11.4专题 滑动变阻器的分压式接法 讲义-2024-2025学年高二上学期物理人教版（2019）必修第三册

滑动变阻器的分压式接法 郭雪鹏 临泉一中 · 滑动变阻器限流式接法 图 1 限流式接法 图1是滑动变阻器限流式接法，滑动变阻器左侧到滑动触头的电阻丝接入电路，向右滑动，滑动变阻器进入电路的阻值增大。若图1导线两端电压为U，容易求出Rx的两端电压为，待测电阻Rx的两端电压不能从零开始。若R比Rx大得多，Rx的电压调节范围很大。若R比Rx小得多，Rx电压调节范围很小，移动滑动变阻器，Rx的电压变化较小，移动滑动变阻器作用不大。在这种情况下，不适合采用限流式接法，要采用分压式接法。 · 滑动变阻器分压式接法 图 2 分压式接法 图2是分压式接法，设滑动变阻器左侧到滑动触头的电阻为RL，右侧的电阻为RI，电路为Rx与RL并联，再与RI串联。当滑动触头滑到最左端，Rx被短路，Rx的电压为0，当滑动触头滑到最右端，Rx与整个滑动变阻器并联，等于滑动变阻器两端导线的电压U。因此分压式接法待测电阻的电压变化范围0~U，待测电阻的电压可以从零开始，电压变化范围较大。 · 滑动变阻器接法选择 选择限流式的情况 待测电阻比滑动变阻器阻值小，待测电阻变化范围满足实验要求。比如Rx=5Ω，滑动变阻器为20欧姆，则待测电阻电压变化范围，电压变化范围较大。 选择分压式接法的情况 1.待测电阻比滑动变阻器阻值大得多； 2.实验要求待测电阻电压从零开始调节(比如测小灯泡伏安特性曲线实验)或要求电压调节范围较大。 · 分压式接法一般选择几十欧姆的滑动变阻器 电学实验中存在选择滑动变阻器阻值问题，一般给两个不同阻值，一个几千欧姆，一个几十欧姆。对于分压式接法，一般选择几十欧姆电阻，而不能选择几千欧姆电阻。如果选择几千欧姆电阻，(见下图)，待测电阻比滑动变阻器总阻值小得多，则将滑片从左端向右滑的绝大部分过程中，Rx的电压很小。而当滑片很靠近右端时，滑片移动些许，Rx的电压变化又很迅速。 例如设Rx约为10Ω，R=1000Ω。当滑动变阻器左端到滑片的电阻为900欧姆，即占90%时，滑片到右端的电阻为100欧姆。10欧姆和900欧姆并联后的阻值为，接近10欧姆，并联后的电阻和100欧姆串联，Rx的电压为总电压的。 定量的分析 设滑动变阻器总电阻为R，左端到滑片的电阻为x，右端的电阻为(R-x)。则Rx的电压占总电压的比例为 取Rx=10Ω，R=1000Ω，图像见下图。左侧电阻为900欧姆时，左侧电压占总电压为9% 取Rx=10Ω，R=100Ω，图像见下图。 取Rx=10Ω，R=20Ω，图像见下图。左侧电阻为15欧姆时，左侧电压占总电压为55%. · 练习题 1.某同学通过测绘小灯泡的I-U图像来研究小灯泡的电阻随电压的变化规律。所用器材如下： 待测小灯泡一只，额定电压为2.5V，电阻约为几欧姆； 电压表一个，量程为0~3V，内阻为3kΩ； 电流表一个，量程为0~0.6A，内阻为0.1Ω； 滑动变阻器一个，阻值为20Ω，干电池两节，开关一个，导线若干。 (1)画出实验电路原理图。 (2)某同学通过实验绘制小灯泡的I-U图像如图所示，求小灯泡额定电压下的电阻。 2. 为了测量某一未知电阻Rx(阻值约为6 Ω)的阻值，实验室里准备了以下器材： A．电源，3.0 V B．电压表V1，量程3 V，内阻约5 kΩ C．电压表V2，量程15 V，内阻约25 kΩ D．电流表A1，量程0.6 A，内阻约0.2 Ω E．电流表A2，量程3 A，内阻约0.04 Ω F．滑动变阻器R1，最大阻值5 Ω，最大电流为3 A G．滑动变阻器R2，最大阻值200 Ω，最大电流为1.5 A H．开关S、导线若干 (1)在用伏安法测量该电阻的阻值时，要求尽可能准确，并且待测电阻两端的电压从零开始连续调节，则在上述提供的器材中电压表应选________；电流表应选________；滑动变阻器应选________．(填器材前面的字母代号) (2)请在虚线框内画出用伏安法测量该电阻阻值时的实验电路图． 3.一同学探究阻值约为550 Ω的待测电阻Rx在0～5 mA范围内的伏安特性．可用器材有：电压表(量程为3 V，内阻很大)，电流表(量程为1 mA，内阻为300 Ω)，电源E(电动势约为4 V，内阻不计)，滑动变阻器R(最大阻值可选10 Ω或1.5 kΩ)，定值电阻R0(阻值可选75 Ω或150 Ω)，开关S，导线若干． 图(a) (1)要求通过Rx的电流可在0～5 mA范围内连续可调，将图(a)所示的器材符号连线，画出实验电路的原理图； (2)实验时，图(a)中的R应选最大阻值为________________(填“10 Ω”或“1.5 kΩ”)的滑动变阻器，R0应选阻值为_______________(填“75 Ω”或“150 Ω”)的定值电阻； (3)测量多组数据可得Rx的伏安特性曲线．若在某次测量中，电压表、电流表的示数分别如图(b)和图(c)所示，则此时Rx两端的电压为______________V，流过Rx的电流为________________mA，此组数据得到的Rx的阻值为________________Ω(保留3位有效数字)． 4.某物理兴趣小组要描绘一个标有4V、2W的小灯泡的伏安特性曲线。要求灯泡的电压从零开始逐渐增大，且尽量减小实验误差。可供选用的器材除导线，开关外，还有以下器材： A.4.5V直流电源(内阻不计) B.直流电流表(量程为0~600mA，内阻约为5Ω) C.直流电压表(量程为0~3V，内阻等于9kΩ) D.滑动变阻器R(标有10Ω 2A) E.三个定值电阻 R1=1kΩ、R2=2kΩ、R3=3kΩ (1)该小组同学研究后发现，电压表的量程不能满足实验要求，为了完成测量，将电压表进行改装，在给定的定值电阻中选用最合适的电阻 与电压表串联，完成改装。 (2)实验要求能够实现在0~4V的范围内对小灯泡两端的电压进行测量，滑动变阻器必须用 接法(填“分压式”或“限流式”)，并在虚线框内画出实验电路图。 学科网（北京）股份有限公司 参考答案 1.（1）小灯泡的电压从0开始变化，滑动变阻器采用分压式接法；灯泡的电阻约为几欧姆，例如取10欧姆，则3000/10=300>10/0.1=100，故电流表采用外接法。电路见下图。 (2)由图，当电压为2.5V时，电流为0.43A，故电阻为R=2.5/0.43 Ω=5.8Ω 2. 解析：(1)因为电源电压只有3 V，所以电压表选择B；通过待测电阻的最大电流：Im＝＝0.5 A，所以电流表选择D；电压要求从零开始调节，所以选择分压式电路，滑动变阻器选择总阻值较小的F. (2)该实验选择分压电路，因为：>，所以电流表选择外接法，电路图如图： 3.(1)电路图见解析 (2) 10Ω 75Ω (3)2.30 4.20 548 解析：(1)电流表内阻已知，但要测量0～5 mA范围内的电阻伏安特性，电流表的量程不够，电流表需要与R0并联测量流过Rx的电流；电压表单独测量Rx的电压，且电压表内阻很大，可视为理想电表，所以电流表采用外接法；要求通过Rx的电流在0～5 mA范围内连续可调，则滑动变阻器应采用分压式接法，连接电路图如图甲所示． (2)为方便电路调节，电路中滑动变阻器R应选最大阻值较小的，即最大阻值为10 Ω的滑动变阻器；通过Rx电流最大为5 mA，需要将电流表量程扩大为原来的5倍，根据并联分流的规律作出电表改装的原理图如图乙所示，根据并联电路特点可得＝，解得R0＝75 Ω. (3)电压表分度值是0.1 V，要估读至下一位，读数为2.30 V；电流表分度值是0.02 mA，不需要估读至下一位，读数为0.84 mA，所以流过Rx的电流为5×0.84 mA＝4.20 mA，由欧姆定律可知Rx＝＝548 Ω. 4.（1）R3 （2）分压式 电路图见解析 解析：(1)根据串联分压，有，故选择R3. （2）电压从零开始，必须采用分压式接法。小灯泡电阻较小，电流表采用外接法。电路如图. $$