高中物理电学实验教学中对滑动变阻器的选取

丁兆平

摘要：电学实验是高中物理课程中的重要内容，也是强化学生动手实践能力的重点和难点。电学实验教学的主要目的在于帮助学生学习电路设计、电路选择、仪器选择等方面知识，滑动变阻器的选取作为历来物理实验教学的难点，也是一项理论知识结合实践经验的重要过程，是学生应该掌握的基本技能，也是教学中的难点。滑动变阻器是高中学生电学实验必须掌握的器材之一，该器材主要是对电路形成保护作用，还能调节用电器的电流、电压，其作用的重要性毋庸置疑，其原理及使用方法虽然简单易懂。本文分析了在物理实验中，选择滑动变阻器的选取原则，以及在伏安法测电阻和功率中的实际应用分析。

关键词：滑动变阻器；高中物理；电学实验

滑动变阻器是高中学生电学实验必须掌握的器材之一，该器材主要是对电路形成保护作用，还能调节用电器的电流、电压，其作用的重要性毋庸置疑，其原理及使用方法虽然简单易懂，但是，如何选择合适的滑动变阻器应对不同实验教学的需要也是实验成功的关键所在。因为此类问题往往不会在考试中出现，但又是一项学生必须掌握的技能，往往成为教学中的盲点，学生一旦碰到此类问题容易束手无策。

一、高中物理电学实验教学滑动变阻器选取的基本原则

高中阶段的电学实验主要有：测定电阻率、绘制小灯泡伏安图、测电源内阻等。在这些实验中，关于滑动变阻器的选取主要分为两大类：电阻大小的选择、接入电路方法。主要遵循以下三大基本原则。

（一）安全性原则

也就是发挥滑动变阻器保护电路中各元件运行安全的主要功能。如果该滑动变阻器接入电阻为最大值时，电路中的电流还是超过了电流表的限值，就需要改变滑动变阻器的接法，或者更换电阻更大的滑动变阻器。相对而言，分压法对电路的保护作用要更加明显。

（二）目的性原则

若实验中有明确要求时，滑动变阻器的连接方法和使用方法就必须按照要求进行。例如：“电压从零开始调节”、“要求较大的电压变化范围”等描述，则选用分压接法，所用滑动变阻器的总阻值要相对小一些。例如：“调节滑动变阻器使电路中电流变化比较明显”等描述，则选用限流电路，滑动变阻器的总阻值在该电路中应比其他部件的总阻值大。

（三）科学性原则

也就是说，需要分析试验的要求，确定滑动变阻器总阻值与待测电阻的关系，然后选择相应接法。滑动变阻器的选取应当考虑其电阻值，若阻值比待测的电阻要小，就用分压接法；反之，若电阻比待测电阻阻值大，则限流接法。若提供两个滑动变阻器，且均满足条件，则选择总电阻相对较小的，从而提高调节的灵敏度。

二、电学实验中滑动变阻器选取分类与例析

（一）伏安法测电阻实验中滑动变阻器的作用和选择

伏安法测电阻实验中，通过调节滑动变阻器的滑片改变电路中的电流，多取几组数据，求出在不同的滑动电阻中的回路电流，待测电阻的电流变化。要求滑动变阻器的阻值满足对于待测电阻电流的改变，又要保护待测电阻处于安全电流下运行。例如：选用比待测电阻大得多的滑动变阻器时，在高阻值端滑动时待测电阻两端电压变化很小。若5Ω待测电阻用120Ω滑动变阻器，当滑动变阻器阻值在60Ω到120Ω之间变化时，待测电阻两端电压在电源电压的1/25～1/13之间变化，数值的变化不明显，不利于测量。若选取滑动变阻器电阻值远大于待测电阻时，则不能使用高阻值进行测量。用低阻值端，较小的滑动距离也对应相对于待测电阻较大的电阻变化，导致精确调解无法做到。然而，所选取的滑动变阻器电阻值接近待测电阻时，就可以实现精确调解，测量结果比较准确，具有说服力。

（二）伏安法测小灯泡电功率的实验中滑动变阻器的作用和选择

伏安法测小灯泡电功率实验中的滑动变阻器的作用是调节其滑片改变小灯泡两端电压和通过电流，测小灯泡的实际功率和额定功率。要求选择滑动变阻器的阻值既能改变小灯泡两端的电压，又能保护小灯泡在安全电压下工作。例：现在测定标有“3.6V，0.32A”灯泡正常发光时灯丝的功率，给你的器材如下：开关一只，导线若干，6V的电源，量程为0.6A、3A的电流表一只，量程为3V、15V的电压表一只，“5Ω，2A”和“10Ω，1A”滑动变阻器各一只，测量时电表示数必须超过所用量程的一半。滑动变阻器的规格应选取择10Ω。电流分析法：

1.测灯泡电阻的电路如下图：（这是最常用的两种测电阻电路）

2.通过“3.6V；0.32A”得到的电阻是：11.25Ω。

3.电灯的额定电流是0.32A，所以电路中不能超过0.2A。

由欧姆定律可知，电压一定时，电阻存在最小值R，R=U/I=6V/0.32A=18.75Ω，R=R+R，则有18.75Ω=11.25Ω+R，R=7.5Ω。滑动变阻器需要的最小电阻是7.5Ω，所以选择“10Ω，1A”滑动变阻器。

三、结语

电学实验是高中物理课程中的重要内容，也是强化学生动手实践能力的重点和难点。电学实验教学的主要目的在于帮助学生学习电路设计、电路选择、仪器选择等方面知识，滑动变阻器的选取作为历来物理实验教学的难点，也是一项理论知识结合实践经验的重要过程，是学生应该掌握的基本技能，也是教学中的难点。滑动变阻器的选用应当出于保护有效、调节方便的原则，同时注意到闭合开关前，滑片应置于阻值最大處，逐步缩小选择范围，剔除不合要求的选项。这样，选择合理的滑动变阻器就是一个水到渠成的过程。endprint