连入电路，调节旋钮就能得到0~99 999 Ω之间的电阻值； 3.读数：将各旋钮对应指示点的示数乘以面板上标记的倍数，再将数值相加就是电阻箱连入电路中的阻值. 则该电阻箱的示数为： R=1×1 000 Ω+__×100 Ω+9×10 Ω+3×1 Ω=_____ Ω. 8 1 893 相比滑动变阻器，电阻箱有什么优点和缺点呢？ 优点：能够读出具体的阻值； 缺点：不能连续改变接入电路中的电阻. 例 将如图所示的电阻箱的两个接线柱接入电路中， 则此时电阻箱接入电路中的电阻是______Ω. 使用 该电阻箱时，可得到的电阻范围是__________. 2 016 0~9 999 Ω 电阻箱的示数： R=2×1 000 Ω+0×100 Ω+1×10 Ω+6×1 Ω=2 016 Ω 电阻箱的示数： Rmin =0 Ω Rmax =9×1 000 Ω+9×100 Ω+9×10 Ω+9×1 Ω = 9 999 Ω 自制调光小台灯 滑片向左滑动： 电阻变____，小灯泡变____； 滑片向右滑动： 电阻变____，小灯泡变____. 小 亮 大 暗 滑动变阻器装置较大，不适用于安装在家用电器中，那么生活中我们该如何优化变阻器？ 生活中大部分台灯底座上都有一个旋钮，这个旋钮是一种机械电位器，可以通过旋转旋钮调节台灯的亮度. 什么是电位器？ 思考 任务4 换用电位器优化调光灯电路 生活中常用的变阻器一般叫做电位器，常见的有机械式电位器和数字电位器. P P 滑动变阻器 电位器 电位器实物图 电位器结构图 (1)机械式电位器： 通过机械式的旋钮改变接入电路部分电阻线的长度来改变电阻. 原理： 中间固定，两边接一边，如图，若接A、B，顿时针旋转旋钮触片时，接入电路中的阻值变小. 接线方法： 生活中，应用在可调亮度的台灯、可调节声音的录音机、可调温度的电热毯、电饭锅等. 应用： 资料卡 图甲是一种机械式电位器，图乙是其示意图.可以通过滑片的旋转来改变它接入电路中的电阻，达到控制电路中电流的目的. 甲乙 现有电位器、小灯泡、电源、开关各一个，导线若干，请设计一个调光灯电路，并简单介绍电路是如何改变小灯泡亮度的. C A B 原理分析： 滑片逆时针转动： 电阻变____，小灯泡变____； 滑片顺时针转动： 电阻变____，小灯泡变____. C A B 小 亮 大 暗 (2)数字电位器：一种用数字信号控制阻值的器件(集成电路). 耳机上利用数字电位器调节耳机的音量 自动检测与控制、智能仪器仪表、消费类电子产品等许多重要领域. 优点： 可程序控制改变阻值、耐震动、噪声小、寿命长、抗环境污染. 应用领域： 例 如图甲所示，是一种调光台灯电位器(滑动变阻器)的内部结构示意图，a、b、c是它的三个接线柱．如图乙中，电位器要达到调光的作用应与灯泡______联，若只将b、c接入电路，闭合开关，顺时针转动旋钮时灯泡的亮度会_______(选填“变亮”“变暗”或“不变”). 变亮 串 接入电路的电阻丝长度变短 变阻器 电阻箱 滑动 变阻器 定义：可以改变接入电路中的电阻大小的元件 原理：通过改变接入电路中的__________来改变电阻 在电路中的符号： 作用：(1)________； (2)改变电路中的电流； (3)调节部分电路两端的电压 使用 电阻丝长度 保护电路 读数：各旋钮对应指示点示数×____，再将数值____ 倍数 课堂小结 相加 接法：一上一下 阻值变化原则：远大近小 概念：电阻箱是一种可以_____________， 并且能够_____________的变阻器. 调节电阻大小 显示电阻阻值 在电路中的符号： P P P P 1. 如图所示是滑动变阻器四种接入电路的结构示意图．其中，当滑片P向左滑动时，使连入电路中的电阻变大的接法是(　　) ABCD C 不变 变大 变小 变小 随堂练习 2. 如图所示的电路中，闭合开关S后，要使滑动变阻器的滑片P向右移动时电流表示数减小，则M、N应与滑动变阻器上的哪两个接线柱连接(　　)A. M接 C、N接D B. M接 A、N接BC. M接 A、N接D D. M接 C、N接B R阻值增大 R接入电路部分： C 3. 如图所示的各种电路，同种元件的参数均相等，能利用滑动变阻器调节点灯从亮到熄灭的电路是(　　) 当滑片P滑到最左端时，会引起电源短路 当滑片P左右滑动时，只能改变灯泡亮度，不能使灯泡熄灭 滑片P使灯泡处于短路状态，无论怎样滑动滑片灯泡都不亮 当滑片P滑到最右端时，会引起灯泡短路，实现灯泡由亮到灭 D 闭合开关S，L与R并联 闭合开关S，L与R串联 闭合开关S，L被短路 闭合开关S，L与R混联 4. 如图甲所示是可调节亮度的台灯，图乙是其调节亮度的电位器的结构图．转动旋钮时，滑片在弧形电阻丝上滑动即可调节台灯灯泡亮度．则：(1)电位器改变灯泡亮度的原理和____________相同；(2)若只将a、b接入电路中，转动旋钮________(选填“能”或“不能”)改变灯泡亮度；(3)请你写出两个使灯泡变亮的接法及相应的转动旋钮的情况：______________________________________； ______________________________________． 滑动变阻器 能 只将a、b接入电路中，逆时针转动旋钮 只将b、c接入电路中，顺时针转动旋钮 改变电阻丝长度 转动旋钮，电阻丝的长度改变 5. 在如图所示的电路中， 有三根导线尚未连接，请用笔画线代替导线将电路连接完整. (要求：①电压表测小灯泡两端电压；②电流表测通过小灯泡的电流；③闭合开关后，向左移动滑片，小灯泡变暗) R阻值增大 电流表：串联在被测电路中 电压表：与被测电路并联 滑动变阻器：一上一下 $$