初中物理滑动变阻器问题分类解析

刘爱斌

中学阶段的物理学习分为理论知识研究和实验练习两个部分，自然电阻及滑动变阻器的应用也存在于这两个部分。接下来，我们就电阻及滑动变阻器这一模块常见的考题进行分类解析。

一、对电表进行保护类的问题

【例1】电路具体连接情况如下图1，该电路中涉及到的元件数值分别为：电压为8V的干电池，一个两端连着电压表数值为6Ω的定值电阻，滑片滑动最大可以达到50Ω的滑动变阻器，最大量程分别为0.6A和3V的电流表和电压表，要使得手动开关闭合电路运行时所有电表都能不超量程的运行，电路当中的滑动变阻器的阻值要维持在什么样的范围？

图1

解析：从各元件的连接情况上可以看出，兩个电阻在电路中都是串联的状态，电压表体现的是R1上的电压，要使得电路运行中电流表不会被烧坏，电路中运行的电流就不能够超过0.6A，当I1=0.6A时，R1两端的电压就可以通过U=IR这一公式求出，为3.6V，而这一数值是远远大于电压表所能承受的量程的，因此当电流表的运行电流是最大量程时，电压表会烧坏。所以为了保护电压表，不能够让定值电阻上的电压超过3V。按电压表可承受的最大电压来算的话，电路运行时的电流就是0.5A，这是保证电压表不能烧坏的情况下电路中电流的最大数值。在电压不变的情况下，从公式中可以得出电流最大的时候整个电路中的电阻必定是最小的，这一电路中一个电阻为定值电阻，因此滑动变阻器的阻值就是电路运行所能接受的最小阻值，通过计算可以得出是10Ω。而当阻值不断变大的时候，电流是不断变小的，因此这一例题中滑动变阻器阻值变化范围应当为10Ω-50Ω。

二、对电表示数变化进行判断的问题

【例2】本例中的电路图如下图2中所示，整个电路使用的是恒定的电源电压，滑动变阻器是可以根据需要滑动滑片的，当滑片从左到右进行滑动的时候，这一电路中连接的电流表以及电压表的数值会发生什么样的变化？

图2

解析：从图中电路的结构可以看出，两个电阻是串联在整个电路当中的，这一电路中的总电流可以通过电流表的指针显示来得出，定值电阻上的电压可以完全依靠电压表指针的显示位置来确定。滑动变阻器上滑片的滑动会使得这一电阻上的阻值发生一定的变化，从左到右滑动会让阻值不断的增大，整个电路中的总电阻也会随之越来越大。这一电路中使用的又是电压不变的电池，因此流经电路的电流会逐渐的减小，这样的话利用欧姆定律就可以推测出R1上的电压即电压表示数也会不断的减小。因此当滑片是从左到右进行滑动时，电路中两个电表的示数都会慢慢的变小。

三、对电表示数变化范围进行判断的问题

【例3】在这一题中各元器件按照图3的方式进行连接，使用的用来维持电路运行的电源其电压是6V，在电路中电流及各元件上电压发生变化时这一电压始终不会变。所使用定值电阻R是一个阻值为5Ω的电阻，滑动变阻器滑片运动时其电阻不会超过10Ω，在这些情况下这一电路中的电压表及电流表的示数数值处于什么样的变化范围？

图3

解析：滑片处于最左端a点的时候，整个滑动变阻器在电路中是没有阻值的，这时候定值电阻的阻值就是整个电路中的总阻值，电流就可以算出来是1.2A。电路中这时候所有的电源电压就都是加在了定值电阻上，而电压表的示数显示的就是定值电阻上的电压，因此在这种情况下电压表示数最大值是6V。

当滑片从a或者其它位置滑动到b的时候，其阻值也逐渐的增大最后变为最大的10Ω，加上定值电阻的阻值整个电路中的阻值就达到了15Ω，用电源电压除以总电阻即得到总的电流为0.4A。然后用电流乘以定值电阻的阻值就可以得到定值电阻在这一电路中分到的电压，即电压表会显示的电压，通过计算可以得出这一数值为2V，这一电压也是电压表的最小电压。

因此在电路运行中，不管滑动变阻器的滑片怎么滑动，电流表的示数会始终处于0.4A-1.2A之间，而电压表的示数则会处于2V-6V这一范围内。

解决此类问题要将滑动变阻器的两端的电流和电压分别进行分析，准确判断电路的连接关系，并利用这些关系进行分别计算，进而得到的两个数值就是电表的变化范围。

结束语

对于电阻及滑动变阻器在物理题目中的应用，学生应该具备准确判断题目需求、快速找到解题办法的技能，能够准确判断题目中的电路关系，这样才能最大程度的避开题目陷阱，提高解题效率。

【参考文献】

[1] 尹原. 滑动变阻器在初中物理电学实验中的研究[J]. 课程教育研究，2019 （18）：178.

[2] 苏炳超. 初中物理实验创新教学探讨——以“变阻器”教学为例[J]. 物理之友，2019，35（04）：25-26.

[3] 魏松生. 有关初中物理滑动变阻器的变化电路分析策略[J]. 数理化学习（初中版），2018（01）：45-46.

（作者单位：甘肃省甘谷县第三中学）