用好滑动变阻器
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音响响度的调节、教室里风扇风速的改变、作业时台灯亮度的调节等无不使用到我们电学中一种最基本的器件——变阻器.常见的变阻器有：滑动变阻器、电阻箱和电位器等（如图1）.
滑动变阻器是初中电学中实验中常用的仪器，要求同学们在理解滑动变阻器的构造和原理的基础上，熟练掌握其使用方法以及滑动变阻器在电路中所起的作用.
一、滑动变阻器的构造
滑动变阻器是一种可以改变电阻大小的仪器，实验室里常用的滑动变阻器如图2（a）所示.图中的A、B、C、D为接线柱，①为表面涂有绝缘漆的电阻丝；②为瓷管；③为金属滑片P；④为金属杆；⑤为支架.滑动变阻器由瓷筒、线圈、金属杆、滑片等元件构成.套在瓷筒上的线圈由表面涂有绝缘漆的电阻丝（电阻率较大的合金线）绕成，它的一个头与接线柱A相连，另一个头与接线柱B相连.瓷筒上方的金属杆架在绝缘瓷架上，杆的两端有接线柱C和D，套在金属杆上的金属滑片可在棒上滑动，并与线圈紧密接触，线圈上能接触滑片的地方，绝缘漆已被刮去.滑动变阻器铭牌上标有“20Ω 1A”的字样，表示其可接入电路的最大电阻是20Ω，允许通过此滑动变阻器的最大电流是1A（否则会烧坏变阻器）.图2（b）为滑动变阻器结构示意图，图2（c）为电路图符号.
例1 下表列出了4种长1m、横截面积为1mm2的导线在20℃时的电阻值.由表中数据可知，架设输电线，应选择 导线；绕制滑动变阻器，应选用 导线.
解析 实际生活中架设输电线时，为了减少输电线上电能的损耗，一般选择电阻率小的材料做导线，也就是在导体长度、横截面积和温度相同时，电阻越小的材料；而绕制滑动变阻器的线圈一般选用电阻率较大的材料.
答案 铜 镍铬合金
二、滑动变阻器的原理及连接方式
导体的电阻由导体的长度、横截面积、材料和温度等决定，即在温度一定时，如果导体的长度、横截面积和材料都确定了，那么导体的电阻也就确定了.如何才能方便地改变导体的电阻呢？显然我们得想办法改变影响电阻大小的其中一个因素或者一些因素，通过大量实践，我们发现在材料、横截面积、长度及温度诸因素中，改变导体的长度最方便.滑动变阻器正是通过改变电阻线的长度来改变电阻的.
例2 如图3所示电路，导线a的一端固定连接在铅笔芯上，当导线b的一端在铅笔芯上左右移动时，灯泡亮暗会发生变化.这个实验说明铅笔芯是 （选填“导体”或“绝缘体”），还能说明导体的电阻与 有关.受此启发，人们制造了一种可以改变电阻的元件，叫做 .
解析 根据铅笔芯容易导电我们可以知道它是导体，来回移动改变的是接入电路部分的铅笔芯的长度.
答案 导体 导体长度 滑动变阻器
我们知道了滑动变阻器的原理之后，在使用滑动变阻器的时候就一定要注意到必须能改变接入电路中电阻丝的长度，否则就起不到改变电阻的目的.对照图2（b），滑动变阻器的结构示意图，我们一共有这样6种连接方法：连接接线柱A和B、A和C、A和D、B和C、B和D、C和D.将接线柱A、C（或A、D）接入电路，接入电路的电阻线是AP段，若滑片P向左移动，接入电路的电阻线变短，电阻变小；反之，电阻变大.将接线柱B、D（或B、C）接入电路，接入电路的电阻线是BP段，若滑片P向左移动，接入电路的电阻线变长，电阻变大；反之，电阻变小.将接线柱A、B接入电路，接入电路的电阻线是AB，无论滑片P向左还是向右移动，接入电路的电阻线长度不变，电阻不变，相当于接了一只定值电阻.将接线柱C、D接入电路，电阻线没有接入电路，无论滑片P向左还是向右移动，C、D间电阻始终为零，相当于接了一根导线.
通过上述分析，我们总结出滑动变阻器的使用方式及注意点：
（1）滑动变阻器的4个接线柱正确接法是将上面和下面各一个接线柱接入电路，即总结为“一上一下”；
（2）为了保护电路，在电路开关闭合前，应把滑动变阻器的滑片移到滑动变阻器接入电路的阻值最大的位置，即下面用的左边接线柱，那滑片就放右端，反之亦然；
（3）通过滑动变阻器的电流不能超过其允许通过的最大电流值.
例3 在如图4所示的电路中，用滑动变阻器调节灯的亮度，若要求滑片P向右端滑动时灯逐渐变暗，则下列接法正确的是（ ）.
A.M接C，N接B
B.M接A，N接B
C.M接C，N接D
D.M接A，N接D
解析 根据滑动变阻器的连接时需满足“一上一下”，排除B、C选项.由题意可知，滑片P向右端滑动时灯逐渐变暗，即电流变小，故要求接入电路电阻变大，P向右滑动时图中CP段变长，从而很容易就能找到正确答案.
答案 A
三、滑动变阻器的作用
滑动变阻器在电路中所起的作用，一般有如下几个方面：
（1）达到保护电路安全的目的.电路中电流过大会容易引起一些器件的不安全使用.根据欧姆定律I=■，当电源电压一定时，电路的总电阻越小，电流就越大，电路中的某些元件如电流表、灯泡等就越有损坏的可能.因此，在初中电学实验涉及电流表等的多个电学实验中，都配有滑动变阻器.实验一再强调和要求，连接电路前开关必须断开，电路连接完毕闭合开关前，一定要将滑动变阻器在电路中的阻值调至最大.目的是为了尽可能增大电路的总电阻，使电路中的电流达到最小，从而达到保护电路的目的.如伏安法测电阻、用电流表和电压表测小灯泡的电功率等实验都利用了滑动变阻器保护电路的作用.
例4 九年级某班同学做“用滑动变阻器改变电流”的实验，电路如图5所示.
①连接实物时，开关应当 ，为了保护电路安全，滑片P应移动最
端（选填“左”或“右”）；
②开始实验后，甲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 ；乙同学发现无论怎样移动滑片P，灯一直很亮，这可能是 ；丙同学缓慢移动滑片P时，看到灯忽然亮又忽然不亮，这可能是 .
解析 连接电路时，为了保护电路安全，开关必须断开，连接完毕要检查无误后方可闭合开关，不过在闭合开关前还要注意使电路接入的电阻最大，也就是滑片必须放在阻值最大端，即滑片P距离下面接入的接线柱距离最远.如果滑动变阻器连接错误（同为上面或者同为下面两接线柱）的话，那滑片移动就无法改变电阻，从而无法改变电流，它们的区别就是同为下面两接线柱，滑动变阻器全部电阻接入电路，电阻最大，电流最小，引起的现象是电流表示数偏小或者灯泡最暗，反之电流表示数偏大，灯泡很亮.题中缓慢移动滑片P时，看到灯忽亮忽不亮，说明滑片处接触不好.
答案 ①断开 右 ②滑动变阻器连接的是下面两个接线柱 滑动变阻器连接的是上面两个接线柱 接触不良
（2）改变电路中的电流及改变导体两端电压，以达到调节灯泡亮度或者多次实验的目的.通过改变滑动变阻器接入电路电阻大小，根据欧姆定律I=■，电压一定时，电路总电阻越大，总电流就越小，从而来改变电路电流；再由U=IR，电阻一定时，导体两端电压就跟着改变，从而改变导体两端电压.当然，在实验过程中，多次改变了电流和电压，可以避免实验结果偶然性或者实现多次实验减小误差的目的.
下面是初中电学实验滑动变阻器的作用列举：
（1）探究欧姆定律中电流与电压的关系——为了保证两端的电压不变；
（2）探究欧姆定律中电流与电阻的关系——改变定值电阻两端电压，从而达到多次实验探究规律的作用；
（3）测定小灯泡的电阻——改变小灯泡两端电压，达到多次测试取平均值以减小误差的目的；
当然，这里的滑动变阻器也同样有改变电流、电压、保护电路等作用.
例5 如图6所示的电路中，电源电压恒定，R1为定值电阻.闭合开关S，滑动变阻器R2的滑片P由b端移到a端的过程中，下列说法中正确的是（ ）.
A.电压表和电流表的示数都变大
B.电压表和电流表的示数都变小
C.电压表示数变大，电流表示数变小
D.电压表示数变小，电流表示数变大
解析 首先分析电路图：定值电阻R1与滑动变阻器R2串联，电流表测量的是整个电路中的电流，电压表并联在定值电阻两端，测量的是定值电阻两端的电压；当滑动变阻器的滑片P由b端移到a端的过程中，分析滑动变阻器接入电路中的阻值的变化，再利用串联电路电阻的特点，判断出电路中总电阻的变化，结合欧姆定律I=■确定电流表示数的变化情况；定值电阻R1的阻值不变，可利用公式U=IR判断出定值电阻R1两端电压的变化情况，即电压表示数的变化情况.本题考查欧姆定律公式及其变形的灵活运用，难点是判断滑动变阻器滑片移动过程中电路电阻的变化，要知道串联电路电流和电阻的规律.
答案 A
（3）生活中的变形变阻器及应用.利用滑动变阻器改变接入电路电阻从而改变电流的作用，在实际生活中有很多应用.比如改变电灯的亮度、音响的音量、货车实施计重收费、风力测试、汽车油量表等.
例6 如图7是一个自动体重测试仪的工作原理图，有关它的说法正确的是（ ）.
A.体重显示表是用电压表改装成的
B.体重测试仪电路由于缺少开关，始终处于通路
C.体重越大，体重显示表的示数越大
D.体重越小，体重显示表的示数越大
解析 图中的R2就是一个变形的滑动变阻器，R1为定值电阻，体重显示表串联在电路中，根据电流表和电压表的连接特点，应该为电流表改装；测试台上未加重力，此时滑片P处于A端绝缘处，电路处于断开状态；随着测试的体重越大，滑片P向上移动，R2接入的部分电阻越来越小，电路总电阻也就越小，电源电压一定时，根据欧姆定律，电路电流就越来越大，体重显示表示数也越大.
答案 C
滑动变阻器是电学探究实验中一个重要的器材，它在中考试卷中出现的频率越来越高.通过对滑动变阻器构造、原理的认识，不仅能让我们全面掌握滑动变阻器的使用方法，还能结合原理，理解滑动变阻器在电路中的各种作用，而且能帮助我们对电学试题中出现的滑动变阻器的内容进行综合分析，帮助我们提高分析、解决这类问题的能力，提高中考中这类问题的解题正确率.