可視化“阻值”滑動變阻器的制作與應用

■河北省石家莊第十七中學高三(2)班 謝思雨

可視化“阻值”滑動變阻器的制作與應用

■河北省石家莊第十七中學高三(2)班 謝思雨

在電學實驗中,為了達到保護電路、便于多次測量的目的,往往需要在電路中連接滑動變阻器,并且我們可以歸納總結出“一上一下、重點在下”,以及電路閉合前滑動變阻器接入電路部分的電阻應為最大等基本連接方法。然而電阻、電流是無法通過肉眼看到的,滑動變阻器阻值大小是如何變化的,接入電路后滑動變阻器究竟是哪部分電阻絲在發揮作用,很多同學會感覺難以理解,基于此,可以制作可視化“阻值”滑動變阻器,觸摸滑動變阻器工作的真面目。

一、滑動變阻器的組成和工作原理

滑動變阻器主要由支架、金屬滑片P、金屬桿、瓷管,以及電阻絲五部分組成。其工作原理是通過滑動金屬滑片P改變接入電路中的電阻絲的長度,從而實行改變電流的效果。

圖1

二、可視化“阻值”滑動變阻器的制作

1.可視化“阻值”滑動變阻器的設想：當電流經過電阻絲時會產生熱效應,而變溫油墨的顏色是隨著周圍溫度的變化而發生變化的,如果將滑動變阻器的電阻絲與變溫油墨結合起來,則可以使得電阻絲的顏色顯示出來,獲得可視化的效果。

2.制作可視化“阻值”滑動變阻器所需的材料：刷漆小毛刷2把、紅色底漆1瓶、油漆稀釋劑1瓶、黑色45℃可逆變溫油墨1瓶、滑動變阻器(20Ω,2A)1個,膠帶若干,小剪刀1把。

3.制作可視化“阻值”滑動變阻器的操作步驟：(1)刷底漆。首先將滑動變阻器拆開,用刷漆小毛刷將紅色底漆和油漆稀釋劑混合后的黏稠液體刷在滑動變阻器的電阻絲上,刷漆次數以3～4次為宜。在此過程中,為了防止刷漆后可能造成的短路,應在拆卸滑動變阻器的金屬滑片與電阻絲時,在其接線處進行標記,并用膠帶進行保護,待刷漆完畢后,拆除膠帶并測試是否接通。同時注意紅色油漆應刷得盡量均勻。(2)刷可逆變溫油墨。待紅色底漆晾干后,用另一把刷漆小毛刷將油漆稀釋劑和可逆變溫油墨混合后的黏稠液體刷到滑動變阻器的紅色底漆上。在此過程中,為了增強實驗的可信程度,需要用膠帶將不需要刷的部分保護起來,待刷完可逆變溫油墨后,再將膠帶拆除。(3)組裝。按照拆卸步驟,進行安裝。

三、可視化“阻值”滑動變阻器在實驗中的驗證

將可視化“阻值”滑動變阻器接入“伏安法測電阻”的實驗電路中,實際驗證其作用。

1.實驗目標：可視化“阻值”滑動變阻器在電路接通前,電阻絲呈現油墨顏色(黑色);在電路接通后,油墨變為無色,從而呈現出了電阻絲的底色(紅色)。

圖2

2.實驗效果：將制作好的可視化“阻值”滑動器連接在如圖2所示的實驗電路中,在開關閉合之前將金屬滑片P滑到阻值最大處,接通電路后,滑動變阻器的整個電阻絲變為紅色,可視化“阻值”滑動變阻器顯現效果。

3.可視化“阻值”滑動變阻器的不足及改進措施：在“伏安法測電阻”的實驗過程中,需要多次改變金屬滑片的位置測出電阻的電壓和電流值,而當再次滑動金屬滑片時,電阻絲依然全部為紅色。實際上,當阻值從最大變為最小的過程中所需要的時間很短,而滑動金屬滑片后,以前接入而現在沒有接入電路的電阻絲要冷卻到45℃以下,需要較長的時間,因此就會產生以上實驗現象。為了能夠清晰地看到滑動變阻器電阻絲顏色的變化,應在閉合電路前將滑動變阻器的滑片放置在中間的適合位置上。

(責任編輯 張 巧)