滑动变阻器选用限流接法和分压接法的依据及伏安法测电阻 2013

图滑动变阻器的分压接法和限流接法邛崃一中——杨忠林滑动变阻器是中学电学实验中常用的仪器，它在电路中的接法有分压和限流两种，近几年高考电学设计性实验命题对其应用多次直接或渗透考查。

教材对此又没有理论的讲解，又没有实际的指导，学生感到无从下手，笔者从多年的教学经验，结合电路分析，对滑动变阻器的这两种接法使用作一点探讨。

一、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如图1所示的电路中，滑动变阻器总电阻为R 0，输入电压为U 0，负载电阻R 两端的电压U 随变阻器调节变化情况作如下的讨论：首先，不接负载R 时，输出端的电压U=U 0R 0R ap ，可见，U 与成正比，输出电压电线性的，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—U 0。

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R ap ，左部分分得的电压将更图小，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．动变阻器的限流接法如图2所示的电路输入电压为U 0，滑动变阻器总阻值为R 0，滑动变阻器对负载R 0电流的控制情况作如下的讨论：首先，电路中的电流：I=U 0R aP +R，可见，I 随R aP 的增大而减小，如图（b ）所示。

当Rap=0时，电路中的最大电流I m =U 0R ，R 两端的电压最大U max =U 0。

当Rap 最大值R 0分别为负载电阻1、3、5……倍时，电路中电流的最小值为I m 2 、I m 4 、I m6……负载电阻R 两端的最小电压Umin 为U 02 、U 04 、U 06……由此可见，若滑动变阻器总电阻R 0较小，它对整个电路的电流控制能力就小，反之较大。

一、伏安法测电阻1、伏安法测电阻：测电阻的两种电路：电流表的外接法与内接法2、系统误差分析误差原因：因为电压表、电流表分别有分压分流的作用，它们本身的内阻会给电路造成影响从而带来误差。

电流表接入电路会分压，电压表接入会分流。

①电流表外接法1）R 测= 2）误差原因3）测量值比真实值偏 4）使用外接法的条件：②电流表内接法1）R 测= 2）误差原因3）测量值比真实值偏 4）使用内接法的条件：总结：3、电流表内外接法的判别例1：点触法①如图测电阻R，当电压表的表头P从A点，接到B点时电压表读数变化明显，应用____接法②电流表读数变化明显，应用_____接法例2：如果电流表的内阻为R A=0.03Ω,R V=2.OKΩ,要测量的电阻R大约为1.5KΩ，采用哪种接法误差更小？如果要测量的电阻R大约是2Ω，采用哪种接法更简单？并画出这两种接法.练习1：有一个未知电阻R，用下图中（A）和(B)两种电路分别对它进行测量，用A图测量时两表读数为分别为6V,6mA,用图B测量是，两表读数分别为5.9V，10mA,则用图测量电阻的误差较小，测量值，测量值比真实值偏 ,(电流表内阻很小约0.1Ω，电压表内阻很大约3000Ω)练3：先要测定一个额定电压约4V，额定电流约0.5A的小灯泡正常发光时的电阻，电压表应该选择，电流表应选择电路连接时电流表应采用接法。

A、电压表量程是4.5V，内阻约4000ΩB、电压表量程是10V，内阻约8000ΩC、电流表量程3A，内阻约0.4ΩD、电流表量程0.6A，内阻约2Ω二、滑动变阻器的两种接法比较和选择知识要点一、滑动变阻器的两种连接方式如图所示的两种电路中，滑动变阻器（最大阻值为R0）对负载R L的电压、电流强度都起控制调节作用，通常把图（a）电路称为限流接法，图（b）电路称为分压接法．二、两种电路的比较负载R L上电压调节范围（忽略电源内阻）负载R L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RRRLL+E≤U L≤ERREL+≤I L≤LREEI L分压接法0≤U L≤E0≤I L≤LREE（I L＋I ap）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三、滑动变阻器的限流接法与分压接法的选择方法滑动变阻器以何种接法接入电路，应遵循安全性、精确性、节能性、方便性原则综合考虑，灵活择取．（1）下列三种情况必须选用分压式接法①要求回路中某部分电路电流或电压实现从零开始可连续调节时，必须采用分压接法．②当用电器的电阻R L远大于滑动变阻器的最大值R0，且实验要求的电压变化范围较大（或要求测量多组数据）时，R甲乙必须采用分压接法．③若采用限流接法，即使滑动变阻器的阻值调到最大是待测电阻上的电流（或电压）仍大于电流表（或电压表）的量程，必须采用分压接法．【例1】如图所示为用伏安法测量一个定值电阻阻值的实验所需的器材实物图，器材规格如下：A．待测电阻Rx（约100Ω）B.直流毫安表（量程0-10mA,内阻50Ω）C.直流电压表（量程0-3V,内阻5KΩ）D.直流电源（输出电压4V，内阻不计）F．滑动变阻器（阻值范围0-15Ω，允许最大电流1A）根据器材的规格和实验要求，在本题的实物图上连线。

滑动变阻器选用限流接法和分压接法的依据及伏安法测电阻 2013.10.301.限流式图中变阻器起限流作用，求待测电阻Rx的电压可调范围限流式电路的特点:①电压不能从零开始调节,调节范围较小.但电路结构较为简单.②电能损耗较小.2.分压式图中变阻器起分压作用，求待测电阻Rx的电压可调范围0~E分压式电路的特点:①电压可以从零开始调节到电源电动势,调节范围较大. 但电路结构较为复杂.②电能损耗较大.分压限流的选择1. 负载电阻电压要求变化范围较大，且从零开始连读可调，应选分压电路.2. 若负载电阻的阻值Rx远大于滑动变阻器总阻值R，应选分压电路.3. 若负载电阻的阻值Rx小于滑动变阻器总阻值R或相差不多，且没有要求电压从零可调,应选限流电路.4. 两种电路均可时限流电路优先，因为限流电路总功率小。

5. 特殊问题要具体问题具体分析.电流表内接法与外接法选择：(1阻值判断法：当时,采用电流表“外接法”当时,采用电流表“内接法”。

即大内小外！(2试触法:若电压表变化明显，用外接法；若电流表变化明显，则用内接法！实验一测金属丝电阻率1.实验步骤①测量电阻丝的直径d.②按电路图连接好用伏安法测电阻的实验电路；③把一段同规格的电阻丝接入电路，用mm刻度尺量出其接入电路的长度l.④把滑动变阻器的滑片调至适当位置，电路经检验无误后闭合电键，改变滑动片的位置，读出几组相应的电流表和电压表的示数Ｉ和Ｕ的值。

求出电阻的平均值.或者作出U-I图像，求其斜率k=R⑤利用计算金属丝的电阻率.例1：在做“测定金属丝的电阻率”的实验中，下列做法正确的是(A.用米尺量金属丝的全长（测三次），求出平均值，然后接入电路中B.在铅笔上密绕金属丝30匝，量出宽度，除于匝数，得出金属丝的直径C.用伏安法测电阻时宜用安培表内接法，多次测量求出平均值D.实验中，通电时间不宜太长，电流不宜过大，尽量保持金属丝的温度不变例2：(1用游标为50分度的游标卡尺测量某工件的长度时，示数如图所示，则测量结果应该读作________cm.(2用螺旋测微器测圆柱体的直径时，示数如图实所示，此示数为________cm.练习：1.欲用伏安法测定一段阻值为左右的金属导线的电阻，要求测量结果尽量准确，备有以下器材：A. 电池组（3V、）B. 电流表（）C. 电流表（）D. 电压表（0~3V、）E. 电压表（0~15V、）F. 滑动变阻器（0~）G. 滑动变阻器（0~） H. 开关、导线（1）上述器材中应选用的是______________。

一、滑动变阻器的分压接法与限流接法滑动变阻器的分压接法与限流接法各有什么特点？如何选用？滑动变阻器是电学实验中较重要、较常用的仪器，它能够改变电压和电流的大小.滑动变阻器在电路中有两种连接方式，即分压式和限流式.(1)电路特点图甲为分压式电路，图乙为限流式电路.其中R 为用电器电阻，R 0为滑动变阻器的电阻，A 、B 为两端接线柱，C 为滑动触头，E 、r 为电源电动势和内阻.由图可知，两种电路的电路结构性质大不相同.分压电路中，R 0全部接入电路，R 与R BC 并联后又与R AC 串联，组成混联电路.而在限流电路中R 0的一部分接入电路，并与R 串联组成简单的串联电路.一、分压式电路的特点：①滑动触头必须从B 到A 调节，不致在接通电路时，因超过额定电压而烧坏用电器.②电压可以从零开始变化。

当滑动触头C 由B 向A 滑动时，用电器上的电压由零逐渐变大。

③R 上的电压变化范围是零到0000RR E RR R R r R R ⋅+++，当电源的内阻r 可以忽略时，R 上的电压变化范围是0~E .④当R <<R 0时,C 由B 向A 滑动时，R 上电压变化缓慢，C 接近A 端时电压开始迅速增加，不利于电压调节；当R >>R 0时，电路外电阻主要由R 0决定.当C 由B 向A 滑动时，R 上的电压变化较快，容易达到所需电压，即R >>R 0时常采用分压式电路.二、限流式电路的特点：①使用限流式电路做实验时，开始滑动触头C 应在B 端，防止实验中电流过载而烧坏用电器.②当滑动触头C 由B 向A 滑动时，外电路电阻变小，电流由小变大，通过R 上的电流始终不为零，电流I 在r R E +到rR R E ++0之间变化. ③当R>>R 0时，电流可调范围较小；当R <<R 0时，电流可调范围较大，这时经常采用限流式电路.由以上分析得出：当R >>R 0时，常采用分压式电路；当R <<R 0时，常采用限流式电路.关于限流接法和分压接法的一些理论分析在限流接法中，如电路负载电阻为R，滑动变阻器总电阻为r，电源的电动势为E，电源的内电阻忽略不计，则电路中电流的变动范围为E／R≥I≥E／（R＋r）。

滑动变阻器分压与限流两种接法的选择滑动变阻器是电学实验中常用的仪器，近几年高考电学设计性实验命题对其应用多次直接或渗透考查.如何选择滑动变阻器的接法设计控制电路仍是历届考生应考的难点.滑动变阻器的限流接法与分压接法的特点：如图10-2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（a）电路称为限流接法，图（b）电路称为分压接法.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E≤UL≤E≤IL≤分压接法0≤UL≤E0≤IL≤E（IL+Iap）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①限流法.如图（a）所示，待测电阻上电压调节范围为.显然，当R0<<RL时，在移动滑动触头的过程中，电流的变化范围很小，总电流几乎不变，UL也几乎不变，无法读取数据；当R0>>RL时，滑动触头在从b向a滑动的过程中，先是电流表、电压表的示数变化不大，后来在很小的电阻变化范围内，电流表、电压表的读数变化很快，也不方便读数，只有当RL与R0差不多大小时，才能对电流、电压有明显的调控作用.在同样能达到目的的前提下，限流法较为省电，电路连接也较为简单.②分压法.如图（b）所示，待测电阻上电压调节范围为0～E，且R0相对于RL越小，R上的电压变化的线性就越好.当R0>>RL时，尽管UL变化范围仍是0～E，但数据几乎没有可记录性，因为在这种情况下，滑片从左端滑起，要一直快到右端时，电压表上示数一直几乎为零，然后突然上升到E，对测量几乎没有用处.因此，分压接法要用全阻值较小的滑动变阻器。

滑动变阻器的限流接法与分压接法：两种电路均可调节负载电阻电压和电流的大小，但在不同条件下，调节效果大不一样，滑动变阻器以何种接法接入电路，应遵循安全性、精确性、节能性、方便性原则综合考虑，灵活选取.1.下列三种情况必须选用分压式接法（1）要求回路中某部分电路电流或电压实现从零开始可连续调节时（如：测定导体的伏安特性、校对改装后的电表等电路），即大范围内测量时，必须采用分压接法.（2）当用电器的电阻RL远大于滑动变阻器的最大值R0时，必须采用分压接法.因为按图（b）连接时，因RL>>R0＞Rap,所以RL与Rap的并联值R并≈R ap，而整个电路的总阻值约为R0，那么RL两端电压UL=IR并=·Rap，显然UL∝Rap,且Rap越小，这种线性关系越好，电表的变化越平稳均匀，越便于观察和操作.（3）若采用限流接法，电路中实际电压（或电流）的最小值仍超过RL的额定值时，只能采用分压接法.2.下列情况可选用限流式接法（1）测量时对电路中的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相差不大或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优先采用限流式接法.例1：如图10-3所示，滑动变阻器电阻最大值为R，负载电阻R1=R，电源电动势为E,内阻不计.（1）当K断开，滑动头c移动时，R1两端的电压范围是多少？（2）当K闭合，滑动头c移动时，R1两端的电压范围是多少？（3）设R的长度ab=L,R上单位长度的电阻各处相同，a、c间长度为x，当K接通后，加在R1上的电压U1与x的关系如何？【审题】电键断开或闭合导致电路出现两种截然不同的控制电路：限流和分压，把握限流和分压电路的原理是关键【解析】（1）若K断开，则该控制电路为滑动变阻器的限流接法，故≤U1≤E（2）若K闭合，则该控制电路为滑动变阻器的分压接法，故0≤U1≤E（3）U1=IR并，R并=,I=得：U1=【总结】该题考察两种控制电路的原理即两者获取的控制电压范围不同例2：用伏安法测量某一电阻Rx阻值，现有实验器材如下：待测电阻Rx（阻值约5 Ω,额定功率为1 W）；电流表A1（量程0~0.6 A,内阻0.2 Ω）;电流表A2（量程0~3 A，内阻0.05 Ω）;电压表V1（量程0~3 V，内阻3 kΩ）;电压表V2（量程0~15 V，内阻15 kΩ）;滑动变阻器R0（0~50 Ω）,蓄电池（电动势为6 V）、开关、导线.为了较准确测量Rx阻值，电压表、电流表应选________，并画出实验电路图.【审题】该题要求选择实验仪器、测量电路及控制电路，因为滑动变阻器的全阻值大于被测电阻Rx，故首先考虑滑动变阻器的限流接法【解析】由待测电阻Rx额定功率和阻值的大约值，可以计算待测电阻Rx的额定电压、额定电流的值约为U=V≈2.2 V,I=A=0.45 A.则电流表应选A1，电压表应选V1.又因=24.5 Ω＞Rx，则电流表必须外接.因为滑动变阻器的全阻值大于被测电阻Rx，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Rx上的最小电流为Imin==0.11A＜I额，因该实验没有对电流、电压的调节范围未作特殊要求，故用限流电路.电路如图10-4所示.【总结】滑动变阻器全阻值相对待测电阻较大，用分压接法不便于调节，故限流接法是首选，只要能保证安全且有一定的调节范围即可。

滑动变阻器的限流式和分压式接法及两种接法的选择滑动变阻器的两种电路都能控制调节负载的电压和电流，但调节效果不同，实际应用中要根据具体情况恰当的选择限流式接法和分压式接法，下面是选择的方法。

1．通常情况下（满足安全条件），由于限流式接法电路能耗较小，电路结构简单，因此应优先考虑。

2．在下列情况下必须采用分压式接法：（1）实验要求使某部分的电压或电流从零开始调节，只能采用分压式接法；（2）如果实验所提供的电表量程或其他元件允许通过的最大电流很小，若采用限流式接法，无论怎样调节，电路中的实际电流（或电压）都会超过电表量程或元件允许的最大电流（或电压），为了保护电表或元件，滑动变阻器必须采用分压式接法；（3）伏安法测电阻实验中，当滑动变阻器的阻值远小于待测电阻的阻值时，若采用限流式接法，待测电阻的电流（或电压）变化很小，不利于多次测量求平均值或用图像法处理数据，也起不到保护电阻或电表的作用，为了在上述情况下尽可能大范围的调节待测电阻的电流或电压，应选择分压式接法；（4）在对改装后的电流表或电压表进行校准时，必须从零开始校准，滑动变阻器必须采用分压式接法；3．大阻值的滑动变阻器一般采用限流式接法，小阻值的一般采用分压式接法。

经验分享：1. 电学实验对分压式接法考查较多；2. 若滑动变阻器阻值较小（例如10Ω、20Ω），采用分压式接法的可能性就非常大；3. 做题时要注意审题，从上下文中挖掘隐含条件。

高考经典真题思路详解：1.（1997年全国高考题）某电压表的内阻在20~50k Ω之间，现要测量其内阻，实验室提供下列器材可供选择：A ．待测电压表（量程3V ）；B ．电流表A 1（量程200μA ）；C ．电流表A 2（量程5mA ）；D ．电流表A 3（量程0.6A ）；E ．滑动变阻器R （最大值1k Ω）；F ．电源E （电动势4V ），电建s ，导线若干。

（1）所提供的电流表中，应选用 （填字母代号）；（2）为了尽量减小误差，要求多测几组数据，试在图中画出符合要求的实验电路图（其中电源和电建已连好）。

滑动变阻器的分压接法和限流接法邛崃一中——杨忠林滑动变阻器是中学电学实验中常用的仪器，它在电路中的接法有分压和限流两种，近几年高考电学设计性实验命题对其应用多次直接或渗透考查。

教材对此又没有理论的讲解，又没有实际的指导，学生感到无从下手，笔者从多年的教学经验，结合电路分析，对滑动变阻器的这两种接法使用作一点探讨。

一、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如图1所示的电路中，滑动变阻器总电阻为R °,输入电压为U o,负载电阻R两端的电压U随变阻器调节变化情3）图1 —况作如下的讨论：U o首先，不接负载R时，输出端的电压U= R ap，可见，U与成正比，输出电压电R o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 —U o。

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R ap，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•动变阻器的限流接法如图2所示的电路输入电压为U o，滑动变阻器总阻值为R o，滑动变阻器对负载R o 电流的控制情况作如下的讨论:首先，电路中的电流：U o 一- f I *」 4 1l= R aP + R，可见，I随R aP的增大而减小，如图（b）所示。

D 尺3R 7R J?.,图2(/>) U o当Rap=O时，电路中的最大电流l m= , R两端的电压最大U max=U o。

RI m I m当Rap最大值R o分别为负载电阻1、3、5……倍时，电路中电流的最小值为—、；、I m6U o U o U o负载电阻R两端的最小电压Umin为、一、一……2 4 6由此可见，若滑动变阻器总电阻R o较小，它对整个电路的电流控制能力就小，反之较大。