如何求滑動(dòng)變阻器的取值范圍_王濱齊

1、中 考 月 刊在初中物理電學(xué)的學(xué)習(xí)中，有一類習(xí)題經(jīng)常要求確定接入電路中滑動(dòng)變阻器的取值范圍.滑動(dòng)變阻器在電路中的作用主要是通過(guò)改變連入電路的電阻，進(jìn)而改變電路中的電壓和電流，其次是保護(hù)電路.滑動(dòng)變阻器保護(hù)電路，受到用電器規(guī)格及電流表或電壓表量程的限制，于是，要求滑動(dòng)變阻器接入電路中的電阻必須控制在一定的范圍內(nèi)，使電路中的電表、用電器等元件不會(huì)因超過(guò)量程而損壞.此類問(wèn)題具有較強(qiáng)的綜合性、邏輯性，需要同時(shí)考慮諸多因素，因此成為電學(xué)學(xué)習(xí)的一個(gè)難點(diǎn).同學(xué)們?cè)诮鉀Q此類問(wèn)題時(shí)，經(jīng)常感到無(wú)從下手，或者因考慮不周，思維片面而造成錯(cuò)解.下面筆者對(duì)此問(wèn)題進(jìn)行歸類分析，希望能對(duì)你有所幫助.影響滑動(dòng)變阻器取值范圍的限

2、制一般有四個(gè)：滑動(dòng)變阻器最大阻值及允許通過(guò)的最大電流、電流表量程、電壓表量程、小燈泡額定電壓及額定電流.一、 用電器與滑動(dòng)變阻器串聯(lián)此種情況有兩種電路模式： 如圖a和圖b.圖a圖b比較模式a和模式b可知它們的相同之處： 都是定值電阻與滑動(dòng)變阻器串聯(lián)；不同之處：電壓表是測(cè)定值電阻兩端電壓還是滑動(dòng)變阻器兩端電壓.在圖a中，當(dāng)滑片p移動(dòng)時(shí)，電壓表與電流表的示數(shù)變化趨勢(shì)相同，并且當(dāng)一只電表的示數(shù)達(dá)到最大（或最?。┲禃r(shí)，另一只電表的示數(shù)也相應(yīng)達(dá)到某一最大（或最?。┲?若將圖a中的電壓表改測(cè)滑動(dòng)變阻器兩端的電壓，如圖b所示，則電壓表與電流表的示數(shù)變化趨勢(shì)相反，即當(dāng)一只電表的示數(shù)達(dá)到最大（或最小）值時(shí)，另一

3、只電表的示數(shù)相應(yīng)達(dá)到最?。ɑ蜃畲螅┲?理解這兩種電路模式，可使解題速度與準(zhǔn)確率大大提高.例1.如圖1所示的電路中， 電源電壓u=6v且保持不變，燈泡電阻為8，r是標(biāo)有“20 1a”字樣的滑動(dòng)變阻器，電流表的如何求滑 動(dòng) 變 阻 器的取值范圍王濱齊 張松梅重點(diǎn)解析82 0 1 4 . 1 - 2量程為00.6a,電壓表的量程為03v,為保證兩電表都安全使用，滑動(dòng)變阻器接入電路阻值的變化范圍是多少?錯(cuò)解：s閉合后，燈l與r串聯(lián)，電流相等.由于電流表允許通過(guò)的最大電流是0.6a，由歐姆定律i=u/r可知，r總最小時(shí)，i最大，r總=u/i=6v/0.6a=10， 而串聯(lián)電路中r總=rl+r故有 變阻器

4、的最小電阻值rmin=r總rl=10-8=2.所以，滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值范圍是220.分析：造成上述解法錯(cuò)誤的原因是認(rèn)為電流表可以達(dá)到最大量程0.6a， 其實(shí)這是錯(cuò)誤的，當(dāng)電流表示數(shù)為0.6a時(shí)，電壓表的示數(shù)應(yīng)該為ul0.6a84.8v3v，此時(shí)電壓表就會(huì)燒壞，所以這種情況下應(yīng)該以電壓表的量程為準(zhǔn).正解：當(dāng)電壓表示數(shù)為3v時(shí)，電路中電流達(dá)到最大值，此時(shí)滑動(dòng)變阻器分壓也為3v，根據(jù)分壓公式ul/ur=rl/r，可知，rmin=8.因此，滑動(dòng)變阻器阻值變化范圍是820.錦囊妙計(jì)：此電路屬于圖a模式，滑動(dòng)變阻器取最小值時(shí)電流表和電壓表的示數(shù)最大，所以要綜合考慮電流表和電壓表所選的量程， 以它們所

5、給的量程為已知條件，確定滑動(dòng)變阻器的最小值.至于滑動(dòng)變阻器的最大值即滑動(dòng)變阻器能夠接入電路的最大阻值.例2.標(biāo)有“4v 1 w”的小燈泡和 “201a”的滑動(dòng)變阻器,連接在如圖2所示的電路中， 已知電源電壓為6v， 電流表量程為“00.6a”，電壓表量程為“03v”.為確保電路安全，閉合開關(guān)時(shí)，滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值應(yīng)控制在什么范圍內(nèi)？(不考慮溫度對(duì)電阻的影響)錯(cuò)解：由于電流表最大量程是0.6a，電壓表的最大量程是3v， 根據(jù)歐姆定律i=u/r,得，r滑最小時(shí)，i最大，所以滑動(dòng)變阻器的最小值為r滑=u/i=3v/0.6a=5，因此，滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值范圍是520.分析：錯(cuò)誤原因在哪兒呢

6、？ 原來(lái)本題中有兩個(gè)容易被忽略的條件：一個(gè)是“4v 1w”的小燈泡正常發(fā)光時(shí)的電流是i=p/u=1w/4v=0.25a0.6a，在上述題解中只考慮了電流表的量程，而沒有考慮電路中的電流是否能達(dá)到最大電流0.6a， 為保證小燈泡的安全，電路中電流最大只能是0.25a，而不是0.6a.另一個(gè)被忽略的條件是：電壓表并聯(lián)在滑動(dòng)變阻器兩端，滑動(dòng)變阻器能夠接入的最大阻值是由電壓表的最大量程3v決定的.根據(jù)分壓公式ul/ur=rl/r，可知，當(dāng)電壓表示數(shù)為3v時(shí)，滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值為16.正解：當(dāng)小燈泡正常發(fā)光時(shí)，電路中的電流達(dá)到最大.此時(shí)根據(jù)歐姆定律i=u/r,可知，r總=u總/i=6v/0.25a

7、=24， 所以滑動(dòng)變阻 器 接 入 電 路 的 最 小 值rmin=r總rl=2416=8； 當(dāng)電壓表示數(shù)為3v時(shí)，滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值為最大值，根據(jù)分責(zé)任編輯: 楊林圖1圖29中 考 月 刊壓公式ul/ur=rl/r，可知，rmax=rl=16.因此， 滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值范圍為816.錦囊妙計(jì)：此電路屬于圖b模式，如果給滑動(dòng)變阻器并聯(lián)一個(gè)電壓表， 則應(yīng)考慮電壓表的所選量程， 以所選量程為已知條件， 再結(jié)合其它條件可求出滑動(dòng)變阻器接入電路的最大值.二、 用電器與滑動(dòng)變阻器并聯(lián)例3 .在如圖3所示的電路中，電阻r112，r2為020的變阻器， 合上開關(guān)后， 電壓表的示數(shù)為6v， 如果a

8、表的量程為03a，a1表的量程為00.6a，為了不使電表?yè)p壞， 滑動(dòng)變阻器連入電路的阻值應(yīng)在什么范圍？錯(cuò)解：設(shè)通過(guò)兩電流表a、a1的電流均達(dá)到其量程，則通過(guò)變阻器的電流為i2=ii1=3a0.6a=2.4a.r2接入電路的最小阻值為r2u/ i2=6v/2.4a=2.5.分析：錯(cuò)解的原因是認(rèn)為通過(guò)兩電流表的電流都能達(dá)到最大量程， 實(shí)際上電流表a1的示數(shù)i1=u/r1=6v/12=0.5a，因此a1的示數(shù)不變，達(dá)不到最大量程.變阻器r2的滑片移動(dòng)時(shí)，只能改變r(jià)2中電流的大小， 故本題只要考慮通過(guò)a表的電流不超過(guò)3a即可.正解：電流表a1的示數(shù)i1=u/r1=6v/12=0.5a，根據(jù)并聯(lián)電路的特點(diǎn)，則i=i1+u/r2=0.5a+6v/r23a.解得r22.4， 所以滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值范圍為2.420.錦囊妙計(jì)：兩用電器并聯(lián)時(shí)，各支路的電流表不一定都能達(dá)到量程， 只要考慮干路的電流表達(dá)到量程即可.從上述三例