都是变阻器惹的祸

摘 要：变阻器贯穿于初中物理电学教学，正是由于变阻器的存在，才有了动态电路的范围设置问题.文章以动态电路中范围设定问题为基础，通过列举试题拓展分析理想电源和小灯泡电功率范围的设定问题.

关键词：变阻器；动态电路；范围设定

中图分类号：G632 文献标识码：A 文章编号：1008-0333（2023）26-0104-03

作者简介：马宏志（1981.6-），男，江苏省南通人，本科，中学一级教师，从事初中物理教学研究.

变阻器贯穿整个初中电学学习过程，正是由于变阻器的存在，使得恒压电路中电阻发生变化，进而使电路中不同电阻（或用电器）的电流、电功、电功率发生动态变化，形成动态电路[1].动态电路中有一种题型是范围设定问题.文章以一道探究“通过导体的电流与电压、电阻的关系”试题为例，分析动态电路中范围设定问题，并以此为基础，拓展分析理想电源中不同范围设计及小灯泡电功率范围设定问题.

例题 如图1是某小组同学准备探究“通过导体的电流与电压、电阻的关系”的实验电路，实验器材：干电池2节，变阻器（20 Ω，1 A）、电流表、电压表、开关各一个，不同阻值的定值电阻及导线若干.

为了验证“电压一定时，电流与电阻成反比”规律，该小组同学选择了5 Ω、10 Ω、20 Ω的定值电阻，准备分别接入图1电路，测量电流进行探究，有同学提议：既然探究时需要保持电阻两端电压不变，图1中可以不用连接变阻器和电压表.他们按照提议分别将三只电阻由小到大接入电路，闭合开关后，电流表示数分别为0.42 A，0.24 A，0.13 A，发现无法验证.于是他们计划仍按图1进行探究，分析测量数据后，选定准备加在电阻两端的电压值U，为确保完成验证，则这个电压值U的范围为（ ）.

A.1.5 V＜U≤3 V B.1.3 V＜U＜2.1 V

C.1.3 V＜U≤2.6 VD.2.1 V＜U＜2.6 V

解析 在探究“电压一定时，电流与电阻成反比”规律时，应该控制电阻R两端电压不变，利用电源电压为定值，直接更换不同电阻进行实验时记录实验数据如表1所示，从表中数据可以发现，在更换电阻阻值越来越大时，其两端电压越来越大，由于电源电压为定值，实验电阻电压越来越大的原因可能是存在另一个隐形电阻与实验电阻串联，根据串联电路分压原理可以解释电阻越大电压越大的原因.

变阻器贯穿整个电学学习过程，解决由变阻器衍生出的范围设定问题的关键在于根据电路设定条件、电表范围、变阻器电阻变化等，结合电学规律对范围设定進行科学界定，进而解决与范围设定相关的更多电学问题.

参考文献：

［1］鲁斌.恒定电路中电压变化量与电流变化量之比问题的一般解法［J］.物理通报，2016（05）：108-109.

［责任编辑：李 璟］