工作原理
滑动变阻器是电学中常用器件之一,它的工作原理是通过改变接入电路部分电阻线的长度来改变电阻的,从而逐渐改变电路中的电流的大小。滑动变阻器的电阻丝一般是熔点高,电阻大的镍铬合金,金属杆一般是电阻小的金属,所以当电阻横截面积一定时,电阻丝越长,电阻越大,电阻丝越短,电阻越小。
主要作用
(1)保护电路。即连接好电路,开关闭合前,应调节滑动变阻器的滑片P,使滑动变阻器接入电路部分的电阻最大。
(2)通过改变接入电路部分的电阻来改变电路中的电流的大小和方向,从而改变与之串联的导体(用电器)两端的电压。在连接滑动变阻器时,要求:“一上一下,重点在下”,金属杆和电阻丝各用一个接线柱;实际连接应根据要求选择电阻丝的两个接线柱。
(3)改变电压。探究欧姆定律时( ),起到改变与其串联的用电器两端电压的作用。
(4)利用伏安法测电阻,依据是欧姆定律的变形公式: 。
主要材料以及结构组成
滑动变阻器电阻丝的材料一般为康铜丝或镍铬合金丝,将康铜丝或镍铬合金丝绕制在绝缘筒上,两端用引线引出,变阻器的滑片接触电阻丝并可调节到两端的距离,从而改变金属杆到电阻丝两端的电阻,这就组成了滑动变阻器。还有就是用电阻材料(比如碳质材料)“镀”在绝缘基板上,由中间的滑片来调节电阻的滑动变阻器。
滑动变阻器的结构组成:滑片,金属棒,接线柱(四个),电阻丝(线圈),瓷筒。
如图所示:
图:滑动变阻器结构
接法方式
滑动变阻器在电路中可以作限流器用,也可以作分压器用。在确保安全的条件下,如何选用这两种不同的形式,是由电路中的需要来决定的。
1、限流式
以下情况可选用限流式接法:
①待测用电器电阻接近滑动变阻器电阻(也可选用分压式接法)。
②简化电路,节约能源。
2、分压式
以下情况必须使用分压式接法:
①待测用电器电阻远大于或远小于滑动变阻器电阻。
②实验要求待测用电器电流及其两端电压可以由0开始连续变化(例如测小灯泡的伏安特性曲线)。
③实验要求待测用电器电流及其两端电压可变范围较大。
④采用限流式接法时,无论如何调节变阻器,电流、电压都大于对应电表的量程。
串分压公式:U1/U2=R1/R2
并分流公式:I 1/I 2=R2/R1
在一个并联电路中,电路中总电阻的倒数等于各支路上电阻的倒数之和。
公式为:R串=R1+R2+R3+..........+Rn
公式为:1/R并=1/R1+1/R2+...........+1/Rn
3、实验室滑动变阻器接法
连接的方法有6种,分别为AC、AD、BD、BC、CD、AB。
其中只有AC,AD,BD,BC这四种方法,也就是所谓的“一上一下”,可以改变阻值。剩下的两种不能改变阻值。
具体情况如下:
1.当导线接AD和AC时,滑片P向左移动时电阻变小,电流变大。当滑片P向右移动时,电阻变大,电流变小。
2.当导线接BC和BD时,滑片P向左移动时电阻变大,电流变小。当滑片P向右移动时,电阻变小,电流变大。
3.当划片接CD时,这时的电阻几乎为0.电流十分大。同时电阻的阻值不可以通过移动滑片P来改变,所以这时就相当于一个定值电阻。另外,如果这样直接接到电源上,就会发生短路。
4.当划片接AB时。这时的电阻是最大的,那么通过的电流也很小。同时电阻的阻值也不可以通过移动滑片P来改变,也相当于一个定值电阻。
分类
可变式电阻器一般称为电位器,从形状上分有圆柱形、长方体形等多种形状;从结构上分有直滑式、旋转式、带开关式、带紧锁装置式、多连式、多圈式、微调式和无接触式等多种形式;从材料上分有碳膜、合成膜、有机导电体、金属玻璃釉和合金电阻丝等多种电阻体材料。碳膜电位器是较常用的一种。电位器在旋转时,其相应的阻值依旋转角度而变化。
变化规律
有三种不同形式的变化规律。
X型为直线型,其电阻值按角度均匀变化。适用于分压、调节电流等。例如在电视机中进行现场调节。
Z型为指数型,其电阻值根据指数关系根据旋转角度变化(电阻值变化开始缓慢,然后变得更快)。它广泛应用于音量调节电路中。由于人耳对声音响度的听觉特性接近对数关系,当音量从零开始逐渐增大时,人耳对音量变化的听觉最为敏感。当音量达到一定程度时,人耳的听觉逐渐变慢。因此,指数电位计通常用于音量调节,使声音变化听起来稳定舒适。
D型为对数型,其电阻值根据旋转角度的对数关系变化(即电阻值变化开始快,然后缓慢),主要用于仪器设备的特殊调整。在电视中使用这个电位计来调整黑白对比度,使对比度更合适。
在电路中进行一般调整时,应使用廉价的碳膜电位器;在精确调整时,应使用多圈电位器或精密电位器。
应用
音响上调节音量的旋钮;台灯上调节灯光亮度的旋钮;电脑上调节显示器亮度的旋钮;调节电烫斗温度的旋钮。此外,汽车上的油量表和称重仪都使用滑动变阻器。
滑动变阻器是电学中常用的设备之一,其工作原理是通过改变接入电路的长度来改变电阻。滑动变阻器在电路中的作用是:
(1)保护电路,即连接好电路,开关闭合前,应调节滑动变阻器的滑片P,使滑动变阻器接入电路部分的电阻最大。
(2)通过改变接入电路部分的电阻来改变电路中的电流,从而改变与之串联的导体(用电器)两端的电压。在连接滑动变阻器时,要求:一上一下,各用一个接线柱;实际连接应根据要求选择下面的接线柱。
此外,在日常生活中,我们经常使用旋钮变阻器能调节音量的电位器、能调节台灯亮度的旋钮等。它们的工作原理与滑动变阻器相似。
欧姆定律
一段导体中的电流,跟加在这段导体两端的电压成正比,跟这段导体的电阻成反比。
欧姆定律的公式:I=U/R(I:电流 单位:A; U:电压 单位:V; R:电阻 单位:Ω)。
保持电阻不变时,电流和电压成正比。
保持电压不变时,电流跟电阻成反比。
滑动变阻器限流式和分压式该如何选择
滑动变阻器在电路中可以作限流器用,也可以作分压器用。在确保安全的条件下,如何选用这两种不同的形式,是由电路中的需要来决定的。
分压式:滑动变阻器的分压接法,就是在电路中并联接入滑动变阻器。
以下情况可选用限流式接法:
①待测用电器电阻接近滑动变阻器电阻(也可选用分压式接法)。
②简化电路,节约能源。
限流式:滑动变阻器的限流接法,就是在电路中串联接入滑动变阻器。
以下情况则必须使用分压式接法:
①待测用电器电阻远大于或远小于滑动变阻器电阻。
②实验要求待测用电器电流及其两端电压可以由 0 开始连续变化(例:测小灯泡的伏安特性曲线)。
③实验要求待测用电器电流及其两端电压可变范围较大。
④采用限流式接法时,无论如何调节变阻器,电流、电压都大于对应电表的量程。