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九全物理 第16章 电压 电阻 第4节 变阻器
让灯泡的亮度发生变化可以有多种方法。例如,改变电池组中串联电池的节数会影响小灯泡的亮度。你有什么办法在不改变电源两端电压的情况下,逐渐改变小灯泡的亮度?
在上面的实验中,随着夹子在铅笔芯上移动,小灯泡的亮度会发生连续变化,接入电路中的铅笔芯越短,电阻越小,小灯泡越亮。
变阻器
能改变接入电路中电阻大小的元件叫做变阻器。例如,图16.4-2是学生实验中常用的滑动变阻器。电阻丝外面涂着绝缘层,密绕在绝缘管上。图中电阻丝上水平方向的一条白线表示这里的绝缘层已经刮掉,电阻丝可以与滑片P相连,而它的两端连在A、B两个接线柱上。滑片P通过金属杆和接线柱C、D相连,滑片移动到不同位置时,AC(或者B、C)两个接线柱间电阻丝的长度不-样这样就可以改变接入电路中电阻的大小。变阻器在电路图中用符号
表示。
变阻器的应用
变阻器通常标有最大电阻和允许通过的最大电流,使用时要根据需要进行选择,不能使通过的电流超过最大值,否则会烧坏变阻器。通常在使用前应将电阻调节到最大。
在电路中,变阻器的作用主要是通过调节其电阻值,改变电路中的电流。
滑动变阻器一般只在实验室中应用。有些家用电器音量调节的器件也是一种变阻器,通常称为电位器。图16.4-5是一种电位器的结构图。它通过机械式旋钮调节阻值的大小。电位器也可以用在其他电器上,例如,可调亮度的电灯,可调温度的电热毯、电饭锅、等等
除机械式电位器外,数字电位器被人们越来越广泛地使用。数字电位器是一种用数字信号控制阻值的器件(集成电路)。与机械式电位器相比,数字电位器具有可程序控制改变阻值、耐震动、噪声小、寿命长、抗环境污染等重要优点,因而,已在自动检测与控制、智能仪器仪表、消费类电子产品等许多重要领域得到应用(图16.4-6)。
滑动变阻器的结构与原理
导体电阻的大小与导体的长度有关。在相同粗细的条件下,导体越长,电阻越大;导体越短,电阻越小。可以通过改变导体在连接到电路中的长度来改变电阻,从而改变电路中的电流,这就是变阻器的工作原理。
它主要由以下部分组成:瓷筒、电阻线、金属棒、金属滑片、接线柱
滑动变阻器的连接
(1)电阻丝上能接触滑片的地方,绝缘漆已被刮去。刮去的目的是为了使滑片能和所接触的电阻丝之间通过电流;
(2)下面两个接线柱之间的电阻是不变的;
(3)上面两个接线柱之间的是一根金属棒,电阻很小,几乎是零;
第一种接法
四个接线柱选择一上一下,选择左下接线柱后,上面的不管选哪一个,都是电阻丝的左边部分连入电路,滑片向左滑电阻变小,向右滑电阻变大。
第二种接法
第三种接法
四个接线柱选择一上一下,选择右下接线柱后,上面的不管选哪一个,都是电阻丝的右边部分连入电路,滑片向左滑电阻变大,向右滑电阻变小。
第四种接法
第五种接法
选择下面的两个接线柱,无论滑片怎么滑,阻值都保持最大,且不变。
第六种接法
选择上面的两个接线柱,无论滑片怎么滑,阻值都保持为零且不变。
滑动变阻器的应用
生活中变阻器主要有以下应用:电位器,及可以调节灯泡亮暗的台灯、可以调节温度高低的电热毯、电饭锅等。
收音机电位器
电位器
油量表
当滑动变阻器连接入电路后,改变滑动变阻器滑片的位置就会影响电路中的电压与电流,从而达到控制电压、电流的目的。
00:31
以上实验说明:通过改变接入电路中铅笔芯的长度从而改变铅笔芯接入电路中的电阻,从而改变和铅笔芯串联的灯泡所在电路中的电流和灯泡两端的电压,实现改变灯泡亮度的效果!
下面的实验也可改变灯泡的亮度
上面改变灯泡亮度的实验中使用的是通过改变接入电路中电阻线的长度改变接入电路电阻,从而改变电路中灯泡的电流和电压的元件——滑动变阻器。
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分割线
电阻箱:电阻箱是一种能够表示连入电路的阻值的变阻器。电阻箱的读数方法:各旋盘对应的指示点(Δ)的示数乘面板上标记的倍数,然后加在一起,就是接入电路的阻值。符号:
分割线
滑动变阻器电路符号:
短路法
断路法
实物图:
结构示意图:
滑动变阻器工作原理和作用:
变阻器应与被控制的用电器串联,通过改变接入电路中电阻线的长度改变接入电路的电阻,从而改变电路中的电流和与变阻器串联的用电器两端的电压;开关闭合前,必须要将滑动变阻器调到电阻值最大的位置(此时电路中电流最小电路安全)起到保护电路的作用。
滑动变阻器铭牌:
例如某滑动变阻器标有“50Ω 1A”的字样,表明该滑动变阻器的最大阻值为50Ω,允许通过的最大电流为1A。
使用滑动变阻器的注意事项:
01:46
①接线时必须遵循“一上一下”的原则。
②如果选择“全上”( 如图中的A、B两个接线柱),则滑动变阻器的阻值接近于0,相当于接入一段导线;
③如果选择“全下”(如图中的C、D两个接线柱),则滑动变阻器的阻值将是最大值且不能改变,相当于接入一段定值电阻。
上述②③两种错误的接法都会使滑动变阻器失去作用。
④当所选择的下方接线柱(电阻丝两端的接线柱)在哪一边,滑动变阻器接入电路的有效电阻就在哪一边。
(例如:A和B相当于同一个接线柱。即选用AC、BC或AD、BD是等效的。选用C接线柱时,滑片P向左移动,滑动变阻器的电阻值将减小;选用D接线柱时,滑片P向左移动,滑动变阻器的电阻值将增大。)
(滑片距离下侧已经接线的接线柱越远,连入电路中的电阻越大)
滑动变阻器与电阻箱的比较:相同点:滑动变阻器和电阻箱都能起到改变电阻,从而改变电路中的电流和电压的作用。不同点:①滑动变阻器有4种正确接法,电阻箱只有1种接法;②电阻箱能直接读出连入电路的阻值,而滑动变阻器不能读数;③滑动变阻器能够逐渐改变连入电路的电阻,而电阻箱不能连续改变连入电路的电阻。
分割线
由上图中的现象可知,当用电器与滑动变阻器串联时:现象:滑动变阻器(R2)接入电路的电阻减小时,用电器(R1)两端的电压(电压表V1)增大,电路中的电流(电流表A)也增大,但滑动变阻器(R2)两端电压(电压表V2)减小;规律:(1)串联电路中其中一个用电器接入的电阻变小,其两端电压也减小,减小的电压加到了与其串联的另外一个用电器两端;其中用电器一个减小多少电压,另外一个就增加多少电压(俗称串联分压关系)——即多个用电器的串联电路中,电阻越大从电源处分得的电压越多,反之越少,或其中某个用电器电阻变大,其从电源处分得的电压也变大,简单来说,就串联电路中电阻越大其两端电压越大,反之越小;(2)电压表如果与电流表示数呈现相反变化,则说明这个电压表是并联在滑动变阻器两端。
在如图所示的电路中,有两根导线尚未连接,请用笔画线代替导线补上.补上后要求:①电压表测小灯泡两端电压;②闭合开关S,向a端移动滑动变阻器的滑片P,小灯变亮.
【解析】:连接有表电路的原则是先连接电流流经的路径,再补电压表,所以先把电压表放一放,由于要求变阻器的滑片向左滑灯变更亮,所以应将变阻器的左下接线柱连入电路,电压表要测量电灯的电压,所以电压表与电灯两端分别相连形成并联关系。
【答案】如图:
1.滑动变阻器改变阻值的本质是改变接入电路的电阻丝的(   )
A.材料          B.长度
C.横截面积    D.温度
2.如图所示,当滑片P向右移动时,滑动变阻器连入电路的电阻变小的是(   )
3.某同学安装了一个可以调节亮度的电灯,如图所示,为了使滑动变阻器的滑片从C向D移动的过程中,电灯的亮度逐渐变暗,正确的连接方式是(   )
A.M接C,N接A
B.M接D,N接B
C.M接A,N接B
D.M接C,N接B
4.小华想用滑动变阻器控制小灯泡的亮度,设计了如图所示的4种电路,其中正确的是(   )
A.②③       B.③④
C.①③       D.①②
5.如图所示电路,导线a固定在铅笔芯上,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________(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____________.
6.(多选)如图所示,电源电压不变,开关闭合后灯泡发光,且利用滑动变阻器能改变灯泡亮度的是(   )
7.将两只滑动变阻器按图所示的方法连接,如果把a、b两根导线接入电路里,要使这两只变阻器接入电路中的总电阻最大,应把滑片P1、P2放在(   )
A.P1放在最右端,P2放在最右端
B.P1放在最左端,P2放在最左端
C.P1放在最右端,P2放在最左端
D.P1放在最左端,P2放在最右端
8.在探究一个用电器中电流随电压变化关系时,小明连接好的电路如图所示,闭合开关,发现电流表、电压表均有示数,调节滑动电阻器,电流表、电压表示数都不变化,小明连接的电路有不妥之处,改正的方法是(   )
A.将导线K的a端移至接线柱A
B.将导线M的c端移至接线柱B
C.将导线M的c端移至接线柱D
D.将导线L的b端移至接线柱D
9.在收音机等电器中,有一种叫电位器的变阻器.电位器的外形及其内部构造如图所示.图中A、B、C三个焊接点相当于变阻器的三个接线柱.使用电位器时,下列说法正确的是(   )
A.只把A和C接入电路,可以改变通过电位器的电流
B.只把A和B接入电路,无法改变通过电位器的电流
C.将A、B接入电路同一点,C接电路另一点,可以改变通过电位器的电流
D.将B、C两点接入电路,当滑片顺时针旋动时,电位器接入电路电阻变大
10.如图所示,是大型电子地磅的电路图.当称重物时,在压力作用下滑片P向________端滑动,变阻器连入电路的电阻________(填“变大”“不变”或“变小”,下同),电流表(重量表)的示数将________.
11.如图为“用滑动变阻器改变电流”的实验.
(1)在闭合开关前,滑片P应移动到最________(填“左”或“右”)端.
(2)滑片向A端滑动时,小灯泡________(填“变亮”“变暗”或“不变”).
(3)开始实验后,如果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__________________________________________。
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