探究滑動變阻器在初中物理實驗中的作用

許輝

【摘 要】滑動變阻器是初中物理電學實驗中的一個重要元件，它可以通過移動滑片的位置改變連入電路中電阻線的長度，從而改變電路中的電流和兩端的電壓。本文針對滑動變阻器在初中物理實驗中起到的重要作用做一些討論。

【關鍵詞】滑動變阻器;物理實驗;電路;初中;電學實驗

滑動變阻器是一個較為復雜的器件，不僅接線柱多，在使用過程中還由于變阻器的動態變化導致電流、電壓隨之發生變化，所以理解和使用變阻器對學生來說是一個難點。在初中的電學實驗中，如果能夠巧妙地加入滑動變阻器，便能夠提高課堂的講解效率和實驗的教學質量，下面本文將淺談滑動變阻器在實驗中作用及如何選擇滑動變阻器。

一、探究電路中電流與電壓，電流與電阻關系中的作用

1.探究電路中電流與電壓關系中的作用

此實驗目的是研究在電阻一定的情況下，通過電阻的電流是否會隨著加在電阻兩端的電壓變化而發生改變。如圖1所示，閉合開關，調節滑動變阻器的滑片，改變定值電阻兩端的電壓，同時記下相應的電流值，可以分析得出結論：通過導體的電流與加在它兩端的電壓成正比。

2.探究電路中電流與電阻關系中的作用

此實驗目的是研究加在電阻兩端的電壓在一定的情況下，電流是否會隨著電阻的變化而發生改變。又如圖1所示的電路，在探究電流與電阻的關系中，滑動變阻器的作用是保證定值電阻兩端的電壓保持不變，此時換用不同的定值電阻，記下相應的電流值，再分析得出結論： 在電壓不變的情況下，通過導體的電流與導體的電阻成反比。

二、探究滑動變阻器在“伏安法測電阻”實驗中的具體作用

如圖2所示，在伏安法測電阻實驗中，由于被測電阻的阻值是一個不變的量，為了減小誤差，使測量結果更加接近真實值，需要多次調節滑動變阻器以改變被測電阻兩端的電壓和通過的電流，利用歐姆定律計算出多次測量的結果，最后算出電阻的平均值，達到實驗目的。滑動變阻器在此實驗中的最主要作用是：為進行多次測量取平均值，減小實驗的誤差。

三、探究滑動變阻器在“測量小燈泡電功率”實驗中的作用

如圖3所示，滑動變阻器在此實驗中用來調節小燈泡兩端的電壓，使小燈泡分別在額定電壓、高于額定電壓和低于額定電壓的條件下工作，觀察燈泡發光情況：

已知小燈泡功率P=UI，小燈泡的實際功率隨小燈泡兩端電壓的改變而改變，此物理量是不斷變化的，不同情況下電功率的值是不同的，取平均值是沒有意義的，所以本次實驗中，多次實驗的目是為測量（或比較）在不同電壓下電功率的值。這里整個過程的多次測量都依賴于調節電路中的滑動變阻器。通過改變滑動變阻器在電路中的電阻，使小燈泡的電流和電壓相應發生改變，從而實際功率逐步變化。小燈泡的實際功率隨著加在它兩端電壓的增大而增大，當小燈泡的實際電壓變大時，實際功率也變大，小燈泡越亮。

需要注意的是當我們閉合開關，發現小燈泡不亮且電流表、電壓表示數較小，這種情況并不是電路故障，而是當滑動變阻器處于阻值最大處時，通過電路中的電流較小，不足以使燈泡發光。接下來只需要調節滑動變阻器的滑片，降低阻值，就會發現電壓表、電流表示數值慢慢加大，燈泡也越來越亮。

通過上述實驗可以得出結論：在允許的電壓調節范圍下，

U實=U額，P實=P額，正常發光;

U實>U額，P實>P額，比正常發光更亮;

U實

四、滑動變阻器可以在“測量未知電阻”實驗中充當定值電阻

1.在只有電壓表的測電阻實驗中

如圖2，將滑動變阻器P點移至阻值最大點b處時，用電壓表測出滑動變阻器兩端電壓Up，可計算電路中的電流I，再用電壓表測出未知電阻兩端的電壓Ux既得，Rx=Ux/I

2.在只有電流表的測電阻實驗中

如圖3，將滑動變阻器P點移至阻值最小值點a處時，測出通過Rx的電流Ia，再把滑片移至最大值b端，測出電流Ib，因IaRx=Ib（Rx+R），則Rx=IbR/（Ia-Ib）。

在以上幾個實驗中，由于實驗目的不同，滑動變阻器在電路中所起的作用也是不同的，但在這些電學實驗中，滑動變阻器都起到了一個共同的作用，那就是保護電路。值得注意的是，雖然滑動變阻器在不同實驗中有著不同的作用，但其作用的本質特征相同，即通過改變連接電路中電阻線的長度來改變電阻，從而改變部分電路兩端的電壓和電路中的電流。