滑動變阻器的分壓接法和限流接法

滑動變阻器是中學電學實驗中常用的儀器，它在電路中的接法有分壓和限流兩種，近幾年高考電學設計性實驗命題對其應用多次直接或滲透考查。教材對此又沒有理論的講解，又沒有實際的指導，學生感到無從下手，筆者從多年的教學經驗，結合電路分析，對滑動變阻器的這兩種接法使用作一點探討。

一、滑動變阻器的分壓接法和限流接法的電路分析

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如圖2所示的電路輸入電壓為U0，滑動變阻器總阻值為R0，滑動變阻器對負載R0電流的控制情況作如下的討論：首先，電路中的電流：I= U0RaP+R ，可見，I隨RaP的增大而減小，如圖（b）所示。當Rap=0時，電路中的最大電流Im=U0R ，R兩端的電壓最大Umax=U0。當Rap最大值R0分別為負載電阻1、3、5……倍時，電路中電流的最小值為Im2 、Im4 、Im6 ……負載電阻R兩端的最小電壓Umin為U02 、U04 、U06 ……可以得出結論：限流式接法要能在調節過程中平緩控制電流，滑動變器阻值要稍大些。一般來說，約為待測電阻的3—10倍。以下情況可選用限流接法：

a.測量時電路電流沒須要求從零開始連續調節，只是小范圍內測量，且負載電阻R接近或小于滑動變阻器電阻R0，采用滑動變阻器限流接法。

b.電源的放電電流或滑動變阻器的額定電流太小，不能滿足分壓接法的要求，應采用滑動變阻器限流接法。

c.沒有很高的要求，僅從安全性和精確性角度分析兩者無可采用時可考慮安裝簡便和節能因素采用滑動變阻器限流接法。

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如圖1所示的電路中，滑動變阻器總電阻為R 0，輸入電壓為U0，負載電阻R兩端的電壓U隨變阻器調節變化情況作如下的討論：首先，不接負載R時，輸出端的電壓U=U0R0 Rap，可見，U與成正比，輸出電壓電線性的，如圖1（b）中①所示。換言之，觸頭P在ab間移動時，左半部分分得的電壓是均勻變化的，電壓的變化范圍是0—U0。其次，當滑動變阻器的aP連接負載電阻R時，P點左邊電路的等效電阻減小，與P點右邊部分串聯而得的電壓將比原來減小，如圖1（b）②所示。再次，當負載電阻R很小，對于確定的Rap，左部分分得的電壓將更小，如圖如圖1（b）③所示�？梢缘贸鼋Y論：分壓接法要能通過連續調節滑動變阻器得到平緩變化的電壓，負載阻值應該較大。換言之，分壓接法滑動變阻器應該選用阻值相對較小的。在下面三種情況下必須選擇分壓接法：

a.要使某部分電路的電壓或電流從零開始連續調節，只有滑動變阻器分壓接法的電路才能滿足

b.如果實驗所提供的電壓表、電流表量程或電阻元件允許最大電流較小，采用限流接法時，無論怎樣調節，電路中實際電流都會超過電表量程或電阻元件允許的最大電流，為了保證電表和電阻元件免受損壞，必須采用滑動變阻器分壓接法連接電路。

c.伏安法測電阻實驗中，若所用的變阻器阻值小于待測電阻阻值，若采用限流接法時，即使變阻器觸頭從一端滑至另一端，待測電阻上的電流變化小，這不利于多次測量求平均值或用圖像法處理數據，為了變阻器遠小于待測電阻阻值的情況下能大范圍地調節待測電阻上的電流，應選擇滑動變阻器的分壓接法。

二、滑動變阻器分壓接法和限流接法的選擇

滑動變阻器分壓接法和限流接法都能調節負載的電流，但在相同條件下的調節效果不同，實際應用要根據情況恰當地選擇適當的方法。通常情況下，由于限流電路能耗較小，結構連接簡單，因此，優先考慮以限流接法為主。

三、分壓接法和限流接法的比較

滑動變阻器接入電路后，它本身也要消耗電能，不同的接法造成的功率消耗是不一樣的。當負載R通過相同的電流IR時，分壓電路接法中的總電流I=IR+IaP；在限流接法電路中的總電I=IR。故分壓式接法時電路總電流大，電源的輸出功率較大，也就是說電路消耗的額外功率大。