分压式接法中滑动变阻器选择的误区

李 琴 吴彬彬

(江苏省黄埭中学 江苏 苏州 215143) (江苏省木渎高级中学 江苏 苏州 215101)

伏安法测电阻是物理高考中的重点内容，滑动变阻器的接法中的分压式接法具有调节电压范围大、可使用电器两端的最小值电压为零的优势而成为优先选择的对象.而分压式接法中滑动变阻器的选择也是考查的重点、难点和热点.也正是因为是难点，在教学中，教师往往给学生大概的推导或直接下一个结论——滑动变阻器选择最大阻值应小些，因为滑动变阻器选择最大阻值越小，用电器分得的电压与滑动变阻器调节的长度对应的线性关系越好.

这个“滑动变阻器选择最大阻值越小，用电器分得的电压与滑动变阻器调节的长度对应的线性关系越好”结论是正确的.但实验除了要求测量精确、方便调节之外，更重要的还须安全这一要素.下面就针对滑动变阻器选择的安全性和待测电阻与滑动变阻器最大阻值的关系对调节影响两个方面阐述如何正确选择滑动变阻器.

1 额定电流是滑动变阻器选择的重要要素之一

图1

如图1所示，当滑动变阻器最大阻值R越小，回路的总电阻越接近R，通过滑动变阻器的电流I越大.这对滑动变阻器的额定电流的要求自然就越高了.所以在选择时，只关注滑动变阻器的最大阻值是不全面的，还要关注其额定电流是否在安全的范围内.2007年高考江苏物理卷第12题便是考查滑动变阻器安全问题的题目，如例1.

【例1】(2007年高考江苏物理卷)要描绘某电学元件(最大电流不超过6 mA，最大电压不超过7 V)的伏安特性曲线，设计电路如图2，图2中定值电阻R为1 kΩ，用于限流；电流表量程为10 mA，内阻约为5 Ω；电压表(未画出)量程为10 V，内阻约为10 kΩ；电源电动势E为12 V，内阻不计.

(1)实验时有两个滑动变阻器可供选择：

a.阻值0～200 Ω，额定电流0.3 A；

b.阻值0～20 Ω，额定电流0.5 A.

图2

本实验应选的滑动变阻器是________(填“a”或“b”)

答案是：a

如果按照滑动变阻器越小、调节越线性的原则，此题应该选择b答案，那为什么反而选择了a呢？

在分压式电路中，为了电路的安全，闭合开关前，应把滑动变阻器的滑动触头调在最左端，使待MN段的电压从零开始变大.

这个题目告诉我们，用分压式电路选择滑动变阻器时，不能一味地选择滑动变阻器最大阻值小的，首先应该考虑电路的安全性，在此前提下，为了调节方便再选择最大阻值较小，调节较方便的滑动变阻器.而实际上，在选择滑动变阻器时，也没有必要一定要选择最大阻值小的，因为，在调节的时候并不需要严格的线性关系，只要不发生调节的突变就行了.对于这道高考题，阻值在0～200 Ω的这个滑动变阻器相对MN间的电阻也已经很小了，同样满足线性调节.为什么滑动变阻器的最大阻值越小，调节越线性？

2 待测电阻与滑动变阻器阻值关系对调节的影响

如图3为分压式电路，当滑片P置于某位置时，其左边的电阻为R1，右边的电阻为R2，滑动变阻器总电阻为R，待测电阻R0两端的电压U可表示为

图3

图4

【例2】(2011年苏州市模拟题)一个小灯泡的额定电压为2.0 V.额定电流约为0.5 A，选用下列实验器材进行实验，并利用实验数据描绘和研究小灯泡的伏安特性曲线.

A.电源E：电动势为3.0 V，内阻不计；

B.电压表V1：量程为0～3 V，内阻约为1 kΩ

C.电压表V2：量程为0～15 V，内阻约为4 kΩ

D.电流表A1：量程为0～3 A，内阻约为0.1 Ω；

E.电流表A2：量程为0～0.6 A，内阻约为0.6 Ω；

F.滑动变阻器R1：最大阻值为10 Ω，电流为0.6 A；

G.滑动变阻器R2：最大阻值为15 Ω，电流为1.0 A；

H.滑动变阻器R3：最大阻值为150 Ω，电流为1.0 A；

I.开关S，导线若干.

实验中滑动变阻器应选用________(请填写选项前对应的字母).

答案：G

由题意可以画出如图5所示的电路图.此题很多同学都选择了F，即滑动变阻器最大阻值为10 Ω的滑动变阻器.选择的理由也往往是此题是分压式接法，所以应该选择阻值小的，这样调节相对方便.但是，当灯泡两端电压为20 V，电流为0.5 A时，可以算出滑动变阻器右边部分的电阻约为1.4 Ω，电压为1.0 V，此时其电流大约为0.7 A，超出了其额定电流0.6 A.

图5

综上所述，在分压式接法中，首先考虑的不应该是滑动变阻器的最大阻值问题，而应该是安全问题，在安全问题满足条件的情况下，再去选择阻值相对较小的.在教学中不能为了教学的简化而让学生陷入选择的误区.