20200108如何选择滑动变阻器的大小规格与连接方式

测电阻之小专题四：供电电路（也叫控制电路）中滑动变阻器连接方式的确定本专题想要让学生明白：1为什么限流接法时要选用较大的滑动变阻器而分压接法时要选用较小的滑动变阻器。

2实验题目中该如何选择滑动变阻器的大小及连接方式。

一、两种接法及名称 1、如图1所示，当用电器与滑动变阻器的一部分或全部直接串联使用时就叫限流接法。

此接法中，滑动变阻器通常比用电器电阻或待测电阻大（3～5倍），即用大的控制小的。

2、如图2所示，当用电器与滑动变阻器的一部分或全部并联使用时就叫分压接法。

此接法中，滑动变阻器通常比用电器电阻或待测电阻小，即用小的控制大的。

3、两种接法的变换：在图2中，分压接法去掉一根导线T 改成了限流接法，限流接法添一根导线T 改成了分压接法。

二、滑动变阻器在电路中的作用“调节和控制”用电器所能得到的电压与电流大小，便于多测几组数据，并且保护用电器。

三、两种接法的比较：（假设电源的内阻等于0；I 、U 的范围特指用电器R x 上的得到的电压电流范围） 说明：图1中触头在a 处、图2中触头在b 处时，Rx 上的电压电流最大；（总体说明：围绕滑动变阻器的选择和使用常见常用的有4个估算，最后一个估算较少用）㈠、关于最大电流和最大电压：I max =E/R x 、U max =I max R x 。

1、它们是选择电源、电压表和电流表的参考依据。

例如：2、最大电流和电压的常用估算公式：Imax =E/R X 和Umax=Imax*R X 。

对照电路图1（触头P 在a 端）和图2（触头P 在b 端），这相当于让电源直接给待测电阻提供电压和电流。

另外，如果题目告诉了用电器的额定功率，就应当根据电路的实际工作情况选用公式P=I 2R 、P=U 2/R 、P=UI 去估算用电器上的最大电流最大电压。

㈡、关于限流接法中的最小电流和最小电压：I min = E/（R x+R 0）、U min =I min R x 。

1、它们是检验滑动变阻器在限流接法时能否保护电压表和电流表包括用电器等等的参考依据。

例如：2、最小电流和电压的估算公式：Imin=E/( R+Rx)，Umin=IminRx 。

对照电路图1（触头P 在b 端），滑动变阻器串接并全部用上时用电器上的电压电流最小。

滑动变阻器兼有保护电路和调节电路的作用，经过图1：限流接法估算，若最小值仍大于电压表电流表的量程，就说明限流接法起不到保护作用，则应当改用较小的电阻并接成分压式。

㈢、关于滑动变阻器的额定电流I额。

1、这是选择分压所用的小电阻规格的依据。

如果选择了较小的滑动变阻器去分压，且题目中又告诉了滑动变阻器的额定电流，则要估算并检验滑动变阻器本身是否安全可靠了。

2、估算通过滑动变阻器的最大电流的公式：I滑=E/R滑。

在图2所示的分压电路中，当触头正在a端（或正在b端时）可以简化认为电源电压全部加在了滑动变阻器上，其电流大小I滑=E/R滑。

如果I滑＞I额则它自身也难保了，该选用额定电流更大的。

例如某电源电动势3V，滑动变阻器最大阻值10Ω，则通过滑动变阻器的最大电流有0.3A，当它的额定电流只有0.2A时则不能用它去做分压电阻了。

㈣、关于滑动变阻器的电阻值使用范围的估算，此处略，详见相关专题。

四、“选择滑动变阻器的大小、确定滑动变阻器的用途”的基本方法（这是学习的重点内容）㈠方法说明：滑动变阻器的规格选择与用途选择是结合起来同时进行的。

㈡总体原则：小分压大限流。

即滑动变阻器比待测电阻小的情况下考虑用作分压，滑动变阻器比待测电阻大（不能大很多，通常大几倍、如大2～3倍最为合适，几倍也可）的情况下考虑用作限流。

为什么变阻器太大或太小都不适宜用来做限流电阻呢？下面说明:设某待测电阻约为10Ω，电源电动势为约6V（内阻忽略不计），让它们和不同规格的滑动变阻器串联起来，接成限流接法(如前面的图1)，计算出与这一规格对应的电流的最大值（下面表格中第4行，最大值都相同且等于0.6A）和最小值（下面表格中第3行，规格不同最小值不同），从而得到这一规格下电流的调节范围（如滑动变阻器的规格为1Ω时，电流的调节范围是0.594A～0.60A；滑动变阻器的规格为200Ω时，电流的调节范围是0.029A～0.60A），详见下表。

1、若滑动变阻器的规格比待测电阻小得多（如只有1Ω）时，不适合用作限流，原因是：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，待测电阻上的电压U L也几乎不变，无法读取数据，简而言之就是调节效果很微弱或没有调节效果；2、若滑动变阻器的规格比待测电阻大得多（如有200Ω）时，也不适合用作限流，原因是：滑动触头在从最大电阻向较小电阻滑动的过程中，先是电流表、电压表的示数很小且变化不大，后来在很小的电阻变化范围内，电流表、电压表的读数变化幅度很大，也不方便读数，简而言之就是不利于调节。

3、若滑动变阻器的规格比待测电阻大几倍（如规格为50Ω的），才适合用作限流，原因：举例说明，对规格为50Ω的滑动变阻器，当使用电阻为0Ω时，电流示数为0.6A（满偏），当使用电阻为10Ω时，电流示数为0.3A（半偏），当使用电阻为20Ω时，电流示数为0.2A（指针偏转1/3），如果再让使用电阻增大，指针偏角将更小，读数误差会较大。

由此可见，要想读数误差小，从理论上看，用作限流电阻的规格比待测电阻大2～3倍最为合适。

总之，当滑动变阻器R<<R x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，U L也几乎不变，无法读取数据；当R>>R x时，滑动触头在从最大电阻向较小电阻滑动的过程中，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R与R x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.㈢具体做法：下面说明源于201910311明确要求分压的，选用较小的滑动变阻器。

特别提示：如果只提供了一只较小的滑动变阻器，则直接接成分压方式。

见【例1－1】【例1－2】。

2明确要求限流的，选用较大的电阻(不能大很多，通常大几倍、如大2～3倍最为合适，几倍也可)。

见【例2－1】和【例2－2】。

3如果题目中提供了多个滑动变阻器，又没有指定用途（分压或限流），应首先考虑限流（选用中等大小的电阻）再考虑分压（选用小电阻）。

选择滑动变阻器的具体做法是：绝不用规格太大的；试用较大的去限流；换用较小的去分压.即：选择的顺序是由较大到较小,由限流到分压.对3的说明之一：金属丝细而密，额定电流很小，易烧断；同样长度上的电阻较大，变化较大，不利于调节。

这就是绝不用规格太大的两个理由。

对3的说明之二：试用较大的去限流，是因为还要检验滑动变阻器在限流接法时能否保护电压表、电流表等用电器的安全？为此，要估算电路中电流、电压的最小值。

估算方法见前面。

【例3－1到3－4】。

对3的说明之三：如果选择了较小的滑动变阻器去分压，且题目中又告诉了滑动变阻器的额定电流，则要估算并检验滑动变阻器本身是否安全可靠了。

估算方法见前面（三）。

【例4－1，4－2，4－3】。

4经验总结：⑴下面两种情况直接接成分压方式：①明确要求用电器上的电压电流从0起调的。

②器材中只提供了较小的滑动变阻器的。

⑵没有明确要求连接方式且有较大的滑动变阻器时，应首先考虑接成限流方式，若不烧表则可以接成限流方式，若要烧表则换用较小的滑动变阻器且接成分压方式。

⑶有三大类情况经分析或估算后只能选用小电阻变阻器且接成分压接法：①明确要求用电器上的电压电流从0起调的。

②器材中只提供了小电阻变阻器。

③器材中提供了特大的、较大的、较小的多种规格的变阻器，但用较大的去限流不合适而用较小的去分压（所谓不合适是指最小电压电流较大要烧表等等）。

【例1－1】在测金属丝电阻的实验中，估计它的电阻在20Ω左右。

现用伏安法测电阻，供用器材：电流表（0～0.6A，内阻≈1欧）；电压表（0～15v，内阻约6千欧）；电池组（E＝20V）；滑动变阻器甲（0～5欧）、滑动变阻器乙（0～60欧）、滑动变阻器丙（0～1700欧）。

要求电路中的电压电流从0起调节，则选用的滑动变阻器是甲，确定实验电路是分压外接。

【例1－2】在测“金属电阻率”的实验中，已知电阻丝的阻值约为40Ω，提供了下列器材：A．电池组（ε=6伏）；B．毫安表（30mA，内阻约10Ω）；C．电压表（3V，内阻约6kΩ）；D．滑动变阻器（0～10Ω，额定电流2A）；E．开关一个，导线若干。

根据所提供的器材，设计出合理的实验电路。

解析：器材中只提供了较小的滑动变阻器，直接接成分压方式，总之分压外接。

【例2－1】在测金属丝电阻的实验中，估计它的电阻在20Ω左右。

现用伏安法测电阻，供用器材：电流表（0～0.6A，内阻≈1欧）；电压表（0～15v，内阻约6千欧）；电池组（E＝20V）；滑动变阻器甲（0～5欧）、滑动变阻器乙（0～100欧）、滑动变阻器丙（0～1700欧）。

要求滑动变阻器接成限流方式，则选用的滑动变阻器是乙，确定实验电路是限流外接。

【例2－2】在测“金属电阻率”的实验中，⑴已知电阻丝的阻值约为40Ω，提供了下列器材：A．电池组（ε=6伏）；B．毫安表（100mA，内阻约10Ω）；C．电压表（3V，内阻约6kΩ）；D．滑动变阻器甲（0～100Ω，额定电流0.5A）；E．滑动变阻器乙（0～10Ω，额定电流2A）；F. 滑动变阻器丙（0～1500Ω，额定电流0.5A）；G.开关一个，导线若干。

要求滑动变阻器接成限流方式，则选用的滑动变阻器是乙，适用的实验电路是限流外接。

【例3-1】在测“金属电阻率”的实验中，已知电阻丝的阻值约为40Ω，提供了下列器材：A．电池组（ε=6伏）；B．毫安表（30mA，内阻约10Ω）；C．电压表（3V，内阻约6kΩ）；D．滑动变阻器（0～100Ω，额定电流0.5A）；E．滑动变阻器（0～10Ω，额定电流2A）；F. 滑动变阻器（0～1500Ω，额定电流0.5A）；G.开关一个，导线若干。

⑴为了完成该实验目的，应选用器材的代号是ABCEG 。

⑵请设计出合理的实验电路。

(分压外接)解析：(1)选出唯一器材:A.B.C.F(2)如果选D 去限流,把R 推向最大,估算最小电流:=++=A X R R R in εIm 6/(100+40+10)≈40mA,超过30毫安量程,故必须用分压接法.另选E.总：分压外接.【例3-2】用伏安法测量某电阻的阻值R X （阻值大约为5Ω， 额定功率为1Ｗ），现有实验器材如下：A.电流表A 1(量程０～０.６Ａ，内阻0.2 Ω)；B.电流表 A 2（量程0~3A ，内阻0.05Ω）；C.电压表V 1（量程0~3V ，电阻3kΩ）；D.电压表V2（量程0~15V ，内阻15kΩ）；E.滑动变阻器R （0~50Ω），F.蓄电池（电动势为6V ）G.开关、导线。