滑動變阻器制秤及其改進

宋崇玉

^改變電路中的電流的最簡潔的方法就是改變電阻，而由于改變電阻的不同原因，就可以將電流表或者電壓表改裝成其他不同的測量儀器。例如機動車里的油量表等。這里我們對用同樣的方法得到的質量“電子秤”進行設計原理分析及說明，一方面鞏固電路的基本知識，另一方面培養學生學以致用的能力。

如圖一所示，它是用滑動變阻器制秤的原理圖。托盤、輕彈簧上端和金屬滑片固定在一起，彈簧的電阻不計。當將1㎏的物體放在托盤上的時候，金屬滑片P剛好指在R1的三分之一處。電阻R1的阻值為15Ω, 電阻R2的阻值為5Ω。

問A、B、C三個接線柱如何連接該秤才能使用？【】

11A、C 22A、B 33B、C

分析解答：

若A、C相連，R1全部連入電路，則P移動時候，電路中的電流不變，電壓表示數不變，無法表達盤中被測物體質量變化。

若A、B相連，電路斷路，電壓表測的是電源電壓，P移動時候，電壓表示數也不變。

所以應該B、C相連。正確的答案是33。

當將B、C相連的時候，盤中物體質量增加或減少，滑片P 向下或向上移動，電壓表所測的電阻變大或變小，根據串聯分壓可知，電壓表示數變大或變小，表明物體質量的增加或減少。電壓表上刻度盤上標上質量數,秤就做成了。

討論:

當盤上放m1=1㎏的物體時，滑片在三分之一處，

∴ R/1= 13R1= 5Ω

∴ U/ = R/1 R/2+ R2 UE= 55 + 5×3V = 1.5V

也就是說,電壓表上的1.5V刻度處應該標上1㎏.

當盤上放m2=2㎏的物體時，滑片在三分之二處，∴ R//1= 23R1= 10Ω

∴ U// = R//1 R//2+ R2 UE= 510 + 5×3V = 2V

也就是說,電壓表上的2V刻度處應該標上2㎏。

當盤上放m3=3㎏的物體時，滑片在最底端，

∴ R///1= R1= 15Ω

∴ U/// = R///1 R///2+ R2 UE= 515 + 5×3V = 2.25V

也就是說,電壓表上的2.25V刻度處應該標上3㎏。

m3－m2=m2－m1但U///－U//

經過如圖二所示的改進就可以使其刻度均勻。

R1與R2組成一個串聯電路,電壓表測量的是滑片以上電阻兩端的電壓。

電路中的電流

I=UER總=UER1+R2=3V15Ω+5Ω=0.15A

當盤上放m1=1㎏的物體時，滑片在三分之一處，此時電壓表示數：

U/ = IR/1= I13R1= 0.15A×5Ω = 0.75V

當盤上放m2=2㎏的物體時，滑片在三分之二處，此時電壓表示數：

U// = IR//1= I23R1= 0.15A×10Ω = 1.5V

當盤上放m3=3㎏的物體時，滑片在最底端，此時電壓表示數：

U/// = IR///1= IR1= 0.15A×15Ω = 2.25V

顯然，U///－U//＝U//－U/也就是說質量的均勻變化，引起電壓表示數的均勻變化。也就是說秤的刻度是均勻的。