滑动变阻器的三类接法对直流电路的影响

摘 要： 如何简洁、有效地判断各电压、电流、电功率的变化情况是解决滑动变阻器问题的关键，作者在借鉴前人经验的基础上，结合自己的教学过程，将这类问题及其判断方法归纳总结为三类。

关键词： 滑动变阻器 直流电路 阻流式接法 分压式接法 分流式接法

一、滑动变阻器的限流式接法——“串反并同”

滑动变阻器采用限流式接法接入电路后，由于滑片的移动使滑动变阻器的阻值变化，从而使电路中各部分的电流、电压、电功率发生相应的变化，由闭合电路、欧姆定律推理分析，可得“串反并同”规律。

图1

例如：在图1所示电路中，当变阻器的滑动触头P向b端移动时，各电压表、电流表的示数如何变化？

解：当P向b端移动时，R■的有效阻值增大，总的阻值增大，由闭合电路欧姆定律可得：总电流减小（A■减小），内电压减小，外电压增大（V■增大），定值电阻R■上电压减小（V■减小），故V■增大，A■增大，A■减小。

图2

实例分析：如图2所示，当滑动变阻器R■的滑动片向右移动时，两电压表示数变化的绝对值分别是U■和U■，则下列结论正确的是（？摇？摇？摇？摇）

A.U■>U■

B.电阻R■的功率先增大后减小

C.电阻R■的功率一定增大

D.电源的总功率先增大后减小

解析：当滑动变阻器R■的滑动片向右移动时，R■的有效阻值减小，由“串反并同”得：总电压减小，V■减小，V■增大，故A项正确。

二、滑动变阻器的分压式接法

图3

如图3所示电路为滑动变阻器的分压式接法，在这类接法中有：分压器部分的总阻值的变化规律，与变阻器串联部分的电阻的变化规律相同。即：当P由a向b端移动时，R■增大，R■增大。

推导：设滑动变阻器总电阻为R，滑动触头右边部分的电阻为R■.电路连接为R■与R■并联，再与滑动变阻器滑动触头左边部分的电阻R■=（R-R■）串联，则电路总电阻为：R■=■+（R-R■）=R-■=R-■，

故当R■增大时，R■减小，R■减小；当R■减小时，R■增大，R■增大。

图4

实例分析：如图4所示，电路中R■为定值电阻，滑动变阻器总电阻为R，在电路两端加上恒定电压U，当从a向b移动滑动变阻器的触头P时，求电流表A■的示数变化范围和A■的示数变化情况。

解析：设滑动变阻器滑动触头右边部分的电阻为R■，电路连接为R■与R■并联，再与滑动变阻器滑动触头左边部分的电阻（R-R■）串联，则电路总电阻为：

R■=■+（R-R■）=R-■=R-■，

故当R■增大时，R■减小，R■减小，A■示数增大；当R■减小时，R■增大，R■增大，A■示数减小。

三、滑动变阻器的分流式接法

图5

如图5所示电路中，滑动变阻器的接法为分流式接法，在这类接法中有：（1）当两支路上阻值相等时（即R■+R■=R■+R■时），并联部分的总阻值最大；（2）当两支路上阻值相差最大时，并联部分的总阻值最小。

推导：如图5所示电路中，设P滑到某点时，变阻器ap段电阻为R■，则pb段电阻为（R-R■）；此时外电路的结构为：R■和R■串联的支路与（R-R■）和R■串联的支路相并联，则外电路电阻：

R■=■=■，

由函数图像可知，当R■=■时，R■有最大值。

将R=R■+R■代入可得：R■+R■=R■+R■，即：当两支路阻值相等时，并联部分的总阻值最大；当两支路上阻值相差最大时，并联部分的总阻值最小。

图6

实例分析：如图6所示电路中，电源电动势E=6.3V，内阻r=0.5Ω，电阻R■=2Ω，R■=3Ω，滑动变阻器的最大阻值R=5Ω，求滑动片c由变阻器a端滑到b端的过程中，通过电源的电流如何变化？并求出通过电源的电流的变化范围。

解析：设c滑到某点时变阻器ca段电阻为R■，则cb段电阻为（R-R■）；此时外电路的结构为：R■和R■串联的支路与（R-R■）和R■串联的支路相并联.为滑动变阻器的分流式接法，外电阻为：

R■=■代入数据得：R■=■，

则：I=■=■=■

当R■=0时，流过电源的电流最大，其最大电流为：I■=■A=3A，

当R■=3Ω时，流过电源的电流最小，其最小电流为：I■=■A=2.1A，

即通过电源的电流先减小后增大，流过电源的电流变化范围是2.1A∽3A。

对于其他的电路动态变化问题，可以合理等效为以上三种情形进行处理，或者部分等效为以上三种情形处理。在一些选择题目中，灵活应用上述结论，进行一些选项的判断，可达到事半功倍的效果。