可视化“阻值”滑动变阻器的制作与应用

■河北省石家庄第十七中学高三(2)班 谢思雨

可视化“阻值”滑动变阻器的制作与应用

■河北省石家庄第十七中学高三(2)班 谢思雨

在电学实验中,为了达到保护电路、便于多次测量的目的,往往需要在电路中连接滑动变阻器,并且我们可以归纳总结出“一上一下、重点在下”,以及电路闭合前滑动变阻器接入电路部分的电阻应为最大等基本连接方法。然而电阻、电流是无法通过肉眼看到的,滑动变阻器阻值大小是如何变化的,接入电路后滑动变阻器究竟是哪部分电阻丝在发挥作用,很多同学会感觉难以理解,基于此,可以制作可视化“阻值”滑动变阻器,触摸滑动变阻器工作的真面目。

一、滑动变阻器的组成和工作原理

滑动变阻器主要由支架、金属滑片P、金属杆、瓷管,以及电阻丝五部分组成。其工作原理是通过滑动金属滑片P改变接入电路中的电阻丝的长度,从而实行改变电流的效果。

图1

二、可视化“阻值”滑动变阻器的制作

1.可视化“阻值”滑动变阻器的设想：当电流经过电阻丝时会产生热效应,而变温油墨的颜色是随着周围温度的变化而发生变化的,如果将滑动变阻器的电阻丝与变温油墨结合起来,则可以使得电阻丝的颜色显示出来,获得可视化的效果。

2.制作可视化“阻值”滑动变阻器所需的材料：刷漆小毛刷2把、红色底漆1瓶、油漆稀释剂1瓶、黑色45℃可逆变温油墨1瓶、滑动变阻器(20Ω,2A)1个,胶带若干,小剪刀1把。

3.制作可视化“阻值”滑动变阻器的操作步骤：(1)刷底漆。首先将滑动变阻器拆开,用刷漆小毛刷将红色底漆和油漆稀释剂混合后的黏稠液体刷在滑动变阻器的电阻丝上,刷漆次数以3～4次为宜。在此过程中,为了防止刷漆后可能造成的短路,应在拆卸滑动变阻器的金属滑片与电阻丝时,在其接线处进行标记,并用胶带进行保护,待刷漆完毕后,拆除胶带并测试是否接通。同时注意红色油漆应刷得尽量均匀。(2)刷可逆变温油墨。待红色底漆晾干后,用另一把刷漆小毛刷将油漆稀释剂和可逆变温油墨混合后的黏稠液体刷到滑动变阻器的红色底漆上。在此过程中,为了增强实验的可信程度,需要用胶带将不需要刷的部分保护起来,待刷完可逆变温油墨后,再将胶带拆除。(3)组装。按照拆卸步骤,进行安装。

三、可视化“阻值”滑动变阻器在实验中的验证

将可视化“阻值”滑动变阻器接入“伏安法测电阻”的实验电路中,实际验证其作用。

1.实验目标：可视化“阻值”滑动变阻器在电路接通前,电阻丝呈现油墨颜色(黑色);在电路接通后,油墨变为无色,从而呈现出了电阻丝的底色(红色)。

图2

2.实验效果：将制作好的可视化“阻值”滑动器连接在如图2所示的实验电路中,在开关闭合之前将金属滑片P滑到阻值最大处,接通电路后,滑动变阻器的整个电阻丝变为红色,可视化“阻值”滑动变阻器显现效果。

3.可视化“阻值”滑动变阻器的不足及改进措施：在“伏安法测电阻”的实验过程中,需要多次改变金属滑片的位置测出电阻的电压和电流值,而当再次滑动金属滑片时,电阻丝依然全部为红色。实际上,当阻值从最大变为最小的过程中所需要的时间很短,而滑动金属滑片后,以前接入而现在没有接入电路的电阻丝要冷却到45℃以下,需要较长的时间,因此就会产生以上实验现象。为了能够清晰地看到滑动变阻器电阻丝颜色的变化,应在闭合电路前将滑动变阻器的滑片放置在中间的适合位置上。

(责任编辑 张 巧)