滑动变阻器的限流式和分压式接法

滑动变阻器的限流式和分压式接法（一）滑动变阻器在电路中的两种接法：1．通过改变变阻器电阻来改变电路中的电流，以控制电路中的电流——限流式；如图1所示，当滑动头P 从右端向左移动过程，滑动变阻器电阻逐渐减小，电路中的电流逐渐增大，变阻器起控制电路电流作用。

注意：实验开始时应使滑动变阻器连入电路的电阻最大。

2．通过变阻器改变电阻来改变用电器两端的电压，起调压器的作用——分压式。

如图2所示，电阻R 与变阻器左边电阻并联,用电器与左边电阻的电压相等，改变P 的位置改变用电器R 两端电压，实现调制电压作用。

（二）两种电路的特点及选取： 1．电压和电流的调节范围 ⑴限流式接法 电压范围：U U R R R p ~+； 电流范围：RUR R U p ~+。

（上式中：R 为用电器的电阻，R p 为滑动变阻器的全电阻。

）可见：限流电路的调节范围与R p 有关。

在电源电压U 和用电器电阻R 一定时，R p 越大，用电器上电压和电流的调节范围也越大；当R p 比R 小得多时，用电器上的电压和电流的调节范围都很小。

⑵分压式接法 电压范围：U ~0 ； 电流范围：RU~0。

可见：分压式接法的电压和电流的调节范围与滑动变阻器Rp 无关。

2．两种电路的比较：⑴分压电路的电流和电压调节范围都大于限流电路的调节范围。

⑵在电源滑动变阻器和用电器一定的条件下，限流电路消耗的电能小于分压电路消耗的电能。

3．选择原则：由于限流式电路能节约能源，一般情况下优先选择限流式接法（以提高电路效率）。

但在下列几种情况下，必须选择分压式连接方式：①当滑动变阻器全电阻远小于被测电阻时，且实验要求电压（电流）的变化范围较大； ②明确要求某部分电路的电压从零开始变化； 例：测定小灯泡的伏安特性曲线。

③若采用限流接法，电路中的最小电流仍超过用电器的额定电流。

⑴限流式接法⑵分压式接法例：用伏安法测金属电阻R x（约为5Ω）的值，已知电流表内阻为1Ω，量程为0.6A，电压表内阻为几kΩ，量程为3V，电源电动势为9V，滑动变阻器的阻值为0～6Ω，额定电流为5A，试画出测量R x的原理图。

4．几点说明：⑴对实验器材和装置的选择，应遵循的几条主要原则：①安全性原则②准确性原则③方便性原则④经济性原则⑵分压电路中，在通过变阻器实际电流小于变阻器额定电流（或电压）的条件下，尽量选用变阻器总阻值小的变阻器做分压电路使用。

例：在采用分压电路做实验，提供滑动变阻器有：滑动变阻器A，阻值范围0～20Ω，额定电流2.0A；滑动变阻器B，阻值范围0～200Ω,额定电流1.0A，根据其它实验仪器的规格和实验需要，若两个变阻器都满足电流要求，则以选滑动变阻器阻值较小的A为好。

（因为调节方便）三、两种连接方式的选取（来自04）在负载电流要求相同的情况下，限流电路中干路电流比分压电路中的干路电流更小，所以限流电路中消耗的总功率较小，电源消耗的电能就较小，这说明限流具有节能的优点。

在实际电路设计时应视实验要求灵活选取分压电路或限流电路。

(一)分压电路的选取1．若实验要求某部分电路的电压变化范围较大．或要求某部分电路的电流或电压从零开始连续可调．或要求多测几组I、U数据，则必须将滑动变阻器接成分压电路。

例1：测定小灯泡“6V，3W”的伏安特性曲线，要求实验中灯泡两端的电压从零开始连续可调。

供选择的器材有：电压表V，(量程6V，内阻20kD,)，电流表A．(量程3A，内阻0．2Q)，电流表A，(量程0．6A，内阻lfl)，变阻器R，(0～100fl，0．5A)，变阻器R，(0～20fl，0．2A)，学生电源E(6—8v)、开关及导线若干。

选择出符合实验要求的实验器材并设计出实验电路。

分析：不管是从题中要求灯泡两端电压必须从零开始连续可调的角度考虑．还是从为了最终能较准确画出伏安特性曲线必须多测几组I、U数据的角度考虑．限流电路都难以满足要求，因此必须采用分压电路。

实验电路如图3所示。

器材包括：电压表V，、电流表A，、变阻器R，、电源、开关及导线。

若实验中要用小阻值的滑动变阻器控制大阻值负载．或者题中所给电源电动势过大．尽管滑动变阻器阻值也较大．但总电流大予负载的额定电流值，或总电流大于接入电表的量程，此时的滑动变阻器也应接成分压式电路：若负载电阻的额定电流不清楚，为安全起见．一般也连成分压电路。

例2：为了较准确地用伏安法测定一只阻值大约是3kn的电阻，备用的器材有：A、直流电源，电压12V，内阻不计；B、电压表，量程O一3—15V，内阻10kft；C、电流表，量程0～0．6～3A，内阻20n；D、毫安表，量程5mA，内阻200Q；E、滑动变阻器，阻值0～50Q；G、电键及导线若干。

试设计出实验电路。

分析：本题中，由于待测电阻约为3kQ．而滑动变阻器控制大阻值负载的情况．因此应将滑动变阻器接成分压电路．否则无法调节负载电阻两端的电压及通过负载电阻的电流的有效变化而造成较大的偶然误差。

设计电路如图4所示(外接法及电表选取分析略)。

例3：用伏安法测一个电阻Rx的阻值。

提供器材有：待测电阻Rx(约5knl、电压表(0—3V，内阻100k11)、微安表(0～500puA，内阻100f1)、变阻器(0～20kfl)、稳压电源(输出电压15V)。

试设计出实验电路。

分析：若接成限流电路，电路中最小电流：I⋯=E／R=15／(5+20)x10。

A=0．6x10。

A=600¨A。

大于微安表的量程。

因此，为了电路安全必须将变阻器接成分压电路，如图2所示。

(二)限流电路的选取1．一般说来，题目若没有特别的要求．由于限流电路具有节能的优点。

并且限流电路的连接较为简便，则优先采用限流接法。

由图1和图2不难看出。

若用电器正常工作，图2电路中的总电流必然大于图1电路中的总电流。

因而图2分压电路消耗的电功率较大。

所以，为了节能和电路连接的方便．通常采用限流式接法。

2．若题目中要用较大阻值的滑动变阻器控制阻值较小的负载，在保证负载和电表安全的前提下，一般也将滑动变阻器接成限流电路。

例4：在上述的图2电路中，如果Rx 较小，R 较大，那么在P 由a 滑到b 的过程中，由于Pa 电阻与Rx 并联的电阻较接近Rx ．因此在开始的很长一段距离上Rx 上的电压变化较小．而在P 接近b 端时，因并联值与P 电阻迅速接近而使Rx 上电压发生突变(即突然增加)，故此不易控制，所以此种情况下应把滑动变阻器接成限流电路。

可见。

如若切实掌握了分压与限流接法的电路特点和电路选择原则，有关滑动变阻器的连接问题就可迎刃而解了。

3接法选择（来自06）滑动变阻器通常选用限流接法，但在下列三种情况下，必须选择分压接法.(1)采用限流接法时，负载的额定值或测量仪表的量程小于实际值时，采用分压接法.[例」用伏安法测金属电阻x R (约为5Ω)的阻值，已知电流表内阻为1Ω量程为0.6A ，电压表内阻为几千欧，量程为3V ，电源电动势为9V ，滑动变阻器的阻值为06Ω额定电流为5A ，试画出测量电阻x R 的原理图.分析与解答①经估算可知，电流表应外接.②如果变阻器采用限流接法，负载x R 的电压变化范围约为459V V n，显然负载x R 的实际外加电压总大于与其并联的电压表的量程，应采用分压接法，实际电路应如图3所示.(2)变阻器电阻远小于被测电阻或电路中串联的其它电阻阻值时，采用分压接法.由于采用限流接法时，负载x R 的电压变化范围为xx R R Rεε+,当x R R ≤时，1/x x xR R R R R εεε==++。

所以此种接法，负载的电压变化极小，变阻器起不到改变负载电压(或电流)的作用.所以此时一定采用分压接法.(3)问题要求回路中某部分电路，电压从零开始连续变化.显然滑动变阻器采用分压接法才能满足要求.在两种接法都能满足的情况下，应采用限流接法.因为分压接法比限流接法多接通一条支路(图1中的a ，P)，如果使用相同的变阻器在达到相同要求时，分压接法消耗的电功率总比限流接法大些，这部分浪费的电功率应越小越理想.滑动变阻器两种连接方式的选择原则滑动变阻器是电学实验中用的器材,它在电路中的连接式是中学物理实验教学的难点也是历年高考的一个重要考点滑动变阻器在电路中的连接方有两种,一种是限流式接法(如1a),另一种是分压式接法(如1b)。

下面我们对滑动变阻器两种连接方式进行分析。

1 两种连接方式的区别 假设AB 两端电压为U (1)消耗的功率不同限流式电路消耗的功率为2112xU P I U R R ==+ 分压式电路消耗的功率为222121xxU P I U R R R R R ==++因为11xx xR R R R R <+,所以12I I <,因此12P P <,即限流式电路节约电能。

(2)用电器x R 分得电压变化范围不同限流式电路用电器x R 分得电压x U 的变化范围为0xxR UU R R +。

可见用电器分得电压变化范围较小,且不能从零开始变化。

分压式电路用电器x R 分得电压x U 的变化范围为0U 。

可见用电器分得电压变化范围较大,且可从零开始变化。

2 两种连接方式的选择原则 (1)节能优先的原则在实验中,如果碰到滑动变阻器以限流方式或分压方式连接成电路均可的情况时,因为限流方式比分压方式节能,应先考虑限流方式。

例如在高二学生实验“测金属的电阻率”中,待测金属丝的电阻大约为10Ω,所提供的滑动变阻器电阻为050Ω,待测电阻小于滑动变阻器的电阻,采用限流或分压两种方式的电路对通过x R 的电流均有明显的控制作用因此,两种连接方式连入电路均可。

但是,前面分析过,限流方式比分压方式更节能,所以应优先考虑限流方式。

只有当被测电阻远大于滑动变阻器电阻时,即使滑动变阻器滑动触头从一端滑至另一端,x R 两端电压和流入x R 的电流变化仍极小,滑动变阻器的限流作用不明显,这时滑动变阻器只能采用分压式接法。

(2)保护用电器的原则物理实验首先要保证电路中各种用电器的安全,当题目所提供的仪器,如电表量程或电阻的最大允许值不够时,限流式接法不能保证电路中各种器件的安全工作,此时应该采用分压式接法。

现以1997年高考题为例进行分析。

[例1]某电压表的内阻在2050k k ΩΩ之间,现要测量其内阻,实验室提供下列可选用的器材:待测电压表V(量程3V),电流表1A (量程200μA),电流表2A (量程5mA),电流表3A (量程0.6A ),滑动变阻器R(最大阻值1k Ω),电源E(电动势4V),电键K,为了尽量减小误差,要求测多组数据。

试画出符合要求的实验电路图。

本题如果采用限流式接法,被测电压表与滑动变阻器串联,加在电压表上的最小电压为0 3.8xxER U V R R ==+,已超过电压表的量程,将损坏电表,故应该采用分压式接法。