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第十六章 電壓 電阻
第4節 變阻器
要點一、變阻器
1.變阻器
(1)概念：能改變接人電路中電阻大小的元件
(2)分類：滑動變阻器、電位器
2.滑動變阻器
(1)構造
(2)原理：改變接人電路中電阻絲的長度來改變電路的電阻
(3)結構示意圖和電路圖符號：
電阻絲外面涂著絕緣層，密繞在絕緣管上，圖中的白線位置絕緣層已經刮掉，電阻絲可以與滑片P相連。
提醒：滑動變阻器銘牌上各數值的物理意義
如圖所示，圖中“50 Ω”表示該滑動變阻器的最大阻值是50 Ω，“1.5 A”表示它允許通過的最大電流是1.5A。
（4）滑動變阻器的接法
3.電阻箱
電阻箱是一種能夠顯示出電阻值的變阻器,其實物如圖甲所示,其面板如圖乙所示。
在電阻箱的面板上一般有2個接線柱和6個旋盤。使用時,把2個接線柱接入電路,調節6個旋盤，就可以得到0~99999.9Ω之間的任意0.1Ω的整數倍的電阻值。讀數時,將各旋盤中小三角指的數字乘以面板上標記的倍數,然后將數值加在一起就是電阻箱連入電路中的阻值,圖乙所示的電阻箱的讀數為010 000Ω+31 000Ω+2 100Ω+010Ω+41Ω+00.1Ω=3 204.0Ω。
要點詮釋:
1. 巧學巧記：使用滑動變阻器，改誰電流和誰串；一上一下連接線，關鍵是看下連線；遠離下線電阻增，靠近下線電阻減。
2.實驗的方法是“歸納法"，實驗過程中全部測量完一次后,再更換不同規格的燈泡再次測量，避免實驗存在偶然性，使實驗結論具有普遍性。
要點二、練習使用滑動變阻器
實驗１：用滑動變阻器改變小燈泡的亮度
【實驗設計】
【實驗步驟】
檢查電路連接無誤后閉合開關,當移動滑動變阻器的滑片使接入電路中的電阻變大時,電路中的電流變小,小燈泡變暗;而當移動滑動變阻器的滑片使接入電路中的電阻變小時,電路中的電流變大,小燈泡變亮。
【分析歸納】
滑動變阻 器 與 小 燈 泡串 聯 時,可 以 改 變 電 路 中 的電流。
實驗２：用滑動變阻器控制電阻兩端的電壓
【實驗設計】
【實驗步驟】
(１)檢查電路無誤后閉合開關,調節滑動變阻器的滑片,使定值電阻R兩端的電壓成整數倍地變化,如２V 、 ４V 、 ６V 等。
(２)換用不同的定值電阻,使電阻成整數倍地變化,如５Ω 、１０Ω 、１５Ω 等.閉合開關,調節滑動變阻器的滑片,使每次接入的定值電阻兩端的電壓不變。
【實驗現象】
接阻值大一點的定值電阻時,電阻兩端的電壓會變大,移動滑動變阻器的滑片,使滑動變阻器的電阻變大時,定值電阻兩端的電壓會變小。
【分析歸納】
用滑動變阻器控制電阻兩端的電壓時,既可以改變電阻兩端的電壓,也可以保證電路中換用不同阻值的電阻時,電阻兩端的電壓不變。
要點詮釋:
1.滑動變阻器的使用
　　 (１)使用滑動變阻器時,滑動變阻器要與被控制的用電器串聯。
　　 (２)為保護電路,閉合開關前,滑動變阻器滑片要移到最大阻值處。
2. 滑動變阻器的接法　　
　　 接法:“一上一下”接入電路中,接入電路的有效部分取決于下方接線柱。
要點三、變阻器的應用
１．電位器
某些家用電器音量調節的器件實質是一種變阻器,通常稱為電位器.它通過機械式旋鈕調節接入電路阻值的大小,其結構如圖所示.可調節亮度的電燈,可調溫度的電熱毯、電飯鍋等都含有電位器.
２．數字電位器
數字電位器是用數字信號控制電阻的器件(集成電路).它有耐震動、噪聲小、壽命長、抗環境污染等重要優點,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。
要點詮釋:
生活中的電視機、洗衣機蜂鳴器、臺燈等電位器的工作原理是通過改變接入電路電阻的大小來改變電路中電流的大小.
1.2.1 通過實驗，了解物質的一些物理屬性，如彈性、磁性、導電性和導熱性等，能用語言、文字或圖表描述物質的物理屬性。
3.4.2知道電壓、電流和電阻。探究電流與電壓、電阻的關系，理解歐姆定律。
【例題1】請用筆畫線表示接線，連接如圖的電路，使滑動變阻器能夠控制燈泡的亮度。在你連的電路中，要使燈泡越來越亮，變阻器的滑片應該向 移動。畫出你的實驗電路圖。
【分析】從電源正極依次串聯開關、滑動變阻器和燈泡，注意滑動變阻器按一上一下原則接線。
【解答】
解：從電源正極依次串聯開關、滑動變阻器和燈泡，并回到電源負極；根據實物圖滑動電路圖；如下圖所示：
根據實物圖可知，當滑片向右移動時，燈泡變亮。
故答案為：右。
【例題2】如圖是一位同學按照上題要求所連的電路。這個電路能不能滿足題目的要求？為什么？按這個圖進行操作時，實驗現象是怎樣的？
【分析】
由電路圖可知，滑動變阻器的最下方兩個接線柱與燈泡串聯，滑片移動時接入電路中的電阻不變，電路中的電流不變，燈泡的實際功率不變，據此進行解答。
【解答】
答：不能滿足要求，因為導線都接到了下面的接線柱上，此時變阻器在電路中相當于定值電阻，移動滑片時，阻值不變，小燈泡的亮暗不變；
按這個圖進行操作時，滑片移動時，燈泡的亮暗不變。
【例題3】圖是滑動變阻器的結構和連入電路的示意圖。當滑片P向右滑動時，連入電路的電阻變小的是 。
【分析】滑動變阻器是通過改變接入電路中電阻絲的長度來改變電阻大小的。滑動變阻器正確接法是上下接線柱各接一個，若要連入電路的電阻變小，則連入電路的電阻絲長度變短。
【解答】解：
A、圖中滑片右側的電阻絲接入電路，滑片向右移動時，接入電路中電阻絲的長度減小，則連入電路的電阻變小，故A符合題意。
B、圖中同時接入上方兩接線柱，相當于接入一導線，滑片移動時，連入電路的電阻為0，故B不合題意；
C、圖中同時接入下方兩接線柱，相當于接入一定值電阻，滑片移動時，連入電路的電阻不變，故C不合題意；
D、圖中滑片左側的電阻絲接入電路，滑片向右移動時，接入電路中電阻絲的長度增大，連入電路的電阻變大，故D不合題意。
故選：A：
【例題4】如圖是一種測定油箱內油量的裝置。其中R是滑動變阻器的電阻片，滑動變阻器的滑片跟滑桿連接，滑桿可以繞固定軸O轉動，另一端固定著一個浮子。油箱中的油量減少時，油面下降，浮子隨液面落下，帶動滑桿使滑動變阻器滑片向上移動，從而改變了電路中電流表的示數。因此，電流表上一定的示數便對應著油面的一定高度，把電流表刻度盤改為相應的測量體積數，就可以直接讀出油箱中的油量。下列說法不正確的是（　　）
A．電阻R0在電路中的作用是保護電路
B．電流表示數增大時，說明油箱內油面上升
C．油箱內油面下降時，滑動變阻器R接入電路中電阻變小
D．油量的零刻度線與電流表零度線的位置并不對應
【分析】（1）分析油量增加時，滑動變阻器連入電路的阻值變化，當滑動變阻器連入電路中的電阻為零時，分析若沒有R0電路出現的情況，然后得出在電路中串聯電阻R0的作用；
（2）由電路圖可知，R0與R串聯，電流表測電路中的電流，分析油箱中油量變化時，滑動變阻器接入電路的電阻如何變化，電路總電阻如何變化，然后由歐姆定律判斷電流表示數如何變化。
【解答】解：
A、由圖可知，當油箱中的油量增加時，液面上升，浮子上升，另一端的滑桿下降，滑動變阻器連入電路的阻值變小，當油面上升到一定程度，滑動變阻器連入電路中的電阻為0時，若電路中沒有R0，會造成電源短路，所以在電路中串聯電阻R0能起到保護電路的作用，故A正確；
B、由題可知，當電流表示數增大時，說明滑動變阻器R接入電路中電阻的電阻變小，長度變短，說明油箱內油面上升，故B正確；
C、由圖可知，該電路為R和R0的串聯電路，油箱內油面下降時，滑動變阻器R接入電路中電阻變大，故C錯誤；
D、由歐姆定律可知，當油箱中沒有油時，滑動變阻器接入電路的阻值最大，但電流不會為零，因此油量的零刻線不會對應電流表零刻線的位置，故D正確。
故選：C。
1. 請完成下列填空。
（1）如圖-1，高山上的公路修的彎彎曲曲，宛如盤龍，其原理與簡單機械中的 相同。
（2）如圖-2，打樁機上被高高舉起的重錘能將樁打入地下，其原因是重錘具有 能。
（3）如圖-3，為了探究導體長度對電阻大小的影響，應選擇電阻絲c和 分別接入電路。
（4）如圖-4，插入式電阻箱接入電路的阻值是 Ω。
2. 如圖所示，實驗室中某個常用的滑動變阻器銘牌上標有“20Ω 2A”字樣。下列關于這個滑動變阻器的說法中（　　）
①當滑動變阻器通過2A的電流時，它的電阻為20Ω；
②它接入電路的最大阻值是20Ω；
③它是通過改變其接入電路中電阻線的橫截面積來改變接入電路電阻的；
④允許通過它的最大電流為2A。
A．只有①③正確 B．只有①④正確 C．只有②③正確 D．只有②④正確
3. 關于電阻，下列說法正確的是（　　）
A．絕緣體不容易導電，因為沒有電阻
B．滑動變阻器是靠改變接入電路中的電阻絲的長度來改變電阻的
C．將兩根完全相同的銅導線擰成一股后，其電阻變小
D．銅導線的電阻一定比鋁導線的電阻小
4.如圖所示，甲為可調亮度臺燈，乙為電位器的結構圖，a、b、c為電位器的三個接線柱，d為旋轉觸片，轉動觸片d可調節燈泡亮度。下列分析正確的是（　　）
A．若只將a、c接入電路，順時針旋轉觸片d,燈泡變亮
B．若只將a、c接入電路，逆時針旋轉觸片d,燈泡變亮
C．若只將a、b接入電路，順時針旋轉觸片d,燈泡變亮
D．若只將b、c接入電路，順時針旋轉觸片d,燈泡變亮
5. 滑動變阻器是靠改變接入電路中電阻線的 來改變電阻的，如圖為旋轉式變阻器的結構圖，a、b、c為變阻器的三個接線柱，d為旋鈕觸片。將該變阻器接入電路中調節燈泡的亮度，當順時針旋轉旋鈕觸片時，燈光變亮，則應連接接線柱 （選填“a、b”、“b、c”或“a、c”）和燈泡 聯后接入電路中。
1. 為減少碳排放，我國大力推行電動汽車。電動汽車中電動機的轉速由電流大小控制，工作原理如圖。利用旋鈕變阻器實現對轉速的控制，圖中O、E、F為變阻器的三個接線柱。
（1）變阻器上旋鈕滑片的材料應選用 。（選填“導體”或“絕緣體”）
（2）駕駛員踩下“油門”，電路中變阻器阻值減小，電流變大而加快電動機的轉速，用畫線代表導線將旋鈕變阻器接入電路M、N處。
（3）車速儀可由電路中的電壓表或電流表改裝。要求：駕駛員踩下“油門”，車速儀示數變大。則下列電路圖符合要求的有 。（可多選）
2. 做電學實驗時，需要測量約0.5A的電流，但實驗室當時只有一個量程為0.3A的電流表。如果手邊有12V的學生電源，0～50Ω的滑動變阻器一個，電阻絲一條，導線若干開關一個。請同學們用最簡單的方案設計并描述操作步驟，嘗試將電流量程擴展到0.6A。
步驟：（1）開關閉合前，滑動變阻器的滑片應放置于 ，電阻絲的一端與電流表相連，另一端暫不連；
（2）閉合開關，調節滑動變阻器，使電流表達到 ；
（3）試將電阻絲的不同位置接到電流表的另一接線柱上，以改變電阻絲的長度，當電流表示數達到 時，將這個位置擰緊在接線柱上，此時當通過電流表的電流為I時，電路中的電流為2I，即把電流表量程擴大了一倍。
參考答案：
熱身訓練：
1.（1）斜面；
（2）重力勢；
（3）b；
（4）8;
2.D；
3.BC；
4.D；
5. 長度；b、c；串。
拓展閱讀：
1.（1）變阻器上旋鈕滑片的材料是導體；
（2）駕駛員踩下“油門”，電路中變阻器阻值減小，則應把O、E接入電路，如圖所示；
（3）根據題意可知，當駕駛員向下踩“油門”踏板時，車速儀示數變大（3）0.22A；
2. （1）阻值最大處；（2）0.3A；（3）半偏。
21世紀教育網 www.21cnjy.com 精品試卷·第 2 頁 （共 2 頁）
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