滑動變阻器的限流式和分壓式接法(一)滑動變阻器在電路中的兩種接法:通過改變變阻器內(nèi)阻來改變電路中的電壓,以控制電路中的電壓一一限流式;如圖1所示,當滑動頭P從右端向左聯(lián)通過程,滑動變阻器內(nèi)阻逐步減少,電路中的電壓逐步減小,變阻器起控制電路電壓作用。注意:實驗開始時應(yīng)使滑動變阻器連入電路的內(nèi)阻最大。通過變阻器改變阻值來改變用家電兩端的電流,起調(diào)壓器的作用一一分壓式。如圖2所示,內(nèi)阻R與變阻器一側(cè)內(nèi)阻并聯(lián),用家電與右側(cè)內(nèi)阻的電流相等,R兩端電流,實現(xiàn)調(diào)制電流作用。(二)兩種電路的特性及選定:11限流式接法電流范圍:Rp(上式中:R為了用家電的內(nèi)阻,Fp為了滑動變阻器的全內(nèi)阻。)可見:限流電路的調(diào)節(jié)范圍與Rp有關(guān)。在電源電流U和用家電內(nèi)阻R一定時,Rp越大,用家電上電流和電壓的調(diào)節(jié)范圍也越大;當RpR小得多時,用家電上的電流和電壓的調(diào)節(jié)范圍都很小。分壓式接法電流范圍:0?U可見:分壓式接法的電流和電壓的調(diào)節(jié)范圍與滑動變阻器Rp無關(guān)。兩種電路的比擬:分壓電路的電壓和電流調(diào)節(jié)范圍都小于限流電路的調(diào)節(jié)范圍。在電源滑動變阻器和用家電一定的條件下,限流電路消耗的電能大于分壓電路消耗的電能。因為限流式電路能節(jié)約能源,通常情況下優(yōu)先選擇限流式接法(以提高電路效率)但在以下幾種情況下,必須選擇分壓式聯(lián)接形式:明晰要求某局部電路的電流從零開始改變;例:測定小燈泡的伏安特點曲線。
假定采用限流接法,電路中的最小電壓仍超過用家電的額定電壓。分壓式接法例:用伏安法測金屬內(nèi)阻(約為了5Q)的值,電壓表電阻為了1Q,阻值為了0。6A,電流表電阻為了幾kQ,阻值為了3V,電源電動勢為了9V,滑動變阻器的電阻為了0?6Q,額定電壓為了5A,試畫出檢測R(的原理圖。4。幾點說明:對實驗器材和裝置的選擇,應(yīng)遵守的幾條主要原這么:平安性原這么確切性原這么便捷性原這么經(jīng)濟性原這么分壓電路中,在通過變阻器實際電壓大于變阻器額定電壓(或電流)的條件下,盡量選用變阻器總電阻小的變阻器做分壓電路使用。例:在采用分壓電路做實驗,提供滑動變阻器有:滑動變阻器A,電阻范圍0?20Q,額定電壓2。0A;滑動變阻器B,電阻范圍0?200Q,額定電壓1。0A,按照其它實驗儀器的尺寸和實驗須要,假定兩個變阻器都滿足電壓要求,這么以選滑動變阻器電阻較小的A為了好。(因為調(diào)節(jié)便捷)三、兩種聯(lián)接形式的選定(來自04)在負載電壓要求相同的情況下,限流電路中支路電壓比分壓電路中的支路電壓更小,所以限流電路中消耗的總功率較小,電源消耗的電能就較小,這說明限流具有節(jié)能的優(yōu)點。在實際電路設(shè)計時應(yīng)視實驗要求靈活選定分壓電路或限流電路。
假定實驗要求某局部電路的電流改變范圍較大。或要求某局部電路的電壓或電流從零開始連續(xù)可調(diào)。或要求多測幾組I、U數(shù)據(jù),這么必須將滑動變阻器接成份壓電路。例1:測定小燈泡“6V滑動變阻器的接法,3W的伏安特點曲線,要求實驗中燈泡兩端的電流從零開始連續(xù)可調(diào)。供選擇的器材有:電流表V,(阻值6V,電阻20kD,),電壓表A。(阻值3A,電阻0。2Q),電壓表A,(阻值0。6A,電阻lfl),變阻器R,5A)滑動變阻器的接法,變阻器R,(0?),中學(xué)生電源E(6-8v)、開關(guān)及導(dǎo)線假定干。選擇出符合實驗要求的實驗器材并設(shè)計出實驗電路。剖析:不管是從題中要求燈泡兩端電流必須從零開始連續(xù)可調(diào)的角度考慮。還是從為了了最終能較確切畫出伏安特點曲線必須多測幾組I、U數(shù)據(jù)的角度考慮。限流電路都無法滿足要求,因而必須采用分壓電路。實驗電路如圖3所示。器材包含:電流表V,、電流表A,、變阻器R,、電源、開關(guān)及導(dǎo)線。假定實驗中要用小電阻的滑動變阻器控制大電阻負載。或則題中所給電源電動勢過大。雖然滑動變阻器電阻也較大。但總電壓大予負載的額定電壓值,或總電壓小于接入水表的阻值,此時的滑動變阻器也應(yīng)接成份壓式電路:假定負載阻值的額定電壓不清晰,為了平安起見。
通常也連成份壓電路。例2:為了了較確切地用伏安法測定一只電阻大概是3kn的內(nèi)阻,備用的器材有:A、直流電源,電流12V,電阻不計;B、電壓表,阻值6?3A,電阻20n;以毫安表,阻值5mA電阻200QE、滑動變阻器,電阻0?50Q;G電鍵及導(dǎo)線假定干。試設(shè)計出實驗電路。剖析:此題中,因為待測內(nèi)阻約為了3kQ。而滑動變阻器控制大電阻負載的情況。因而應(yīng)將滑動變阻器接成份壓電路。否這么難以調(diào)節(jié)負載內(nèi)阻兩端的電流及通過負載內(nèi)阻的電壓的有效改變而導(dǎo)致較大的碰巧偏差。設(shè)計電路如圖4所示(外接法及水表選定剖析略)。例3:用伏安法測一個內(nèi)阻Rx的電阻。提供器材有:待測內(nèi)阻Rx(約5knl、電壓表(03V,電阻)、微安表(0?,電阻100f1)、變阻器(0?20kfl)、穩(wěn)壓電源(輸出電流15V)。試設(shè)計出實驗電路。剖析:假定接成限流電路,電路中最小電壓:I?=E/R=15/(5+20)x10。A=0。6x10。A=600"A。小于微安表的阻值。因而,為了了電路平安必須將變阻器接成份壓電路,如圖通常說來,題目假定沒有分外的要求。因為限流電路具有節(jié)能的優(yōu)點。而且限流電路的聯(lián)接較為了簡便,這么優(yōu)先采用限流接電路中的總電壓。
因此圖2分壓電路消耗的電功率較大。所以,為了了節(jié)能和電路聯(lián)接的便捷。一般采用限流式接法。假定題目中要用較大電阻的滑動變阻器控制電阻較小的負載,在保證負載和水表平安的前提下,通常也將滑動變阻器接成限流電路。例4:在上述的圖2電路中,倘若Rx較小,呦大,這么在的過程中,因為Pa內(nèi)阻與接近Rx。因而在開始的很長一段距離上Rx的電流改變較小。而在P內(nèi)阻迅速接近而使Rx電流發(fā)生突變(即突然降低),甚或不易控制,所以此種情況下應(yīng)把滑動變阻器接成限流電路。可見。如假定著力把握了分壓與限流接法的電路特性和電路選擇原這么,有關(guān)滑動變阻器的聯(lián)接問題就可迎刃而解了。接法選擇(來自06)滑動變阻器一般選用限流接法,但在以下三種情況下,必須選擇分壓接法[例」用伏安法測金屬內(nèi)阻Rx(約為了5)的電阻,電壓表電阻為了1阻值為了0。6,電流表電阻為了幾千歐,阻值為了3V,電源電動勢為了9V,滑動變阻器的電阻為了0:額定電壓為了5,試畫出檢測內(nèi)阻的原理圖。剖析與解答變阻器內(nèi)阻遠大于被測內(nèi)阻或電路中串聯(lián)的其它內(nèi)阻電阻時,采用分壓接法。因為采用限流接法時,負載的電流改變范圍為了RRX。所以此種接法,負載的電流變化極小,變阻器起不到改變負載電流(或電壓)的作用。
所以此時一定采用分壓接法。(3)問題要求回路中某局部電路,電流從零開始連續(xù)改變。其實滑動變阻器采用分壓接法能夠滿足要求在兩種接法都能滿足的情況下,應(yīng)采用限流接法。因為分壓接法比限流接法多接通一條大道假如使用相同的變阻器在抵達相同要求時,分壓接法消耗的電功率總比限流接法大些,這局部浪費的電功率應(yīng)越小越理想。滑動變阻器兩種聯(lián)接形式的選擇原這么滑動變阻器是熱學(xué)實驗中用的器材,它在電路中的聯(lián)接式是學(xué)校化學(xué)實驗教學(xué)的難點也是歷年中考的一個重要考點滑動變阻器在電路中的聯(lián)接方有兩種,一種是限流式接法(如1a),另一種是分壓式接法(如1b)。下面我們對滑動變阻器兩種聯(lián)接形式進行剖析。兩種聯(lián)接方法的區(qū)別假定AEW端電流為了R2RiRxRRx因為RxRx,所以IiI2,因而PP2,即限流式電路節(jié)約電能。RiRx用家電Rx分得電流改變范圍不同限流式電路用家電Rx分得電流Ux的改變范圍為了不能從零開始改變。分壓式電路用家電Rx分得電流Ux的改變范圍為了0:U。可見用家電分得電流改變范圍較大,且可從零開始改變。兩種聯(lián)接形式的選擇原這么(1)節(jié)能優(yōu)先的原這么在實驗中,假如遇到滑動變阻器以限流形式或分壓方法聯(lián)接成電路均可的情況時能,應(yīng)先考慮限流形式。
比如在高中中學(xué)生實驗“測金屬的內(nèi)阻率〞中,待測金屬絲的內(nèi)阻大概為了10,所提供的滑動變阻器內(nèi)阻為了50,待測內(nèi)阻大于滑動變阻器的內(nèi)阻,采用限流或分壓兩種形式的電路對通過Rx的電壓均有顯著的控制做用因而,兩種聯(lián)接形式連入電路均可。并且,上面剖析過,限流形式比分壓方法更節(jié)能,所以應(yīng)優(yōu)先考慮限流形式。只有當被測內(nèi)阻遠小于滑動變阻器內(nèi)阻時,雖然滑動變阻器滑動觸頭從一端滑至另一端兩端電流和流入Rx的電壓改變?nèi)詷O小,滑動變阻器的限流作用不顯著,這時滑動變阻器只能采用分壓式接法。保護用家電的原這么化學(xué)實驗首先要保證電路中各類用家電的平安,當題目所提供的儀器,如水表阻值或內(nèi)阻的最大容許值不夠時限流式接法不能保證電路中各類元件的平安工作,此時應(yīng)當采用分壓式接法。現(xiàn)以1997年中考題為了例進行剖析。[例1]某電流表的電阻在20k50k之間,現(xiàn)要檢測其電阻,實驗室提供以下可選用的器材:待測電流表V(阻值3V),電壓表(阻值200A),電壓表2(阻值5mA),電壓表(阻值0。6),滑動變阻器R(最大電阻1k),電源E(電動勢4V),電鍵K,為了了盡量減少偏差,要求測多組數(shù)據(jù)。
試畫出符合要求的實驗電路圖。此題假如采用限流式接法,被測電流表與滑動變阻器串聯(lián),加在電流表上的最小電流為了ERx3。8V,已超R0Rx過電流表的阻值,將毀壞水表,故應(yīng)當采用分壓式接法。適宜性原這么倘若題目對實驗有愈發(fā)要求,這么應(yīng)在保證用家電平安的前提下,依照題目的要求選擇適合的聯(lián)接形式。現(xiàn)以1993年中考題為了例進行剖析。[例2]將阻值為了100(1A流表加裝成阻值為了1mA勺電壓表,并用一標準電壓表與加裝后的電壓表串聯(lián),對它進行校正(核實),加裝及校正所用器材的實物圖(略)(其中標準電壓表事先已與一固定內(nèi)阻串聯(lián),以防燒表),校正時要求通過電壓表的電壓,因為限流形式比分壓方法節(jié)