滑动变阻器的正确连接方法

发表于 2019-10-23 09:02:33 收藏 已收藏
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滑动变阻器的正确连接方法

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滑动变阻器的正确连接方法

简单记忆:“一上一下”

即使用滑动变阻器的金属片所在的金属杆上的两个接线柱中的任一个,即一上;

使用连着电阻丝两头的两个接线柱中的一个,即一下

但如果题目中有要求,滑片向哪移动时电阻增大或减小,应注意下面那个接线柱的接法,如果使电阻增大的话,滑片应该离下面那个接线柱越远。

一、限流式连接方式的特点

滑动变阻器用作限流时,其连接如图1所示。它是把滑动变阻器串联在电路中,用以控制或调节电路中的电流。使用时,连接滑动变阻器的导线应分别接金属杆一端和电阻线圈一端的接线柱。此电路中,待测电阻Rx两端电压的调节范围约为E·Rx/(R+Rx)和E之间。

滑动变阻器

二、分压式连接方式的特点

滑动变阻器用作分压时,其连接如图2所示。它是从滑动变阻器上分出一部电压在待测电阻上。其优点是当它的滑动触头从a端向b端滑动时,待测电阻Rx上可分得从零开始连续变化的所需电压(限流式不能),电压的调节范围是0和E之间,比用作限流时调节范围要大。

滑动变阻器

三、两种连接方式的选取

在负载电流要求相同的情况下,限流电路中干路电流比分压电路中的干路电流更小,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取分压电路或限流电路。

(一)分压电路的选取

1.若实验要求某部分电路的电压变化范围较大,或要求某部分电路的电流或电压从零开始连续可调,或要求多测几组I、U数据,则必须将滑动变阻器接成分压电路。

例1 测定小灯泡“6V,3W”的伏安特性曲线,要求实验中灯泡两端的电压从零开始连续可调。供选择的器材有:电压表V1(量程6V,内阻20kΩ),电流表A1(量程3A,内阻0.2Ω),电流表A2(量程0.6A,内阻1Ω),变阻器R1( 0~100Ω,0.5A),变阻器R2(0~20Ω,0.2A),学生电源E(6~8V)、开关及导线若干。选择出符合实验要求的实验器材并设计出实验电路。

分析:不管是从题中要求灯泡两端电压必须从零开始连续可调的角度考虑,还是从为了最终能较准确画出伏安特性曲线必须多测几组I、U数据的角度考虑,限流电路都难以满足要求,因此必须采用分压电路。实验电路如图3所示。

滑动变阻器

器材包括:电压表V1、电流表A2、变阻器R2、电源、开关及导线。

若实验中要用小阻值的滑动变阻器控制大阻值负载,或者题中所给电源电动势过大,尽管滑动变阻器阻值也较大,但总电流大于负载的额定电流值,或总电流大于接入电表的量程,此时的滑动变阻器也应接成分压式电路; 若负载电阻的额定电流不清楚,为安全起见,一般也连成分压电路。

例2 为了较准确地用伏安法测定一只阻值大约是3kΩ的电阻,备用的器材有:A.直流电源,电压12V,内阻不计;B.电压表,量程0~3~15V,内阻10kΩ;C.电流表,量程0~0.6~3A,内阻20Ω;D.毫安表,量程5mA,内阻200Ω;E、滑动变阻器,阻值0~50Ω; G、电键及导线若干。试设计出实验电路。

分析:本题中,由于待测电阻约为3kΩ,而滑动变阻器控制大阻值负载的情况,因此应将滑动变阻器接成分压电路,否则无法调节负载电阻两端的电压及通过负载电阻的电流的有效变化而造成较大的偶然误差。设计电路如图4所示( 外接法及电表选取分析略) 。

滑动变阻器

例3 用伏安法测一个电阻Rx的阻值。提供器材有:待测电阻Rx(约5kΩ)、电压表(0~3V,内阻100kΩ)、微安表(0~500μA,内阻100Ω)、变阻器(0~20kΩ)、稳压电源(输出电压15V)。试设计出实验电路。

分析:若接成限流电路,电路中最小电流:Imin=E/R=15/(5+20)×103A=0.6×10- 3A=600μA,大于微安表的量程。因此,为了电路安全必须将变阻器接成分压电路,如图2所示。

(二)限流电路的选取

1.一般说来,题目若没有特别的要求,由于限流电路具有节能的优点,并且限流电路的连接较为简便,则优先采用限流接法。由图1和图2不难看出,若用电器正常工作,图2电路中的总电流必然大于图1电路中的总电流,因而图2分压电路消耗的电功率较大。所以,为了节能和电路连接的方便,通常采用限流式接法。

2.若题目中要用较大阻值的滑动变阻器控制阻值较小的负载,在保证负载和电表安全的前提下,一般也将滑动变阻器接成限流电路。

例4 在上述的图2电路中,如果Rx较小,R较大,那么在P由a滑到b的过程中,由于Pa电阻与Rx并联的电阻较接近Rx,因此在开始的很长一段距离上Rx上的电压变化较小,而在P接近b端时,因并联值与P电阻迅速接近而使Rx上电压发生突变(即突然增加),故此不易控制,所以此种情况下应把滑动变阻器接成限流电路。

可见,如若切实掌握了分压与限流接法的电路特点和电路选择原则,有关滑动变阻器的连接问题就可迎刃而解了。

滑动变阻器在电路中可以作限流器用,也可以作分压器用。在确保安全的条件下,如何选用这两种不同的形式,是由电路中的需要来决定的。

限流式接法:

①待测电阻接近滑动变阻器电阻(也可选用分压式接法)。

②简化电路,节约能源。所以一般情况下能用限流电路的尽量用限流

滑动变阻器

分压式

以下情况必须使用分压式接法:

①待测电阻远大于或远小于滑动变阻器电阻。

②实验要求待测用电器电流及其两端电压可以由0开始连续变化(例如测小灯泡的伏安特性曲线)。

③实验要求待测用电器电流及其两端电压可变范围较大。

④采用限流式接法时,无论如何调节变阻器,电流、电压都大于对应电表的量程。

高中阶段,对分压和限流的考察比较多,当选择分压电路时,如果题目中出现多个滑动变阻器可选择,则一定选范围小的那个。

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