滑动变阻器的限流式和分压式接法(一)滑动变阻器在电路中的两种接法:通过改变变阻器内阻来改变电路中的电压,以控制电路中的电压一一限流式;如图1所示,当滑动头P从右端向左联通过程,滑动变阻器内阻逐步减少,电路中的电压逐步减小,变阻器起控制电路电压作用。注意:实验开始时应使滑动变阻器连入电路的内阻最大。通过变阻器改变阻值来改变用家电两端的电流,起调压器的作用一一分压式。如图2所示,内阻R与变阻器一侧内阻并联,用家电与右侧内阻的电流相等,R两端电流,实现调制电流作用。(二)两种电路的特性及选定:11限流式接法电流范围:Rp(上式中:R为了用家电的内阻,Fp为了滑动变阻器的全内阻。)可见:限流电路的调节范围与Rp有关。在电源电流U和用家电内阻R一定时,Rp越大,用家电上电流和电压的调节范围也越大;当RpR小得多时,用家电上的电流和电压的调节范围都很小。分压式接法电流范围:0〜U可见:分压式接法的电流和电压的调节范围与滑动变阻器Rp无关。两种电路的比拟:分压电路的电压和电流调节范围都小于限流电路的调节范围。在电源滑动变阻器和用家电一定的条件下,限流电路消耗的电能大于分压电路消耗的电能。因为限流式电路能节约能源,通常情况下优先选择限流式接法(以提高电路效率)但在以下几种情况下,必须选择分压式联接形式:明晰要求某局部电路的电流从零开始改变;例:测定小灯泡的伏安特点曲线。
假定采用限流接法,电路中的最小电压仍超过用家电的额定电压。分压式接法例:用伏安法测金属内阻(约为了5Q)的值,电压表电阻为了1Q,阻值为了0。6A,电流表电阻为了几kQ,阻值为了3V,电源电动势为了9V,滑动变阻器的电阻为了0〜6Q,额定电压为了5A,试画出检测R(的原理图。4。几点说明:对实验器材和装置的选择,应遵守的几条主要原这么:平安性原这么确切性原这么便捷性原这么经济性原这么分压电路中,在通过变阻器实际电压大于变阻器额定电压(或电流)的条件下,尽量选用变阻器总电阻小的变阻器做分压电路使用。例:在采用分压电路做实验,提供滑动变阻器有:滑动变阻器A,电阻范围0〜20Q,额定电压2。0A;滑动变阻器B,电阻范围0〜200Q,额定电压1。0A,按照其它实验仪器的尺寸和实验须要,假定两个变阻器都满足电压要求,这么以选滑动变阻器电阻较小的A为了好。(因为调节便捷)三、两种联接形式的选定(来自04)在负载电压要求相同的情况下,限流电路中支路电压比分压电路中的支路电压更小,所以限流电路中消耗的总功率较小,电源消耗的电能就较小,这说明限流具有节能的优点。在实际电路设计时应视实验要求灵活选定分压电路或限流电路。
假定实验要求某局部电路的电流改变范围较大。或要求某局部电路的电压或电流从零开始连续可调。或要求多测几组I、U数据,这么必须将滑动变阻器接成份压电路。例1:测定小灯泡“6V滑动变阻器的接法,3W的伏安特点曲线,要求实验中灯泡两端的电流从零开始连续可调。供选择的器材有:电流表V,(阻值6V,电阻20kD,),电压表A。(阻值3A,电阻0。2Q),电压表A,(阻值0。6A,电阻lfl),变阻器R,5A)滑动变阻器的接法,变阻器R,(0〜),中学生电源E(6-8v)、开关及导线假定干。选择出符合实验要求的实验器材并设计出实验电路。剖析:不管是从题中要求灯泡两端电流必须从零开始连续可调的角度考虑。还是从为了了最终能较确切画出伏安特点曲线必须多测几组I、U数据的角度考虑。限流电路都无法满足要求,因而必须采用分压电路。实验电路如图3所示。器材包含:电流表V,、电流表A,、变阻器R,、电源、开关及导线。假定实验中要用小电阻的滑动变阻器控制大电阻负载。或则题中所给电源电动势过大。虽然滑动变阻器电阻也较大。但总电压大予负载的额定电压值,或总电压小于接入水表的阻值,此时的滑动变阻器也应接成份压式电路:假定负载阻值的额定电压不清晰,为了平安起见。
通常也连成份压电路。例2:为了了较确切地用伏安法测定一只电阻大概是3kn的内阻,备用的器材有:A、直流电源,电流12V,电阻不计;B、电压表,阻值6〜3A,电阻20n;以毫安表,阻值5mA电阻200QE、滑动变阻器,电阻0〜50Q;G电键及导线假定干。试设计出实验电路。剖析:此题中,因为待测内阻约为了3kQ。而滑动变阻器控制大电阻负载的情况。因而应将滑动变阻器接成份压电路。否这么难以调节负载内阻两端的电流及通过负载内阻的电压的有效改变而导致较大的碰巧偏差。设计电路如图4所示(外接法及水表选定剖析略)。例3:用伏安法测一个内阻Rx的电阻。提供器材有:待测内阻Rx(约5knl、电压表(03V,电阻)、微安表(0〜,电阻100f1)、变阻器(0〜20kfl)、稳压电源(输出电流15V)。试设计出实验电路。剖析:假定接成限流电路,电路中最小电压:I?=E/R=15/(5+20)x10。A=0。6x10。A=600"A。小于微安表的阻值。因而,为了了电路平安必须将变阻器接成份压电路,如图通常说来,题目假定没有分外的要求。因为限流电路具有节能的优点。而且限流电路的联接较为了简便,这么优先采用限流接电路中的总电压。
因此图2分压电路消耗的电功率较大。所以,为了了节能和电路联接的便捷。一般采用限流式接法。假定题目中要用较大电阻的滑动变阻器控制电阻较小的负载,在保证负载和水表平安的前提下,通常也将滑动变阻器接成限流电路。例4:在上述的图2电路中,倘若Rx较小,呦大,这么在的过程中,因为Pa内阻与接近Rx。因而在开始的很长一段距离上Rx的电流改变较小。而在P内阻迅速接近而使Rx电流发生突变(即突然降低),甚或不易控制,所以此种情况下应把滑动变阻器接成限流电路。可见。如假定着力把握了分压与限流接法的电路特性和电路选择原这么,有关滑动变阻器的联接问题就可迎刃而解了。接法选择(来自06)滑动变阻器一般选用限流接法,但在以下三种情况下,必须选择分压接法[例」用伏安法测金属内阻Rx(约为了5)的电阻,电压表电阻为了1阻值为了0。6,电流表电阻为了几千欧,阻值为了3V,电源电动势为了9V,滑动变阻器的电阻为了0:额定电压为了5,试画出检测内阻的原理图。剖析与解答变阻器内阻远大于被测内阻或电路中串联的其它内阻电阻时,采用分压接法。因为采用限流接法时,负载的电流改变范围为了RRX。所以此种接法,负载的电流变化极小,变阻器起不到改变负载电流(或电压)的作用。
所以此时一定采用分压接法。(3)问题要求回路中某局部电路,电流从零开始连续改变。其实滑动变阻器采用分压接法能够满足要求在两种接法都能满足的情况下,应采用限流接法。因为分压接法比限流接法多接通一条大道假如使用相同的变阻器在抵达相同要求时,分压接法消耗的电功率总比限流接法大些,这局部浪费的电功率应越小越理想。滑动变阻器两种联接形式的选择原这么滑动变阻器是热学实验中用的器材,它在电路中的联接式是学校化学实验教学的难点也是历年中考的一个重要考点滑动变阻器在电路中的联接方有两种,一种是限流式接法(如1a),另一种是分压式接法(如1b)。下面我们对滑动变阻器两种联接形式进行剖析。两种联接方法的区别假定AEW端电流为了R2RiRxRRx因为RxRx,所以IiI2,因而PP2,即限流式电路节约电能。RiRx用家电Rx分得电流改变范围不同限流式电路用家电Rx分得电流Ux的改变范围为了不能从零开始改变。分压式电路用家电Rx分得电流Ux的改变范围为了0:U。可见用家电分得电流改变范围较大,且可从零开始改变。两种联接形式的选择原这么(1)节能优先的原这么在实验中,假如遇到滑动变阻器以限流形式或分压方法联接成电路均可的情况时能,应先考虑限流形式。
比如在高中中学生实验“测金属的内阻率〞中,待测金属丝的内阻大概为了10,所提供的滑动变阻器内阻为了50,待测内阻大于滑动变阻器的内阻,采用限流或分压两种形式的电路对通过Rx的电压均有显著的控制做用因而,两种联接形式连入电路均可。并且,上面剖析过,限流形式比分压方法更节能,所以应优先考虑限流形式。只有当被测内阻远小于滑动变阻器内阻时,虽然滑动变阻器滑动触头从一端滑至另一端两端电流和流入Rx的电压改变仍极小,滑动变阻器的限流作用不显著,这时滑动变阻器只能采用分压式接法。保护用家电的原这么化学实验首先要保证电路中各类用家电的平安,当题目所提供的仪器,如水表阻值或内阻的最大容许值不够时限流式接法不能保证电路中各类元件的平安工作,此时应当采用分压式接法。现以1997年中考题为了例进行剖析。[例1]某电流表的电阻在20k50k之间,现要检测其电阻,实验室提供以下可选用的器材:待测电流表V(阻值3V),电压表(阻值200A),电压表2(阻值5mA),电压表(阻值0。6),滑动变阻器R(最大电阻1k),电源E(电动势4V),电键K,为了了尽量减少偏差,要求测多组数据。
试画出符合要求的实验电路图。此题假如采用限流式接法,被测电流表与滑动变阻器串联,加在电流表上的最小电流为了ERx3。8V,已超R0Rx过电流表的阻值,将毁坏水表,故应当采用分压式接法。适宜性原这么倘若题目对实验有愈发要求,这么应在保证用家电平安的前提下,依照题目的要求选择适合的联接形式。现以1993年中考题为了例进行剖析。[例2]将阻值为了100(1A流表加装成阻值为了1mA勺电压表,并用一标准电压表与加装后的电压表串联,对它进行校正(核实),加装及校正所用器材的实物图(略)(其中标准电压表事先已与一固定内阻串联,以防烧表),校正时要求通过电压表的电压,因为限流形式比分压方法节