自制變色滑動變阻器

張洪明，謝昕羽

(1.明港高級中學，浙江 寧波 315800;2.東北師范大學 附屬中學 高二二班，吉林 長春 130021)

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自制變色滑動變阻器

張洪明1，謝昕羽2

(1.明港高級中學，浙江 寧波 315800;2.東北師范大學 附屬中學 高二二班，吉林 長春 130021)

摘要：自制了變色滑動變阻器，即在滑動變阻器上涂上變溫油墨，當滑動變阻器有電流流過時，利用電流的熱效應，油墨顏色將發生改變，由此形象直觀地顯示變阻器上電流流過的情況.

關鍵詞：滑動變阻器；分壓電路；變溫油墨

1問題提出

滑動變阻器是高中物理電學電路設計的必備儀器，正確地理解滑動變阻器的限流電路與分壓電路區別是高中物理電路教學的一個重要內容. 學生在初中階段只學習了滑動變阻器的限流接法，如圖1所示，所以形成思維定式，認為滑動變阻器與BC并聯部分電阻絲始終沒有電流流過. 當學生學習分壓電路如圖2時，也想當然地認為，BC部分電阻絲也沒有電流流過，從而將圖2的電路等效成圖3. 這樣就形成了理解分壓電路的教學難點. 為此，就要讓學生看到，圖2的電路與金屬桿BC并聯部分的電阻絲是有電流流過，而圖3中與金屬桿BC并聯部分的電阻絲沒有電流流過. 為顯示該現象，設計了變色滑動變阻器.

(a)　　　　　　　　　(b)圖1　變阻器的限流接法

圖2　分壓電路

圖3　BC段無電流流過的電路

2變色滑動變阻器的制作

變色滑動變阻器是利用電流的熱效應，當電阻絲內有電流流過時由于電流的熱效應其溫度會明顯升高，因此可利用變溫油墨將其轉化為容易觀察的物體顏色變化. 為了實驗可重復操作，購買了可逆變溫油墨. 變溫油墨的基本原理是當達到一定溫度時，其顏色變成透明，這樣原來的器件的底色就顯示出來. 將電阻絲溫度的變化可以轉化為油墨顏色的變化，從而把電流的流過轉化為油墨顏色的變化顯示出來，變化過程如圖4所示.

圖4　變溫油墨的變化過程

材料準備：黑色45 ℃變溫油墨，紅色底漆，稀釋劑，刷漆小毛刷. 通過比較滑動變阻器選擇實驗室常用的20 Ω,2 A的最合適.

1)刷底漆，首先將滑動變阻器拆開，將滑動處(滑片與電阻絲接線處)進行標記，因為刷漆以后可能覆蓋到此處造成斷路. 可以把膠帶剪切成細條形狀，粘貼好，刷漆完畢可以拆除膠帶，測試變阻器是否接通. 將稀釋劑和紅色底漆少許混合成適當的粘稠度，用細刷刷到滑動變阻器上. 一般刷3~4次漆，注意均勻且等一層干了后再刷第二層. 如果要加快速度可以利用電風扇加速風干.

2)刷變溫油墨，將變溫油墨與稀釋劑調至適當的粘稠度，用細毛刷刷到變阻器的紅色底漆上. 操作完成以后，變阻器呈現黑色(注意保護電阻絲與滑片連接處，防止變阻器斷路). 刷漆過程注意防止油漆刷到其他處，除了粉刷部分外其他部分用透明膠帶粘貼好，刷漆完畢再拆除膠帶.

3應用變色滑動變阻器演示限流電路與分壓電路

3.1　限流電路電流過電阻絲顯示

將電路串聯成限流電路，接通電路改變滑動變阻器滑片位置，有電流流過電阻絲時其顏色從黑色變成紅色. 這時應該注意不能從阻值最大處開始演示，因為阻值最大處開始變化到阻值小處，電阻絲不會很快冷卻到變溫45 ℃以下，導致實際上此時沒有電流流過電阻絲也變色. 應從中間一

合適位置開始改變變阻器阻值從小到大改變，可以看到變阻器顏色迅速發生變化.

3.2　分壓電壓電流流電阻絲顯示

將電路連接成分壓電路如圖5所示，小燈泡發光，證明變阻器金屬桿上有電流流過. 滑動變阻器的整個電阻絲都從黑色變成紅色，說明整個電阻絲都有電流流過.

圖5　分壓電路

4結束語

該實驗通過顏色變化顯示電流的流過，將抽象的物理概念通過實驗形象直觀地演示出來，有效地解決了學生的認知困難，提高了課堂教學的效率，激發了學生的學習熱情. 變色滑動變阻器具有可重復操作性，且材料取材方便，實驗制作簡單，易于推廣. 但是，當滑動變阻器溫度升高到45 ℃以后，降溫降低需要一段時間，這里只能采取用電風扇散熱的方法.

[責任編輯：尹冬梅]

Self-made color-change slide rheostat

ZHANG Hong-ming1, XIE Xin-yu2

(1.Minggang Middle School, Ningbo 315800, China;2.High School Attached to Northeast Normal University, Changchun 130021, China)

Abstract:A self-made color-change slide rheostat was made. When current flowed through the slide rheostat that coated with temperature-sensitive ink, the ink color would change due to the thermal effects of the current. This color-change phenomenon could visually show the current flowed in the rheostat.

Key words:slide rheostat; bleeder circuit; temperature-sensitive ink

中圖分類號：G633.7

文獻標識碼：A

文章編號：1005-4642(2015)01-0021-02

作者簡介：張洪明(1979-)，男，寧波北侖人，明港高級中學教師，學士，從事高中物理和物理實驗教學工作.

收稿日期：2014-09-18