滑動變阻器的三類接法對直流電路的影響

張曉楓

摘 要： 如何簡潔、有效地判斷各電壓、電流、電功率的變化情況是解決滑動變阻器問題的關鍵，作者在借鑒前人經驗的基礎上，結合自己的教學過程，將這類問題及其判斷方法歸納總結為三類。

關鍵詞： 滑動變阻器 直流電路 阻流式接法 分壓式接法 分流式接法

一、滑動變阻器的限流式接法——“串反并同”

滑動變阻器采用限流式接法接入電路后，由于滑片的移動使滑動變阻器的阻值變化，從而使電路中各部分的電流、電壓、電功率發生相應的變化，由閉合電路、歐姆定律推理分析，可得“串反并同”規律。

圖1

例如：在圖1所示電路中，當變阻器的滑動觸頭P向b端移動時，各電壓表、電流表的示數如何變化？

解：當P向b端移動時，R■的有效阻值增大，總的阻值增大，由閉合電路歐姆定律可得：總電流減?。ˋ■減?。?，內電壓減小，外電壓增大（V■增大），定值電阻R■上電壓減?。╒■減小），故V■增大，A■增大，A■減小。

圖2

實例分析：如圖2所示，當滑動變阻器R■的滑動片向右移動時，兩電壓表示數變化的絕對值分別是△U■和△U■，則下列結論正確的是（？搖？搖？搖？搖）

A.△U■>△U■

B.電阻R■的功率先增大后減小

C.電阻R■的功率一定增大

D.電源的總功率先增大后減小

解析：當滑動變阻器R■的滑動片向右移動時，R■的有效阻值減小，由“串反并同”得：總電壓減小，V■減小，V■增大，故A項正確。

二、滑動變阻器的分壓式接法

圖3

如圖3所示電路為滑動變阻器的分壓式接法，在這類接法中有：分壓器部分的總阻值的變化規律，與變阻器串聯部分的電阻的變化規律相同。即：當P由a向b端移動時，R■增大，R■增大。

推導：設滑動變阻器總電阻為R，滑動觸頭右邊部分的電阻為R■.電路連接為R■與R■并聯，再與滑動變阻器滑動觸頭左邊部分的電阻R■=（R-R■）串聯，則電路總電阻為：R■=■+（R-R■）=R-■=R-■，

故當R■增大時，R■減小，R■減??；當R■減小時，R■增大，R■增大。

圖4

實例分析：如圖4所示，電路中R■為定值電阻，滑動變阻器總電阻為R，在電路兩端加上恒定電壓U，當從a向b移動滑動變阻器的觸頭P時，求電流表A■的示數變化范圍和A■的示數變化情況。

解析：設滑動變阻器滑動觸頭右邊部分的電阻為R■，電路連接為R■與R■并聯，再與滑動變阻器滑動觸頭左邊部分的電阻（R-R■）串聯，則電路總電阻為：

R■=■+（R-R■）=R-■=R-■，

故當R■增大時，R■減小，R■減小，A■示數增大；當R■減小時，R■增大，R■增大，A■示數減小。

三、滑動變阻器的分流式接法

圖5

如圖5所示電路中，滑動變阻器的接法為分流式接法，在這類接法中有：（1）當兩支路上阻值相等時（即R■+R■=R■+R■時），并聯部分的總阻值最大；（2）當兩支路上阻值相差最大時，并聯部分的總阻值最小。

推導：如圖5所示電路中，設P滑到某點時，變阻器ap段電阻為R■，則pb段電阻為（R-R■）；此時外電路的結構為：R■和R■串聯的支路與（R-R■）和R■串聯的支路相并聯，則外電路電阻：

R■=■=■，

由函數圖像可知，當R■=■時，R■有最大值。

將R=R■+R■代入可得：R■+R■=R■+R■，即：當兩支路阻值相等時，并聯部分的總阻值最大；當兩支路上阻值相差最大時，并聯部分的總阻值最小。

圖6

實例分析：如圖6所示電路中，電源電動勢E=6.3V，內阻r=0.5Ω，電阻R■=2Ω，R■=3Ω，滑動變阻器的最大阻值R=5Ω，求滑動片c由變阻器a端滑到b端的過程中，通過電源的電流如何變化？并求出通過電源的電流的變化范圍。

解析：設c滑到某點時變阻器ca段電阻為R■，則cb段電阻為（R-R■）；此時外電路的結構為：R■和R■串聯的支路與（R-R■）和R■串聯的支路相并聯.為滑動變阻器的分流式接法，外電阻為：

R■=■代入數據得：R■=■，

則：I=■=■=■

當R■=0時，流過電源的電流最大，其最大電流為：I■=■A=3A，

當R■=3Ω時，流過電源的電流最小，其最小電流為：I■=■A=2.1A，

即通過電源的電流先減小后增大，流過電源的電流變化范圍是2.1A∽3A。

對于其他的電路動態變化問題，可以合理等效為以上三種情形進行處理，或者部分等效為以上三種情形處理。在一些選擇題目中，靈活應用上述結論，進行一些選項的判斷，可達到事半功倍的效果。