谈初中物理教学中滑动变阻器的10个作用

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物理学是一门以实验为基础的自然科学.在初中物理教学中，电学是最重要的内容之一，在整个初中物理中占的比例最大，又比较抽象，学生不易理解，教学难度较大.初中电学的基础是电流、电压、电阻这三个基本物理量，对应的三个重要的电学仪表是电流表、电压表和变阻器，其中滑动变阻器又是重中之重.滑动变阻器的原理是“改变连入电路的电阻丝的长度来改变电阻”，本文例举在电学学习以及日常生活、生产过程中滑动变阻器的10个方面的作用.

1保护电路

相对常见的用电器而言，滑动变阻器的阻值较大，把滑动变阻器接入电路时，在闭合开关之前，把滑片放在滑动变阻器的阻值最大位置就能够防止电流过大而烧坏电路元件，起到保护电路的作用.例如，学习了滑动变阻器以后，小明同学制作了一个简易调光灯，装置如图1所示，他把滑动端的金属夹首先夹在了铅笔芯的B端，他这样做的目的就是“使接入电路的电阻最大，电流最小，对电路起到保护作用.”

2改变电阻

滑动变阻器最主要的作用是改变电阻.当把滑动变阻器串联连入电路时，要判断电阻如何变化，应首先明确电阻丝的哪一部分接入了电路，移动滑片的位置，判断接入电路的电阻丝的长度如何变化，就可以判断出电阻的变化.

例如图2所示，把滑动变阻器的A、C接线柱连入电路时，当滑片P向右移动时，变阻器连入电路的电阻值将

A.变大B.不变

C.变小D.无法判断

解析当滑动变阻器的A、C接线柱连入电路时，电阻丝的AP段连入了电路，当滑片P向右移动时，AP段变长，电阻变大，选择答案A.

拓展本题中若把A、D接线柱连入电路，当滑片P向右移动时，变阻器连入电路的电阻值也将变大.因此，当滑动变阻器起改变电阻的作用时，对电阻变化起决定作用的是下面的两个接线柱（电阻丝两端的接线柱）.

3导线作用

滑动变阻器上有4个接线柱，在特殊情况下或在电路故障分析时往往把金属杆两端的接线柱连入电路，能起到导线的作用.

例如图3所示，滑动变阻器有4个接线柱，使用时只需接入其中2个，因此有几种接法，在这些接法中，不能改变电阻大小并且可能损坏仪器的接法是

A.接A和DB.接B和C

C.接A和BD.接C和D

解析把滑动变阻器接入电路时，不能改变电阻的连接方法有两种：接入AB或CD，根据题意“可能损害仪器”，说明电流很大，即电阻很小，应把CD接入电路，起到导线作用，应选择D.

4定值电阻

滑动变阻器的核心组成部分是表面涂有绝缘漆的电阻丝，当把该电阻丝全部连入电路时，移动滑动变阻器的滑片，也不能改变电阻，起定值电阻的作用.例如，在做模拟调光灯的实验中，一位同学发现无论怎样移动滑片P，灯的亮度都不发生变化，而且一直很暗，这可能是什么原因？

解析当滑动变阻器和灯泡串联时，不能改变灯的亮度，说明电路中的电流没有改变，而且灯泡一直很暗，只能是滑动变阻器同时接了两个下接线柱，即把电阻丝两端接入电路，电阻很大，起到定值电阻的作用.

5改变电流

在电学习题中，电源电压可以认为恒定不变，因此，当滑动变阻器接入电路的电阻变化时，根据欧姆定律就可以判断出电路中电流的变化进而判断出小灯泡亮度的变化.

例在利用如图4所示的电路做“用滑动变阻器改变电流”的实验，当滑片P向左移动时，电流表的示数将（选填“变大”、“不变”或“变小”），小灯泡的亮度（选填“变亮”、“不变”或“变暗”）

解析由图4可知，小灯泡和滑动变阻器串联，滑片P的左边部分连入电路，当滑动变阻器的滑片P向左移动时，连入电路中的电阻变小，灯泡的电阻不变，串联电路的总电阻减小，电源电压不变，则电路中的电流变大，即电路中的电流表的示数“变大”，小灯泡的亮度“变亮”.

6改变电压

因为电源电压保持不变，在利用滑动变阻器改变电阻时，电路中的电流自然会发生变化，那么定值电阻两端的电压也会发生变化，所以，滑动变阻器有改变电压的作用.

例如图5所示，在探究“通过导体的电流与导体两端的电压的关系”时，保持电阻R1不变，需要改变电阻R1两端的电压，观察电流表的示数如何变化，其中滑动变阻器的作用是什么？

解析探究“通过导体的电流与导体两端的电压的关系”，必须改变定值电阻R1两端的电压，可以调节滑动变阻器R2，使定值电阻R1两端的电压成整数倍变化，观察电流表的示数随之变化情况，就可以分析得出电流与电压的关系，这时滑动变阻器的作用就是通过改变电阻R2的阻值来“改变定值电阻R1两端的电压”.

7控制电压

对于滑动变阻器的作用，在一般情况下，都是通过改变滑动变阻器的电阻来改变电路中的电流或用电器两端的电压，但是有时候，却需要控制用电器两端的电压不变.例如，在探究“通过导体的电流与导体电阻的关系”时，如图6所示，更换不同的电阻器（电阻值成整数倍增加）时，电压表的示数会改变，要想控制不同的电阻器两端的电压不变，就要调节滑动变阻器，在这些类似的实验中，滑动变阻器的作用就是“控制不同电阻R两端电压保持不变”.

8减小误差

在定值物理量的测量中，由于测量方法、测量工具或人为因素等的影响，一次测量往往具有偶然性，误差较大.要想减小误差，比较方便易行的方法之一是多次测量取平均值.在电学实验中，要想实现多次测量，最方便的方法往往用到滑动变阻器.例如，用“伏安法”测量定值电阻的阻值，如图7所示，要想多次测量Rx两端的电压和通过Rx的电流，求出Rx的阻值的平均值来减小误差，就要调节滑动变阻器，所以，滑动变阻器的作用是：改变待测电阻Rx两端的电压和电流，多次测量取平均值，减小测量误差.

9保护电流表

电流表是比较精密的电学仪表，在使用时必须遵循使用规则，其中“被测电流不能超过电流表的量程”就是重要的规则之一，这就要求滑动变阻器接入电路的阻值要有一定的范围，才能保护电流表.

例如图8所示，电源电压为18 V，电阻R=20 Ω，滑动变阻器的最大阻值为100 Ω，若电流表的量程为0～0.6 A，求滑动变阻器的调节范围.

解析要保护电流表，电路中的最大电流为0.6 A，电源电压为18 V不变，利用欧姆定律可以求出电路的最小总电阻为30 Ω，减去定值电阻R的阻值20 Ω，即可算出变阻器的最小电阻为 10 Ω. 变阻器的最大电阻为100 Ω，所以，滑动变阻器的调节范围是10 Ω～100 Ω.

10保护电压表

同电流表一样，电压表的使用也要遵循必要的使用规范，被测电压也不能超过电压表的量程，否则，会损害电压表，这就要求滑动变阻器接入的阻值有一定的范围才能保护电压表.

例在如图9所示的电路中，电源电压为15 V，电阻R1=20 Ω，滑动变阻器的最大阻值为100 Ω，若电压表的量程为0～3 V，求滑动变阻器的调节范围.

解析由图9可知，电压表测量定值电阻R1两端的电压，则R1两端的最大电压为3 V，又定值电阻R1=20 Ω，可以计算出电路的最大电流为0.15 A；电源电压为15 V，R1两端的最大电压为3 V，根据串联电路的电压特点，滑动变阻器R2的最小电压为12 V，利用欧姆定律可以计算出滑动变阻器的最小电阻为80 Ω，所以，滑动变阻器的调节范围是80 Ω～100 Ω.

初中物理简单易懂，联系实际密切，但是知识点繁多，易于混淆.通过归纳、总结、类比等科学方法，可以引导学生掌握概念、规律的内涵与外延，明确与相邻知识的区别与联系，以便达成发展目标.鉴于此，笔者在教学过程中以简单常见的实例为例，总结、归纳了滑动变阻器10个方面的作用.教师以类似的方法长期坚持下去，就能够提升学生的开放性思维.