初中物理滑動變阻器問題分類解析

劉愛斌

中學階段的物理學習分為理論知識研究和實驗練習兩個部分，自然電阻及滑動變阻器的應用也存在于這兩個部分。接下來，我們就電阻及滑動變阻器這一模塊常見的考題進行分類解析。

一、對電表進行保護類的問題

【例1】電路具體連接情況如下圖1，該電路中涉及到的元件數值分別為：電壓為8V的干電池，一個兩端連著電壓表數值為6Ω的定值電阻，滑片滑動最大可以達到50Ω的滑動變阻器，最大量程分別為0.6A和3V的電流表和電壓表，要使得手動開關閉合電路運行時所有電表都能不超量程的運行，電路當中的滑動變阻器的阻值要維持在什么樣的范圍？

圖1

解析：從各元件的連接情況上可以看出，兩個電阻在電路中都是串聯的狀態，電壓表體現的是R1上的電壓，要使得電路運行中電流表不會被燒壞，電路中運行的電流就不能夠超過0.6A，當I1=0.6A時，R1兩端的電壓就可以通過U=IR這一公式求出，為3.6V，而這一數值是遠遠大于電壓表所能承受的量程的，因此當電流表的運行電流是最大量程時，電壓表會燒壞。所以為了保護電壓表，不能夠讓定值電阻上的電壓超過3V。按電壓表可承受的最大電壓來算的話，電路運行時的電流就是0.5A，這是保證電壓表不能燒壞的情況下電路中電流的最大數值。在電壓不變的情況下，從公式中可以得出電流最大的時候整個電路中的電阻必定是最小的，這一電路中一個電阻為定值電阻，因此滑動變阻器的阻值就是電路運行所能接受的最小阻值，通過計算可以得出是10Ω。而當阻值不斷變大的時候，電流是不斷變小的，因此這一例題中滑動變阻器阻值變化范圍應當為10Ω-50Ω。

二、對電表示數變化進行判斷的問題

【例2】本例中的電路圖如下圖2中所示，整個電路使用的是恒定的電源電壓，滑動變阻器是可以根據需要滑動滑片的，當滑片從左到右進行滑動的時候，這一電路中連接的電流表以及電壓表的數值會發生什么樣的變化？

圖2

解析：從圖中電路的結構可以看出，兩個電阻是串聯在整個電路當中的，這一電路中的總電流可以通過電流表的指針顯示來得出，定值電阻上的電壓可以完全依靠電壓表指針的顯示位置來確定。滑動變阻器上滑片的滑動會使得這一電阻上的阻值發生一定的變化，從左到右滑動會讓阻值不斷的增大，整個電路中的總電阻也會隨之越來越大。這一電路中使用的又是電壓不變的電池，因此流經電路的電流會逐漸的減小，這樣的話利用歐姆定律就可以推測出R1上的電壓即電壓表示數也會不斷的減小。因此當滑片是從左到右進行滑動時，電路中兩個電表的示數都會慢慢的變小。

三、對電表示數變化范圍進行判斷的問題

【例3】在這一題中各元器件按照圖3的方式進行連接，使用的用來維持電路運行的電源其電壓是6V，在電路中電流及各元件上電壓發生變化時這一電壓始終不會變。所使用定值電阻R是一個阻值為5Ω的電阻，滑動變阻器滑片運動時其電阻不會超過10Ω，在這些情況下這一電路中的電壓表及電流表的示數數值處于什么樣的變化范圍？

圖3

解析：滑片處于最左端a點的時候，整個滑動變阻器在電路中是沒有阻值的，這時候定值電阻的阻值就是整個電路中的總阻值，電流就可以算出來是1.2A。電路中這時候所有的電源電壓就都是加在了定值電阻上，而電壓表的示數顯示的就是定值電阻上的電壓，因此在這種情況下電壓表示數最大值是6V。

當滑片從a或者其它位置滑動到b的時候，其阻值也逐漸的增大最后變為最大的10Ω，加上定值電阻的阻值整個電路中的阻值就達到了15Ω，用電源電壓除以總電阻即得到總的電流為0.4A。然后用電流乘以定值電阻的阻值就可以得到定值電阻在這一電路中分到的電壓，即電壓表會顯示的電壓，通過計算可以得出這一數值為2V，這一電壓也是電壓表的最小電壓。

因此在電路運行中，不管滑動變阻器的滑片怎么滑動，電流表的示數會始終處于0.4A-1.2A之間，而電壓表的示數則會處于2V-6V這一范圍內。

解決此類問題要將滑動變阻器的兩端的電流和電壓分別進行分析，準確判斷電路的連接關系，并利用這些關系進行分別計算，進而得到的兩個數值就是電表的變化范圍。

結束語

對于電阻及滑動變阻器在物理題目中的應用，學生應該具備準確判斷題目需求、快速找到解題辦法的技能，能夠準確判斷題目中的電路關系，這樣才能最大程度的避開題目陷阱，提高解題效率。

【參考文獻】

[1] 尹原. 滑動變阻器在初中物理電學實驗中的研究[J]. 課程教育研究，2019 （18）：178.

[2] 蘇炳超. 初中物理實驗創新教學探討——以“變阻器”教學為例[J]. 物理之友，2019，35（04）：25-26.

[3] 魏松生. 有關初中物理滑動變阻器的變化電路分析策略[J]. 數理化學習（初中版），2018（01）：45-46.

（作者單位：甘肅省甘谷縣第三中學）