九全物理第16章電壓電阻第4節(jié) 變阻器

當以讀書通世事 2023-09-18

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讓燈泡的亮度發(fā)生變化可以有多種方法。例如，改變電池組中串聯(lián)電池的節(jié)數會影響小燈泡的亮度。你有什么辦法在不改變電源兩端電壓的情況下，逐漸改變小燈泡的亮度?

在上面的實驗中，隨著夾子在鉛筆芯上移動，小燈泡的亮度會發(fā)生連續(xù)變化，接入電路中的鉛筆芯越短，電阻越小，小燈泡越亮。

變阻器

能改變接入電路中電阻大小的元件叫做變阻器。例如，圖16.4-2是學生實驗中常用的滑動變阻器。電阻絲外面涂著絕緣層，密繞在絕緣管上。圖中電阻絲上水平方向的一條白線表示這里的絕緣層已經刮掉，電阻絲可以與滑片P相連，而它的兩端連在A、B兩個接線柱上。滑片P通過金屬桿和接線柱C、D相連，滑片移動到不同位置時，AC(或者B、C)兩個接線柱間電阻絲的長度不-樣這樣就可以改變接入電路中電阻的大小。變阻器在電路圖中用符號表示。

變阻器的應用

變阻器通常標有最大電阻和允許通過的最大電流，使用時要根據需要進行選擇，不能使通過的電流超過最大值，否則會燒壞變阻器。通常在使用前應將電阻調節(jié)到最大。

在電路中，變阻器的作用主要是通過調節(jié)其電阻值，改變電路中的電流。

滑動變阻器一般只在實驗室中應用。有些家用電器音量調節(jié)的器件也是一種變阻器，通常稱為電位器。圖16.4-5是一種電位器的結構圖。它通過機械式旋鈕調節(jié)阻值的大小。電位器也可以用在其他電器上，例如，可調亮度的電燈，可調溫度的電熱毯、電飯鍋、等等

除機械式電位器外，數字電位器被人們越來越廣泛地使用。數字電位器是一種用數字信號控制阻值的器件(集成電路)。與機械式電位器相比，數字電位器具有可程序控制改變阻值、耐震動、噪聲小、壽命長、抗環(huán)境污染等重要優(yōu)點，因而，已在自動檢測與控制、智能儀器儀表、消費類電子產品等許多重要領域得到應用(圖16.4-6)。

滑動變阻器的結構與原理

導體電阻的大小與導體的長度有關。在相同粗細的條件下，導體越長，電阻越大；導體越短，電阻越小?？梢酝ㄟ^改變導體在連接到電路中的長度來改變電阻，從而改變電路中的電流，這就是變阻器的工作原理。

它主要由以下部分組成：瓷筒、電阻線、金屬棒、金屬滑片、接線柱

滑動變阻器的連接

（1）電阻絲上能接觸滑片的地方，絕緣漆已被刮去。刮去的目的是為了使滑片能和所接觸的電阻絲之間通過電流；

（2）下面兩個接線柱之間的電阻是不變的；

（3）上面兩個接線柱之間的是一根金屬棒，電阻很小，幾乎是零；

第一種接法

四個接線柱選擇一上一下，選擇左下接線柱后，上面的不管選哪一個，都是電阻絲的左邊部分連入電路，滑片向左滑電阻變小，向右滑電阻變大。

第二種接法

第三種接法

四個接線柱選擇一上一下，選擇右下接線柱后，上面的不管選哪一個，都是電阻絲的右邊部分連入電路，滑片向左滑電阻變大，向右滑電阻變小。

第四種接法

第五種接法

選擇下面的兩個接線柱，無論滑片怎么滑，阻值都保持最大，且不變。

第六種接法

選擇上面的兩個接線柱，無論滑片怎么滑，阻值都保持為零且不變。

滑動變阻器的應用

生活中變阻器主要有以下應用：電位器，及可以調節(jié)燈泡亮暗的臺燈、可以調節(jié)溫度高低的電熱毯、電飯鍋等。

收音機電位器

電位器

油量表

當滑動變阻器連接入電路后，改變滑動變阻器滑片的位置就會影響電路中的電壓與電流，從而達到控制電壓、電流的目的。

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以上實驗說明：通過改變接入電路中鉛筆芯的長度從而改變鉛筆芯接入電路中的電阻，從而改變和鉛筆芯串聯(lián)的燈泡所在電路中的電流和燈泡兩端的電壓，實現改變燈泡亮度的效果！

下面的實驗也可改變燈泡的亮度

上面改變燈泡亮度的實驗中使用的是通過改變接入電路中電阻線的長度改變接入電路電阻，從而改變電路中燈泡的電流和電壓的元件——滑動變阻器。

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分割線

電阻箱：電阻箱是一種能夠表示連入電路的阻值的變阻器。

電阻箱的讀數方法：各旋盤對應的指示點（Δ）的示數乘面板上標記的倍數，然后加在一起，就是接入電路的阻值。

符號：

分割線

滑動變阻器電路符號：

短路法

斷路法

實物圖：

結構示意圖：

滑動變阻器工作原理和作用：

變阻器應與被控制的用電器串聯(lián)，通過改變接入電路中電阻線的長度改變接入電路的電阻，從而改變電路中的電流和與變阻器串聯(lián)的用電器兩端的電壓；開關閉合前，必須要將滑動變阻器調到電阻值最大的位置（此時電路中電流最小電路安全）起到保護電路的作用。

滑動變阻器銘牌：

例如某滑動變阻器標有“50Ω 1A”的字樣，表明該滑動變阻器的最大阻值為50Ω，允許通過的最大電流為1A。

使用滑動變阻器的注意事項：

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①接線時必須遵循“一上一下”的原則。

②如果選擇“全上”（如圖中的A、B兩個接線柱），則滑動變阻器的阻值接近于0，相當于接入一段導線；

③如果選擇“全下”（如圖中的C、D兩個接線柱），則滑動變阻器的阻值將是最大值且不能改變，相當于接入一段定值電阻。

上述②③兩種錯誤的接法都會使滑動變阻器失去作用。

④當所選擇的下方接線柱（電阻絲兩端的接線柱）在哪一邊，滑動變阻器接入電路的有效電阻就在哪一邊。

（例如：A和B相當于同一個接線柱。即選用AC、BC或AD、BD是等效的。選用C接線柱時，滑片P向左移動，滑動變阻器的電阻值將減??；選用D接線柱時，滑片P向左移動，滑動變阻器的電阻值將增大。）

（滑片距離下側已經接線的接線柱越遠，連入電路中的電阻越大）

滑動變阻器與電阻箱的比較：

相同點：

滑動變阻器和電阻箱都能起到改變電阻，從而改變電路中的電流和電壓的作用。

不同點：

①滑動變阻器有4種正確接法，電阻箱只有1種接法；

②電阻箱能直接讀出連入電路的阻值，而滑動變阻器不能讀數；

③滑動變阻器能夠逐漸改變連入電路的電阻，而電阻箱不能連續(xù)改變連入電路的電阻。

分割線

由上圖中的現象可知，當用電器與滑動變阻器串聯(lián)時：

現象：滑動變阻器（R2）接入電路的電阻減小時，用電器（R1）兩端的電壓（電壓表V1）增大，電路中的電流（電流表A）也增大，但滑動變阻器（R2）兩端電壓（電壓表V2）減小；

規(guī)律：（1）串聯(lián)電路中其中一個用電器接入的電阻變小，其兩端電壓也減小，減小的電壓加到了與其串聯(lián)的另外一個用電器兩端；其中用電器一個減小多少電壓，另外一個就增加多少電壓（俗稱串聯(lián)分壓關系）——即多個用電器的串聯(lián)電路中，電阻越大從電源處分得的電壓越多，反之越少，或其中某個用電器電阻變大，其從電源處分得的電壓也變大，簡單來說，就串聯(lián)電路中電阻越大其兩端電壓越大，反之越小；

（2）電壓表如果與電流表示數呈現相反變化，則說明這個電壓表是并聯(lián)在滑動變阻器兩端。

在如圖所示的電路中，有兩根導線尚未連接，請用筆畫線代替導線補上．補上后要求：①電壓表測小燈泡兩端電壓；②閉合開關S，向a端移動滑動變阻器的滑片P，小燈變亮．

【解析】：連接有表電路的原則是先連接電流流經的路徑，再補電壓表，所以先把電壓表放一放，由于要求變阻器的滑片向左滑燈變更亮，所以應將變阻器的左下接線柱連入電路，電壓表要測量電燈的電壓，所以電壓表與電燈兩端分別相連形成并聯(lián)關系。

【答案】如圖：

1．滑動變阻器改變阻值的本質是改變接入電路的電阻絲的( )

A．材料 B．長度

C．橫截面積 D．溫度

2．如圖所示，當滑片P向右移動時，滑動變阻器連入電路的電阻變小的是( )

3．某同學安裝了一個可以調節(jié)亮度的電燈，如圖所示，為了使滑動變阻器的滑片從C向D移動的過程中，電燈的亮度逐漸變暗，正確的連接方式是( )

A．M接C，N接A

B．M接D，N接B

C．M接A，N接B