初中物理常见变阻器的类型与作用分析

蒋华奇

[摘   要]变阻器在动态电路、电学实验、电阻特殊测量中有着广泛的运用，只是变阻器在不同电路中扮演着不同的角色。为此，文章结合教学实践对变阻器的类型及作用进行分析。

[关键词]变阻器;作用;电学实验

[中图分类号]    G633.7        [文献标识码]    A        [文章编号]    1674-6058（2021）05-0059-02

在电学学习中，变阻器是必不可少的器材，可以说变阻器贯穿整个电学学习的始终，在电学的动态电路、电学实验、电阻的特殊测量中都有广泛的应用，只是变阻器在不同电路中所起的作用不同。为此，下面对变阻器的类型及其作用进行分析。

一、变阻器的类型和区别

初中物理电学教学中常见的变阻器有滑动变阻器和电阻箱，如图1所示，它们大多数是通过改变接入电路中电阻丝的长度改变电阻，从而改变电路中的电流和电压，有时还起到保护电路的作用，不过滑动变阻器和电阻箱在改变电阻和读数方面各有优缺点，如表1所示。对电阻箱的读数方法：各旋盘对应的指示点（Δ）的示数乘面板上标记的倍数，然后加在一起，就是接入电路的阻值，而滑动变阻器则不能直接读出其接入电路的阻值。

二、滑动变阻器的作用

1.滑动变阻器在动态电路中的作用

将滑动变阻器接入电路中，通过移动滑动变阻的器滑片改变电路中的电阻，进而改变电路中的电流、电压等物理量，形成动态电路。形成的动态电路问题不仅是电学中一种重要题型，更是设计动态电路问题的原型，如图2是将电流表改装成油量表的电路中，将滑动变阻器串联接入电路，通过滑动变阻器滑片的移动改变电路中的电流，即可显示油量表示数的大小变化;又如测量身高的电子身高测量仪，如图3所示，该装置的核心元件是滑动变阻器R2，当被测者身高增加时，滑动变阻器R2阻值增大，根据串联电路分压原理[R1R2=U1U2]可知，U2增大，电压表示数变大，即电子身高测量仪表读数变大。

2.滑动变阻器在电学实验中的作用

电学实验中经常要使用滑动变阻器，变阻器在不同实验中作用有所不同。下面对教材中几个典型实验中滑动变阻器的作用进行简单归纳，如表2 所示，以便学生更清晰地认识滑动变阻器。

3.将滑动变阻器当成定值电阻使用

滑动变阻器在伏安法测电阻实验中的作用不仅仅限于表2中的介绍，更重要的是可以利用滑动变阻器最大值这个已知条件，在缺少电流表或电压表的情况下，将滑动变阻器当成定值电阻使用。

如图4所示是缺电流表的类型，利用电压表和滑动变阻器来测量Rx的阻值。

操作步骤：（1）将滑动变阻器滑片P移到a端，记下电压表的示数为U1，即电源电压为U1;

（2）将滑动变阻器滑片P移到b端，记下电压表的示数为U2，则此时滑动变阻器R0的电压为U1-U2;

（3）利用串联电路分压原理可得[RxR0=U2U1-U2]，即[Rx=U2U1-U2?R0]。

如图5所示是缺电压表的类型，利用电流表与滑动变阻器来测量Rx的阻值。

操作步骤：（1）将滑动变阻器滑片P移到a端，记下电流表的示数I1，则电源电压为U=I1·Rx;

（2） 将滑动变阻器滑片P移到b端，记下电流表的示数I2，则电源电压为U=I2·（Rx+R0）。

则I1·Rx= I2·（Rx+R0），即[Rx=I2I1-I2?R0]。

4.滑动变阻器在电学中的特殊作用

滑动变阻器接入电路的电表改装问题，往往涉及改装仪表刻度是否均匀问题，处理这种问题的关键是看仪表刻度对应的物理量与被测物理量是否呈线性关系，即符合[y=kx]或[y=kx+b]，这样的仪表刻度是均匀的，否则，仪表刻度是不均匀的。

[例题]（2019年浙江杭州，节选）小金在将电流表改装成可直接测电阻的仪表，如图6为设计电路，将待测电阻接在M、N中。若电流表（0～0.6 A），U=12 V，问：

（4）改装后可直接测电阻，其表盘刻度         （选填“均匀”或“不均匀”），理由是   。

解析：本題重点谈电表改装问题中的仪表刻度是否均匀问题，因此，暂且抛开前面3问。当用导线连接MN，移动滑片P使电流表示数为I=0.6 A，此时[Rp=UI=12 V0.6 A=20 Ω];保持滑片P位置不动，在MN间分别接上不同待测电阻Rx，根据欧姆定律可以得出此时电路中电流为[I=URp+Rx=1220+Rx]，从I-Rx表达式可以看出，待测电阻Rx与对应电流I不成线性关系，因此，此表盘刻度是不均匀的。

三、电阻箱的作用

电阻箱不仅可以改变电路中阻值大小，而且由于能够准确读出接入电路中电阻的大小，因此，电阻箱可以当成能够改变阻值的定值电阻。所以，电阻箱可以在电学实验中发挥重要作用，还可以为探究物理问题提供思想方法，如等效替代法，如图7所示，利用等效替代法可以测量电阻Rx的阻值，即闭合开关S、S2，调节滑动变阻器R的阻值，使电流表示数为I，再断开S2，闭合S1，保持滑动变阻器滑片位置不变，调节电阻箱阻值大小为R0，使电流表示数还为I，则Rx= R0。

变阻器的作用远不止以上所提到的，这就需要学生在平时学习中多归纳总结[1]，抓住变阻器在电路变化中的本质作用。教师要引导学生从知识学习走向知识迁移、素养提升[2]，从而使学生深刻理解变阻器的作用，并能灵活运用。

[   参   考   文   献   ]

[1]  侯中柱. 赏电学规律 品功率变化 [J].数理化学习（初中版），2017（12）：41-43.

[2]  印晓明，陈坤.中美高中主流物理教材在“光学”部分内容呈现的差异与启示：基于培养学生科学领域内“核心素养”的视角[J].物理教师，2016（2）：74-77.

（责任编辑 易志毅）