高中物理电学实验中滑动变阻器的选取刍议

卫 光

(上海市第一中学 200040)

我们首先研究一下2017 学年青浦区一模综合题 18 题:

如图1(a)是测干电池的电动势和内阻实验.干电池允许的最大供电电流为 0.5A.

(1)现有三种滑动变阻器：

A．1000Ω 、0.1A； B．20Ω 、1.0A;C．10Ω 、2.0A，

实验时应选用____(填选项序号)；

(2)闭合电建S前，滑线变阻器的滑片P应置于____端(选填“M”或“N”)；

(3)用实验得到的数据拟合成直线，如图1(b)所示，该直线对应的方程为：____，该干电池的内阻为____Ω；

(4)实验中，若增大滑线变阻器的阻值，则电池消耗的总功率将____(选填“变大”、“不变”或“变小”).

(1)问中A选项中，滑动变阻器允许通过的最大电流小于干电池的最大供电电流，A选项错误，学生基本都能排除A选项.而B、C选项中滑动变阻器允许通过的最大电流都大于干电池允许的最大供电电流0.5A，很多学生在B、C选项中选取了B，而这道题目的正确答案是C.在电学实验中到底该如何选取合适的滑动变阻器？

一、电学实验当中选取滑动变阻器需要遵循的基本原则

1.安全性的原则

在电学实验过程中，各用电器必须在安全情况下工作.滑动变阻器必须起到保护电路中各部分元件安全使用的作用.若滑动变阻器接入电路中的阻值为最大值时，但是电路中各用电器的电流强度仍高于各用电器的额定电流.我们就需要对滑动变阻器的连接电路进行重新设计，或者使用电阻值更高的滑动变阻器将其进行替换.

2.目标性的原则

当电学实验中有明确的要求，学生对于滑动变阻器的选取和连接方式就一定要根据要求来操作.例如，“要求较大的电压变化范围”，学生便需要选择分压法，其用到的滑动变阻器的阻值就会相对更小.

3.科学性的原则

科学性原则就是要求学生必须对实验的具体要求进行分析，针对滑动变阻器的选择必须要考量其电阻值的最大值，确定滑动变阻器的阻值和待测电阻之间的关联性，之后进行电路设计.

二、例谈DIS测定电源的电动势和内阻(学生实验)中滑动变阻器的选取原则

用DIS测定电源的电动势和内阻实验，实验电路图如图2所示.在此实验过程中，通过对滑动变阻器的滑片进行调节，达到控制电路当中路端电压的大小，且电路中路端电压的变化因为调节滑动变阻器滑片而较为明显.

为了更清晰的展示函数图线的性质，将x轴最小分度值定为1，y轴的最小分度值定为0.1，显示图像如图图4(第一象限).通过图像不难发现，当x不断增大时，图线趋于水平，y值变化很小.

对图线进一步分析，利用图形计算器求图线上各点的切线斜率，如图图5：

让我再来看看2017学年青浦区一模综合题18题，根据题意干电池的内阻约为1.8Ω，R=5r=9Ω.若选B选项，滑动变阻器的最大阻值为20Ω，在高电阻端滑动时，电压传感器示数的变化就很小，致使实验的精确性不能得到保障，所以B选项错误，正确的答案是C，滑动变阻器的最大阻值10Ω，接近9Ω.

典型例题(2017年上海市普通高中学业水平等级性考试物理试卷第18题)“用DIS测定电源的电动势和内阻”的实验电路如图6(a)所示，其中定值电阻阻值R1=1Ω.(1)图6(a)中A为____传感器，定值电阻R1在实验中起____的作用；(2)实验测得的路端电压U相应电流I的拟合曲线如图6(b)所示，由此得到电源电动势E=____V，内阻r=____Ω；(3)实验测得的数据如图6(b)所示，则实验中选用的的滑动变阻器最合理的阻值范围为( ).

A．0～5Ω B．0～20Ω

C．0～50Ω D．0～200Ω