限流電路中滑動變阻器為什么多采用“三線接”法

張利國

(北京交通大學附屬中學 北京 100081)

串聯(lián)分壓電路，俗稱限流電路，在教輔材料中一般呈現(xiàn)下面兩種接法[1]，在圖1中，滑動變阻器的接線柱僅用兩根導線連接，在圖2中，滑動變阻器的接線柱用3根導線連接，我們姑且稱圖1所示的方法為“二線接”法，稱圖2所示的方法為“三線接”法.

圖1 “二線接”法

圖2 “三線接”法

分壓電路中的滑動變阻器3個接線柱上的導線都有電流流過，與之不同，在限流電路中，連接滑動變阻器的導線中只有兩根有電流流過[2].在例題練習題的答案中，對滑動變阻器的“二線接”法和“三線接”法通常不做區(qū)分.于是師生產(chǎn)生疑問，二者在實際使用中有區(qū)別嗎？如果沒有區(qū)別的話，為什么教材中多采用“三線接”法？

我們不妨看一下滑動變阻器的構(gòu)造，如圖3所示.

圖3 滑動變阻器示意圖

滑動變阻器主要有兩部分，上邊是金屬棒，用來安裝滑片，金屬棒兩端的接線柱c和d與滑片P短路；下邊是一個絕緣陶瓷桶，其上纏繞涂有絕緣漆的電阻絲，將電阻絲的左右兩端分別固定在接線柱a和b上.沿著軸線方向刮去滑片P與金屬絲接觸部分的外層絕緣漆，使得滑片P與金屬絲能連通并導電.通過移動滑片P，改變滑片接觸電阻絲的位置，以改變接入電路中電阻的大小[3].

在滑動變阻器使用過程中，具體說是在滑片P移動過程中，偶爾會出現(xiàn)接入電阻跳躍式變化的不穩(wěn)定現(xiàn)象，因此，要影響實驗測量精度.問題恰恰出在滑片與電阻絲的接觸點上，一種問題是從一段電阻絲滑向另一段電阻絲的過程中所出現(xiàn)的間歇性斷路，另一種是滑動變阻器在使用一段時間后，滑片經(jīng)常因為松動而不能與電阻絲有效接觸.斷路或者接觸不良會使滑動變阻器在使用的方便性上打折扣，也有可能產(chǎn)生一定的危害性.

(1)方便性

在圖1所示的電路中，閉合開關(guān)后，如果滑片處斷路，小燈泡不亮，實驗者很難確定斷路出現(xiàn)的位置，客觀上給故障分析增加了難度.相對而言，在圖2所示的電路中，如果滑片處斷路，小燈泡仍然是亮的，只是電流從a到b穿過整段電阻絲，故障體現(xiàn)在移動滑片不能改變小燈泡的亮度而已，容易發(fā)現(xiàn)和排除.

(2)危害性

情景一：舉一個中學階段可能出現(xiàn)的例子，小燈泡的電阻RL=10 Ω，滑動變阻器R0的阻值變化范圍為0～10 Ω，電壓表的量程為15 V，將其接入24 V的恒壓電源中，在圖4所示的“二線接”法中，滑片接觸不良，極有可能造成燒表，而在圖5所示的“三線接”法中，無論滑片與電阻絲是否接觸都不會毀壞電壓表.

情景二：舉一個大學階段可能會出現(xiàn)的例子，惠斯登電橋可以用來測電阻、描繪等勢面等，為提高電橋的最大靈敏度，通常選量程比較小的靈敏電流計，在圖6中，如果滑動變阻器R0的滑片處出現(xiàn)斷路，靈敏電流計中突然出現(xiàn)大電流，極易燒表，這種情形在圖7中就可以避免.

圖6 情景二的“二線接”法

圖7 情景二的“三線接”法

情景三：在復雜電路中，如果滑動變阻器接在輸出功率一定的電路的輸出端，因輸出功率一定，滑動變阻器所在的負載電路突然出現(xiàn)斷路，輸出電流為零的瞬間，輸出端的電壓突然增大，會導致輸出電路擊穿或燒壞.

綜上所述，教材中滑動變阻器即使在限流電路中也多采用“三線接”法，以防止斷路，既方便進行故障排查，也可避免潛在的危險.