初中物理中因滑动变阻器引起的电路动态分析

姜娜娜

【摘要】滑动变阻器是中学物理中常用的一种电学元件．本文基于初中物理中因滑动变阻器引起的电路动态分析，发现滑动变阻器在电路中扮演着重要的角色，能够调节电路中的电流和电压，并分析滑动变阻器在日常生活中的应用．

【关键词】初中物理；滑动变阻器；电路分析

在初中物理课程中，滑动变阻器是一种常见的实验设备，广泛应用于电学实验中［1］．滑动变阻器是通过改变它的电阻丝的长度来改变接入回路的阻值的电学元件，从而影响电路中的电流和电压．电路动态變化是初中物理教学中的一个重要内容，滑动变阻器在这一过程中扮演着关键的角色［2］．

1  因滑动变阻器引起的电表示数变化分析

例1  如图1所示，电源电压恒定不变，闭合开关S后，当把滑动变阻器R2的滑片由右向中点处滑动过程中，下列选项正确的是（  ）

（A）电压表示数不变，电流表A1示数不变.

（B）电压表示数变大，电流表A2示数变大.

（C）电压表示数不变，两个电流表示数的差变大.

（D）电压表示数不变，电压表与电流表A2示数的比值不变.

解析  开关S闭合后，定值电阻与变阻器并联，电流表A1测量通过定值电阻的电流，电流表A2测量干路中电流．电压表测量并联电路电压，其示数等于电源电压，在整个过程中示数不变故（B）错误．定值电阻所在支路两端电压不变，电阻不变，故通过定值电阻的电流不变．变阻器R2的滑片由右向中点滑动时，它连入电路的电阻减小，两端电压不会发生改变，所以通过它的电流就会变大，干路中的电流逐渐变大．虽然两个电流表的示数均变大，但二者的差等于定值电阻中的电流．故（A）（C）正确.电压表示数与电流表A2示数的比，为电路总电压与总电流的比，等于电路总电阻．因为变阻器连入电路的阻值发生了变化，故电路总电阻是变化的．故（D）错误．

点评  滑动变阻器接入电路的电阻变化，会引起回路中的电流变化，本题中，R1与R2并联，电流表A1测量通过定值电阻R1的电流，电流表A2测量干路中电流，电压表测量电源电压，认清电路结构，结合滑动变阻器阻值的变化很快会得出结果［3］．

2  滑动变阻器和开关共同影响的电路动态分析

例2  如图2所示，电源电压恒定不变，R2为滑动变阻器，而R1和R3均为定值电阻．下列选项正确的是（  ）

（A）闭合S，断开S1和S2，让P缓慢向右滑动，A表示数变小，V表示数变小.

（B）先闭合S，断开S1、S2，保持P在a处不动，再闭合S2后，A表和V表示数均不变.

（C）先闭合S，断开S1、S2，保持P在a处不动，再闭合S2后，A表和V表示数将变大.

（D）先闭合S，断开S1、S2，将P移至变阻器最右端b，再闭合S1后，A表和V表均仍有示数.

解析  闭合S，断开S1、S2，R2和R3串联，电压表测量的是R3两端的电压，而电流表测量的则是干路中的电流，当把滑动变阻器的滑片向右移动时，其电阻逐渐变大，干路中的电流逐渐减小，电流表示数逐渐减小，R3两端的电压逐渐减小，电压表示数逐渐变小，故（A）正确；先闭合S，断开S1、S2，保持P在a处不动，此时滑动变阻器的电阻为零，只有电阻R3工作，电压表测量电源电压，电流表测量电路的电流，再闭合S2后，定值电阻R1被短路，此时仍然只有电阻R3工作，所以电流表A和电压表V示数均不变，故（B）正确，（C）错误；闭合S，断开S1、S2，将P移至滑动变阻器最右端b，此时R2和R3串联，电压表测量定值电阻R3两端的电压，电流表测量电路的电流，再闭合S1后，定值电阻R3和电压表都被短路，电压表示数变为零，此时只有电阻R2工作，电路的总电阻逐渐变小，电路的电流逐渐变大，电流表的示数逐渐变大，故（D）错误．

点评  开关S用来控制整个电路，开关S1、S2的作用是改变电路结构，在不同的电路中，改变滑动变阻器的阻值，分析回路电流的变化，进而得到电表示数的变化［4］．

3  电路动态分析的实际应用

例3  如图3所示的装置是一种自动测定油箱中油量的简易装置，R2为滑动变阻器，工作过程中浮标通过杠杆带动金属片从R2的一端滑动到另一端．

（1）当向油箱里加油时，R2两端的电压会    （填“变大”“变小”或“不变”）；

（2）如图4所示为原电表的刻度盘，现要在该刻度盘上标注对应的油量值，则表示油量为0的刻度线应在刻度盘的    （填“最左边”“中间某位置”或“最右边”）；

（3）若电路的保护电阻R1损坏，维修人员替换时误用了一个较大的电阻，则会导致油量表的测量结果    （填“偏大”或“偏小”）．

解析  （1）由图3可知，油量表与R1、R2组成了一个串联电路，可知，油量表是由电流表改装而成的；当往油箱中加油的过程中，浮球逐渐上升，R2的滑片下降，接入电路的阻值会逐渐变大，回路中的总电阻不断变大，回路中电流逐渐变小，定值电阻R1两端的电压变小，根据串联电路的电压特点可知，滑动变阻器R2两端的电压将不断变大．

（2）由图3可知，油量表串联在电路中，故油量表是由电流表改装的；由I=UR1+R2可知，油量为0时，电路中的总电阻最小，电流最大，所以油量为0的刻度线应在刻度盘的最右边；并且油量表的刻度是不均匀的．

（3）由第（2）问可知，当向油箱中加油时，电路中电流变小，即油量表示数变小；若电路的保护电阻R1损坏，替换时误用了一个较大的电阻，则当浮标在同一位置时，电路中的总电阻变大，电流变小，油量表示数变小，所以会导致油量表的测量结果偏大．

点评  本题是典型的因滑动变阻器阻值引起的电路动态变化的应用．当油箱中的油增多时，浮球上升，在杠杆的作用下滑片下降，滑动变阻器连入电路中的阻值变大，电路中的总电阻变大，电路中电流变小，根据电流表示数可间接反映油量．

4  结语

综上所述，滑动变阻器在初中物理中起着至关重要的作用．通过深入探讨滑动变阻器对电路的影响以及对其引起的电路动态变化的应用，有助于学生更好地理解和掌握初中物理知识．希望本文的研究内容能为初中物理教学提供一定的帮助和支持［5］．

参考文献：

［1］陆建召.初中物理动态电路题型的分析与破解［J］.新课程导学，2022（05）：76-77.

［2］于良永.初中物理动态电路中常见错误分析与解答［J］.数理化解题研究，2017（26）：63-64.

［3］汪雄海.初中物理动态电路问题分类解析［J］.中学教学参考，2014（11）：74.

［4］许小敏.化繁为简，深入浅出——以初中物理动态电路的简化与分析为例［J］.物理教学探讨，2015，33（08）：36-38+40.

［5］徐俐.初中物理动态电路分析——以静制动［J］.数理化学习（初中版），2023（08）：51-53.