高中物理篇208：高中物理滑动变阻器的连接方法
一. 滑动变阻器的限流接法与分压接法的特点
图1所示的两种电路中，滑动变阻器（最大阻值为R0）对负载RL的电压、电流强度都起控制调节作用，通常把图1电路称为限流接法，图2电路称为分压接法。
两种接法特点如下表所示：
负载RL上电压调节范围（忽略电源内阻）
负载RL上电流调节范围（忽略电源内阻）
相同条件下电路消耗的总功率
限流接法
EIL
分压接法
比较
分压电路调节范围较大
分压电路调节范围较大
限流电路能耗较小
其中，在限流电路中，当R0>RL时，IL主要取决于R0的变化；当R0<rL时，IL主要取决于RL，特别是当R0<L时，无论怎样改变R0的大小，也不会使IL有较大变化。在分压电路中，不论R0的大小如何，调节滑动触头Ｐ的位置，都可以使IL有明显的变化。
二. 滑动变阻器的限流接法与分压接法的选择
滑动变阻器以什么形式连入电路首先应考虑安全，其次是误差。安全因素应考虑各电表的读数不能超过量程，电阻类元件的电流不能超过其最大允许电流等；误差因素一般应要求各电表的实际读数不小于量程的1/3。
1. 下列情况下滑动变阻器采用限流接法
（1）测量时电路电流或电压没有要求从零开始连续调节，只是小范围内测量，且RL与R0接近或RL略小于R0，采用限流式接法；
（2）电源的放电电流或滑动变阻器的额定电流太小，不能满足分压式接法的要求时，采用限流式接法；
（3）没有很高的要求，仅从安全性和精确性角度分析两者均可采用时，可考虑安装简便和节能因素采用限流式接法。
例1. 用伏安法测量某一电阻阻值Rx。现有实验器材如下：待测电阻（阻值约
，额定功率为1W）；电流表A1（量程0~0.6A，内阻
）；电流表A2（量程0~3A，内阻
）；电压表V1（量程0~3V，内阻
）；电压表V2（量程0~15V，内阻
）；滑动变阻器R0（
），蓄电池（电动势为6V）、开头、导线。
为了较准确测量，电压表、电流表应选_____________，并画出实验电路图。
解析：由待测电阻的额定功率P和阻值的大约值，可以算出待测电阻的额定电压、额定电流的值约为
则电流表应选A1，电压表应选V1。
因A1的内阻RA与V1的内阻满足，故电流表必须外接。
因为滑动变阻器的全阻值大于被测电阻
。故首先考虑滑动变阻器的限流接法。若用限流接法，则被测电阻
上的最小电流为
故可用限流电路。电路如图3所示。
2. 下列情况下滑动变阻器采用分压连接法
（1）题设条件中所提供的实验仪器电表量程或电阻的最大允许电流不够。
例2. 用伏安测金属某导体的电阻（约为
），已知电流表内阻
，量程为0.6A，电压表内阻
为几
，量程为3V，电源电动势E＝9V，滑动变阻器的阻值为
，额定电流为5A，试画出测量
的原理图。
解析：因为，故应采用电流表外接法。如果采用限流接法，负载电阻
的电压变化范围为
，显然题设所提供的电压表的量程不够，故应采用分压式接法，其电路原理图如图4所示。
（2）题设条件中的变阻器电阻远小于被测电阻或电路中串联的其它电阻阻值。
例3. 某电压表的内阻在
之间。要测其内阻，实验室提供下列可选用的器材：待测电压表V（量程3V），电流表A1（量程
），电流表A2（量程5mA），电流表A3（量程0.6A），滑动变阻器R（最大阻值
），电源E（电动势4V），电键K。
①所提供的电流表中，应选用_________________。
②为了尽量减小误差要求测多组数据，试画出符合要求的实验电路图。
解析：变阻器阻值只有，比
小得多，用限流电路无法使表上电压在量程之内，更不用说取多组数据了。电压表满偏时，通过电流表的电流I不超过
，故在所提供的电流表中，应选用A1。电路如图5所示。
（3）题设要求回路中某部分电路的电压从零开始连续变化。
例4. 有一小灯泡上标有“6V 0.1A”字样，现要测量该灯泡的伏安特性曲线，有下列器材供选用：
A. 电压表（0~5V，内阻）
B. 电压表（0~10V，内阻）
C. 电流表（0~0.3A，内阻）
D. 电流表（0~6A，内阻）
E. 滑动变阻器（，2A）
G. 学生电源（直流9V），及开关、导线等
（1）实验中所用的电压表应选___________，电流表应选____________。
（2）画出实验电路图，要求电压从0V开始测量。
解析：（1）因为小灯泡额定电压为6V，故电压表应选量程大于6V的B。
灯泡的额定电流只有0.1A，故电流表应选量程接近该值的C。
（2）电压要从0开始调节则变阻器必须接成分压接法。
又因为小灯泡的电阻，故电流表应用外接法。电路如图6所示。
三、滑动变阻器的分压接法和限流接法的电路分析
1．滑动变阻器的分压接法：
[例1]如图1所示的电路中，滑动变阻器总电阻为R0，输入电压为U0，则:
A 不接负载R时，负载电阻R两端的电压U不随变阻器的调节而变化
B当滑动变阻器的ap连接负载电阻R时，负载电阻R两端的电压U随变阻器的调节而变化如图(b)中的图线②
C当滑动变阻器的ap连接负载电阻R时，负载电阻R两端的电压U随变阻器的调节而变化如图(b)中的图线③
D当负载电阻R很小，对于确定的Rap，左部分分得的电压将更小
[解析]本题情况作如下的讨论：
首先，不接负载R时，输出端的电压可见，U与Rap成正比，输出电压是线性的，如图1（b）中①所示。换言之，触头P在ab间移动时，左半部分分得的电压是均匀变化的，电压的变化范围是0—U0。
其次，当滑动变阻器的ap连接负载电阻R时，P点左边电路的等效电阻减小，与P点右边部分串联而得的电压将比原来减小，如图1（b）②所示。
再次，当负载电阻R很小，对于确定的Rap，左部分分得的电压将更小，如图如图1（b）③所示。
可以得出结论：分压接法要能通过连续调节滑动变阻器得到平缓变化的电压，负载阻值应该较大。换言之，分压接法滑动变阻器应该选用阻值相对较小的。
2．滑动变阻器的限流接法：
[例2]如图2所示的电路输入电压为U0，滑动变阻器总阻值为R0，则负载R0电流如何随滑动变阻器电阻的变化?
由此可见：若滑动变阻器总电阻R0较小，它对整个电路的电流控制能力就小，反之较大。但是，实际选择滑动变阻器时，并不是R0越大越好。
R0很大，其单位长度的阻值越大，触头P处a点稍作移动，整个电路总电阻迅速增大，通过电路的电流就很小，要连续均匀地调节电流，负载R两端的电压，滑动变阻器只能在极小的范围内调节，所以操作很不方便。
通过分析图线，可以得出结论：限流式接法要能在调节过程中平缓控制电流（电压），滑动变器阻值要稍大些。一般来说，约为待测电阻的3—10倍。
滑动变阻器分压接法和限流接法都能调节负载的电流（电压），但在相同条件下的调节效果不同，实际应用要根据情况恰当地选择适当的方法。通常情况下(满足安全条件)，由于限流电路能耗较小，结构连接简单，因此，优先考虑以限流接法为主．
复习回顾：
207：高中物理的传送带模型分析及例题解析
206：整体法和隔离法解决高中物理连接体问题
205：高中物理天体运动知识点详解
204：高中物理求解变压器问题方法
203：高中物理绳件、弹簧、杆件模型例题解析
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