滑動變阻器的限流式和分壓式接法1．通過改變變阻器電阻來改變電路中的電流，以控制電路中的電流——限流式；如圖1所示，當滑動頭P從右端向左移動過程，滑動變阻器電阻逐漸減小，電路中的電流逐漸增大，變阻器起控制電路電流作用。注意：實驗開始時應使滑動變阻器連入電路的電阻最大。2．通過變阻器改變電阻來改變用電器兩端的電壓，起調壓器的作用——分壓式。如圖2所示，電阻R與變阻器左邊電阻并聯，用電器與左邊電阻的電壓相等，改變P的位置改變用電器R兩端電壓，實現調制電壓作用。二）兩種電路的特點及選?。?．電壓和電流的調節范圍R UU⑴限流式接法 電壓范圍：U~U； 電流范圍：~。R+R R+RRpp（上式中：R為用電器的電阻，Rp為滑動變阻器的全電阻。）可見：限流電路的調節范圍與Rp有關。在電源電壓U和用電器電阻R—定時，Rp越大，用電器上電壓和電流的調節范圍也越大；當Rp比R小得多時，用電器上的電壓和電流的調節范圍都很小。⑵分壓式接法 電壓范圍：0?U； 電流范圍：0?U。R可見：分壓式接法的電壓和電流的調節范圍與滑動變阻器Rp無關。2．兩種電路的比較：⑴分壓電路的電流和電壓調節范圍都大于限流電路的調節范圍。（2）在電源滑動變阻器和用電器一定的條件下，限流電路消耗的電能小于分壓電路消耗的電能。3.選擇原則：由于限流式電路能節約能源，一般情況下優先選擇限流式接法（以提高電路效率）。但在下列幾種情況下，必須選擇分壓式連接方式：當滑動變阻器全電阻遠小于被測電阻時，且實驗要求電壓（電流）的變化范圍較大；明確要求某部分電路的電壓從零開始變化；例：測定小燈泡的伏安特性曲線。若采用限流接法，電路中的最小電流仍超過用電器的額定電流。例：用伏安法測金屬電阻R（約為5Q）的值，已知電流表內阻為1Q,量程為0.6A,電壓表內阻為幾kQ,量程為3V,電源電動勢為9V，滑動變阻器的阻值為0?6Q,額定電流為5A,試畫出測量Rx的原理圖。4．幾點說明：⑴對實驗器材和裝置的選擇，應遵循的幾條主要原則：①安全性原則②準確性原則③方便性原則④經濟性原則（2）分壓電路中，在通過變阻器實際電流小于變阻器額定電流（或電壓）的條件下，盡量選用變阻器總阻值小的變阻器做分壓電路使用。例：在采用分壓電路做實驗，提供滑動變阻器有：滑動變阻器A,阻值范圍0?20Q，額定電流2.0A；滑動變阻器B,阻值范圍0?200Q，額定電流1.0A，根據其它實驗儀器的規格和實驗需要，若兩個變阻器都滿足電流要求，則以選滑動變阻器阻值較小的A為好。（因為調節方便）三、兩種連接方式的選取（來自04）在負載電流要求相同的情況下,限流電路中干路電流比分壓電路中的干路電流更小,所以限流電路中消耗的總功率較小,電源消耗的電能就較小,這說明限流具有節能的優點。在實際電路設計時應視實驗要求靈活選取分壓電路或限流電路。（一） 分壓電路的選取1．若實驗要求某部分電路的電壓變化范圍較大．或要求某部分電路的電流或電壓從零開始連續可調．或要求多測幾組I、U數據，則必須將滑動變阻器接成分壓電路。例1：測定小燈泡“6V,3W”的伏安特性曲線，要求實驗中燈泡兩端的電壓從零開始連續可調。供選擇的器材有：電壓表V,（量程6V,內阻20kD,），電流表A.（量程3A,內阻0.2Q），電流表A,（量程0.6A，內阻lfl）,變阻器R,（0?100fl,0.5A），變阻器R,（0?20fl,0.2A），學生電源E（6—8v）、開關及導線若干。選擇出符合實驗要求的實驗器材并設計出實驗電路。分析：不管是從題中要求燈泡兩端電壓必須從零開始連續可調的角度考慮.還是從為了最終能較準確畫出伏安特性曲線必須多測幾組I、U數據的角度考慮.限流電路都難以滿足要求，因此必須采用分壓電路。實驗電路如圖3所示。器材包括：電壓表V,、電流表A,、變阻器R,、電源、開關及導線。若實驗中要用小阻值的滑動變阻器控制大阻值負載.或者題中所給電源電動勢過大.盡管滑動變阻器阻值也較大.但總電流大予負載的額定電流值,或總電流大于接入電表的量程,此時的滑動變阻器也應接成分壓式電路：若負載電阻的額定電流不清楚,為安全起見.一般也連成分壓電路。例2：為了較準確地用伏安法測定一只阻值大約是3kn的電阻，備用的器材有：A、直流電源，電壓12V,內阻不計；B、電壓表，量程0—3—15V,內阻10kft；C、電流表，量程0?0.6?3A,內阻20n；D、毫安表，量程5mA，內阻200Q；E、滑動變阻器，阻值0?50Q；G、電鍵及導線若干。試設計出實驗電路。分析：本題中，由于待測電阻約為3kQ.而滑動變阻器控制大阻值負載的情況.因此應將滑動變阻器接成分壓電路.否則無法調節負載電阻兩端的電壓及通過負載電阻的電流的有效變化而造成較大的偶然誤差。設計電路如圖4所示（外接法及電表選取分析略）。例3：用伏安法測一個電阻Rx的阻值。提供器材有：待測電阻Rx（約5knl、電壓表（0—3V,內阻100k11）、微安表（0?500puA，內阻100f1）、變阻器（0?20kf1）、穩壓電源（輸出電壓15V）。試設計出實驗電路。分析：若接成限流電路，電路中最小電流：I=E/R=15/（5+20）x10。A=0.6x10°A=600"A。大于微安表的量程。因此，為了電路安全必須將變阻器接成分壓電路，如圖2所示。（二） 限流電路的選取1.一般說來，題目若沒有特別的要求.由于限流電路具有節能的優點。并且限流電路的連接較為簡便，則優先采用限流接法。由圖1和圖2不難看出。若用電器正常工作，圖2電路中的總電流必然大于圖1電路中的總電流。因而圖2分壓電路消耗的電功率較大。所以，為了節能和電路連接的方便．通常采用限流式接法。2．若題目中要用較大阻值的滑動變阻器控制阻值較小的負載，在保證負載和電表安全的前提下，一般也將滑動變阻器接成限流電路。例4：在上述的圖2電路中，如果Rx較小，R較大，那么在P由a滑到b的過程中，由于Pa電阻與Rx并聯的電阻較接近Rx.因此在開始的很長一段距離上Rx上的電壓變化較小.而在P接近b端時，因并聯值與P電阻迅速接近而使Rx上電壓發生突變（即突然增加），故此不易控制，所以此種情況下應把滑動變阻器接成限流電路?？梢?。如若切實掌握了分壓與限流接法的電路特點和電路選擇原則，有關滑動變阻器的連接問題就可迎刃而解了。3接法選擇（來自06）滑動變阻器通常選用限流接法，但在下列三種情況下，必須選擇分壓接法.（1） 采用限流接法時，負載的額定值或測量儀表的量程小于實際值時，采用分壓接法.［例」用伏安法測金屬電阻R（約為5。）的阻值，已知電流表內阻為1。量程為0.6A，電壓表內阻為幾千歐，x量程為3V，電源電動勢為9V，滑動變阻器的阻值為0:60額定電流為5A，試畫出測量電阻R的原理圖.x分析與解答經估算可知，電流表應外接.45如果變阻器采用限流接法，負載R的電壓變化范圍約為一V:9V，顯然負載R的實際外加電壓總大于xnx與其并聯的電壓表的量程，應采用分壓接法，實際電路應如圖3所示.（2） 變阻器電阻遠小于被測電阻或電路中串聯的其它電阻阻值時，采用分壓接法.由于采用限流接法時，負載廠 R 廠廠 R eR的電壓變化范圍為~e:e,當R—R時，~e— =e。所以此種接法，負載的電壓變x R+R xR+R 1+R/Rx x x化極小，變阻器起不到改變負載電壓（或電流）的作用.所以此時一定采用分壓接法.（3） 問題要求回路中某部分電路，電壓從零開始連續變化.顯然滑動變阻器采用分壓接法才能滿足要求.在兩種接法都能滿足的情況下，應采用限流接法?因為分壓接法比限流接法多接通一條支路（圖1中的a,P），如果使用相同的變阻器在達到相同要求時，分壓接法消耗的電功率總比限流接法大些，這部分浪費的電功率應越小越理想.滑動變阻器兩種連接方式的選擇原則滑動變阻器是電學實驗中用的器材,它在電路中的連接式是中學物理實驗教學的難點也是歷年高考的一個重要考點滑動變阻器在電路中的連接方有兩種，一種是限流式接法（如1a），另一種是分壓式接法（如1b）。下面我們對滑動變阻器兩種連接方式進行分析。兩種連接方式的區別假設AB兩端電壓為U（1）消耗的功率不同U2限流式電路消耗的功率為P—IU——11R+R2x

分壓式電路消耗的功率為P2二12分壓式電路消耗的功率為P2二12U二U2RR 1——x—R+R1x因為RR 1—x—R+R1x<R，所以12，因此P<P2，即限流式電路節約電能。（2）用電器R分得電壓變化范圍不同xR限流式電路用電器R分得電壓U的變化范圍為 行-U:U。可見用電器分得電壓變化范圍較小，且x x R+R0x不能從零開始變化。分壓式電路用電器R分得電壓U的變化范圍為0:U。可見用電器分得電壓變化范圍xx較大，且可從零開始變化。兩種連接方式的選擇原則（1）節能優先的原則在實驗中，如果碰到滑動變阻器以限流方式或分壓方式連接成電路均可的情況時，因為限流方式比分壓方式節能，應先考慮限流方式。例如在高二學生實驗“測金屬的電阻率”中,待測金屬絲的電阻大約為100,所提供的滑動變阻器電阻為0:500，待測電阻小于滑動變阻器的電阻，采用限流或分壓兩種方式的電路對通過R的電流均有明顯的控x制作用因此,兩種連接方式連入電路均可。但是,前面分析過,限流方式比分壓方式更節能,所以應優先考慮限流方式。只有當被測電阻遠大于滑動變阻器電阻時,即使滑動變阻器滑動觸頭從一端滑至另一端,R兩端電壓x和流入R的電流變化仍極小，滑動變阻器的限流作用不明顯，這時滑動變阻器只能采用分壓式接法。x（2） 保護用電器的原則物理實驗首先要保證電路中各種用電器的安全，當題目所提供的儀器，如電表量程或電阻的最大允許值不夠時，限流式接法不能保證電路中各種器件的安全工作，此時應該采用分壓式接法?，F以1997年高考題為例進行分析。［例1］某電壓表的內阻在20k0:50k0之間，現要測量其內阻，實驗室提供下列可選用的器材:待測電壓表V（量程3V），電流表A（量程200UA），電流表A（量程5mA）,電流表A（量程0.6A），滑動變阻器R（最大阻值1231k0），電源E（電動勢4V）,電鍵K,為了盡量減小誤差，要求測多組數據。試畫出符合要求的實驗電路圖。本題ER如果采用限流式接法，被測電壓表與滑動變阻器串聯,加在電壓表上的最小電壓為U二 尸二3.8V,已超R+R0x過電壓表的量程，將損壞電表，故應該采用分壓式接法。（3） 適用性原則如果題目對實驗有特殊要求，則應在保證用電器安全的前提下，按照題目的要求選擇合適的連接方式?，F以1993年高考題為例進行分析。［例2］將量程為lOOuA的電流表改裝成量程為1mA的電流表，并用一標準電流表與改裝后的電流表串聯,對它進行校準（核對），改裝及校準所用器材的實物圖（略）（其中標準電流表事先已與一固定電阻串聯，以防燒表），校準時要求通過電流表的電流

能從0連續調到1mA,試按實驗要求在所給的實物圖上連線。本題要求校準時通過電流表的電流能從0連續調到1mA,此時滑動變阻器只能采用分壓式接法。又如在實驗中為了測定一個小電珠在不同電壓下的功率,測量時要求小電珠兩端的電壓從零開始連續調節,此時滑動變阻器也只能采用分壓式接法?；瑒幼冏杵髡{節特性的實驗研究（來自10）滑動變阻器在實驗中起限流、分壓的作用，常用的方法有兩種:限流電路（如圖1a）、分壓電路（如圖1b）,兩種接法都能調節負載電阻兩端的電壓（即輸出電壓）。那么,兩種接法對輸出電壓的調節是否存在差異呢?不妨對此進行實驗研究。圖1實驗器材：0:500、1.6A滑動變阻器，0:9999.90電阻箱，0:3V伏特表,3V電池，電鍵。1輸出電壓與滑動距離的關系（1）限流電路自A端滑動端向B端移動，根據歐姆定律可得輸出電壓u=ir= =——u=ir= =——R R"+（R0-Rx） 1+為使問題研究方便,不計電源內阻r,則U，= -——r1R-R1+—0 XRX（式中R=R,R*X°X的變化范圍0:L），可U<U'。L0x RRE當R二0時，即滑動端處于A端，U、一x RR1+#當R二R時，即滑動端處于B端，U'二E。x0 R對應的輸出電壓與滑動距離的關系曲線如圖2a所示。（2）分壓電路自A端滑動端向B端移動，根據歐姆定律可得輸出電壓U=E-1「（R-R）+RTOC\o"1-5"\h\zR 0 xE「（R-R）+r1\o"CurrentDocument"—e— 0 xRRx+（R-R）+rR+R0xx— E（R+r）-R（R+r）0 x+ 0—\o"CurrentDocument"R Rx為使問題研究方便,不計電源內阻r,則TOC\o"1-5"\h\zU，—/ 、ER （R+r）-R__R0 x+ 0-R Rx可見U<U。RR當R—0時,滑動端處于A端，U—U—0。x R R當Rx—R0時,滑動端處于B端，UR-E，1+1++——RR對應的輸出電壓與滑動距離的關系曲線如圖3a所示。實驗結果如表1：取R—10。實驗曲線如圖3b①所示。同樣，從理論曲線與實驗曲線的對比,可見實驗曲線低于理論曲線，顯然也是由電源內阻影響所致。2負載電阻對PR-X)曲線的影響根據前面的公式,可以發現―-X曲線隨著負載電阻R的增大而逐漸上移，當R很大時，曲線趨向于一條直線。(1)理論分析E①限流電路。忽略電源內阻，根據公式U':R R-R1+―0 xRE當R=R時，則R—0,U'< ;R—R,U'—E。0 x R2x0RE當R—R時，則R—0,U;R—R,U'—E。0 x R2x0R當R?R時，則R—0,U'—E;R—R,U'—E。0 x R x0R對應的曲線是一條U'-E的水平直線。如圖2a所示。R②分壓電路。忽略電源內阻，根據公式U'— TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"rR-R R―0 x+0-R R當R=R時，則R—0,U'—0;R—R,U'—E。0 x R x0R當R二R時，則R二0,u'二0；R二R,U'二E。0 x R x0RE當R?R時，則R=0,U'二0；R=R,U；= ；R=R,U'二E。對應的曲線是一條過0點的傾0 x R x0R2x0R斜直線，如圖3a所示。(2)實驗分析限流電路。負載電阻阻值R分別取50、500、1000、50000，對應的曲線如圖2b中②、③、④、⑤、⑥所示。分壓電路。負載電阻阻值R分別取0.50、50、500、1000、50000，對應的曲線如圖3b中②、③、④、⑤、⑥所示。理論及實驗分析都說明了負載電阻的取值對U-X曲線有顯著的影響，輸出電壓的大小、調節范圍以及R調節性能隨負載電阻R的變化而變化。對于限流電路，根據U-X曲線可知：RaR=0時，輸出電壓有最小值U ,U=U豐0;R=R時，U=E,電壓調節范圍為x Rmin R Rmin x0 RU:E。Rminb負載電阻R的值越大，輸出電壓的調節范圍越小，但電壓的調節性能越好。然而，當負載電阻R遠大于變阻器滿值電阻R時(R?R)，曲線趨于一條水平直線，這時，完全失去了變阻器調節電壓的作用。00c負載電阻R的值越小，輸出電壓的調節范圍越大，但電壓的調節性能變差。在負載電阻R確定后，根據限流電路U-X曲線，可按R<R<2R選擇滑動變阻器。這樣，可兼顧輸出R 0 0電壓調節范圍較大且調節線性變化性能較好。對于分壓電路，根據U-X曲線可知：RaR=0時，U=0;R=R時，U=E,輸出電壓調節范圍為0:E。x R x0 Rb負載電阻R的阻值越大,電壓調節的線性變化性能越好。當負載電阻R遠大于變阻器滿值電阻R時，曲線0為過原點的一條傾斜直線，對電壓可實行全程的線性調節。一般在負載電阻R確定后，可根據分壓電路的U-X曲線，按R?2R選取滑動變阻器。R0選取變阻器時，除了考慮阻值外，還應考慮其額定電流，以免損壞變阻器或不能滿足電路的需要。電源內阻對曲線的影響從實驗曲線可以明顯看出，電源內阻r對曲線有一定的影響。對于限流電路輸出電路的最小值略有影響，但不大，可以忽略;而對分壓電路輸出電壓的初始值則無影響。無論是限流電路還是分壓電路，電源內阻對輸出電壓的最大值都有影響，且負載電阻R的值越小，影響