变阻器

　原理：

　构造：

　结构示意图：

　电路图中符号：

　使用规则：

　滑动变阻器

　原理：通过改变导体在电路中的长度来改变电阻。

　构造：电阻丝绕成的线圈、绝缘管、金属棒、滑片。

　结构示意图：

　电路图中的符号：

　使用规则：

　a.首先观察变阻器的铭牌，弄清变阻器的最大值和允许通过的最大电流。

　b.连接时要将滑动变阻器的“一上、一下”两个接线柱串联接入所要控制的电路中。

　c.闭合电路前，应将滑动变阻器滑片调到阻值最大的位置上。

2.用收音机控制音量的旋钮改变收音机的音量。

　光亮的控制、改变，收音机音量的控制、改变就是利用变阻器来实现的。收音机控制音量的变阻器是电位器。

　探究：怎样用变阻器改变灯泡的亮度？

　大家想不想试试怎样用滑动变阻器来改变灯泡的亮度呢？同学们先移动滑动变阻器的滑片，看一下滑片滑过的地方有什么特别吗？滑片滑过的地方绝缘漆被刮去了。为什么呢？必须刮掉这些地方的绝缘漆，滑片到达时，变阻器才能接入电路。同学们现在可以设计电路，进行实验，在设计和实验过程中弄清下列问题。

　(1)哪两个接线柱之间的电阻是不变的？

　(2)移动滑片时，哪两个接线柱之间的电阻随着改变？向哪个方向移动，电阻变大？

　(3)使灯泡和变阻器中电流大小相等，变阻器应与灯泡串联还是并联？

　(4)要能控制电流的大小，应使用滑动变阻器的哪两个接线柱？

　(5)要使灯泡由暗变亮，接通电路前应将滑片放到什么位置上？

　学生操作，教师巡视指导。实验结束，各组进行交流，提出发现的问题。要想控制电路中电流的大小，改变小灯泡的亮度，滑动变阻器必须串联接入电路，并使用“一上、一下”两个接线柱。

　要使灯由暗变亮，接通电路前就应将滑动变阻器滑片放在电阻最大的位置上。请同学将你们滑动变阻器不同的连接情况画在黑板上。引导学生仔细观察比较各组变阻器的连接情况，分析产生区别的原因，进一步弄清滑动变阻器的使用规则及方法。

　滑动变阻器阻值的最大位置及滑片的移动方向，都与变阻器的连接情况有关。如图，如果使用接线柱CA或DA，电阻丝AP段被接入电路，这时电阻值最大的位置滑片P应在B端，滑片从B端向A端滑动时，电阻逐渐减小电流逐渐变大，灯泡由暗变亮。如果使用接线柱CB或DB，则电阻丝PB部分被连入电路，电阻最大值的位置就应是滑片P在A端，而要使灯由暗变亮，滑片要从A端向B端滑动。

　想想做做

　用刀将铅笔剖开，仔细取出铅笔芯，注意不要折断。用铅笔芯代替前面实验中铁丝(铜丝)。

　铅笔芯是导体还是绝缘体？铅笔芯接入电路，电灯能发光，所以铅笔芯是导体。如果想要改变接入电路中的铅笔芯的长度，谁有办法，请来操作一下。将连接铅笔芯的导线一端打开，并使其在铅笔芯上滑动。滑动过程中同学们观察到了什么现象？灯泡的亮度发生了变化。连入电路的铅笔芯越长，灯越暗；连入电路的铅笔芯越短，灯越亮。

　我们在这个过程中电源没动，是同一个电源，灯的亮、暗又说明了什么问题？灯泡的亮暗，说明通过灯泡中的电流大小不同，灯亮时电流大，灯暗时电流小。相同电压下，电流大、电阻小；电流小、电阻大。铅笔芯越长，电阻越大；铅笔芯越短，电阻越小。

　如果我们换用铁丝做实验会怎样呢？(重复上述实验)铁丝越长,电阻越大；铁丝越短，电阻越小。铁丝和铅笔芯都是导体,根据实验现象能得到什么结论呢？

　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电路中的长度来改变电阻，从而改变电路中的电流。同学们的表现太棒了，这就是变阻器的工作原理。

　但是，老师有一个问题需要同学们帮助，在前面观察“几种金属导线的电阻”时，哪种金属电阻最大呢？镍铬合金。长1m，横截面积是1mm²的镍铬合金的电阻是0.1Ω。如果老师需要电阻在0-10Ω范围内变化，使用电阻最大的镍铬合金丝，需要多长?需100m。也就是说，老师要想将接入电路的电阻从0变化到10Ω，就必须进行一次百米跑，这样做可行吗？

　将100m长的镍铬线绕成像弹簧那样的圈，就能减小长度。(教师可预先将变阻器拆开，取出绕着线圈的瓷管)请同学们看，是不是这样绕就可以呢？(得到同学们的肯定后，教师继续引导)怎样使用它呢？需要使用哪部分，就在哪个地方抽出一个头。就像刚才实验中在铅笔芯上滑动一样，用一个头在线圈上滑动就可以。(教师将滑动变阻器的金属杆及滑片再装上)是不是这样就可以了呢？(同学们肯定)利用滑片在线圈上滑动就可以改变接入电路的电阻，所以把它叫做：“滑动变阻器”。同学们面前的就是实验室常用的滑动变阻器。　

　板书：变阻器的构造

　结构示意图：

　变阻器在电路图中的符号： (先板书问题，然后由同学补充结论)电阻丝是用什么材料做的？为什么要将电阻丝绕在绝缘瓷管上？电阻丝外面为什么要涂绝缘层？教师引导同学们分析后明确：滑动变阻器是用电阻率较大的合金线制成的，这种合金线又叫电阻线。变阻器是通过改变接入电路中导体的长度来改变其电阻的。要想增大变阻范围，电阻线必须做得很长。因此要将电阻线绕在绝缘管上，并使各线圈间互不接触。

　变阻器滑片上还有一个铭牌，上面写有“50Ω，1.5A”是什么意思呢？同学们讨论一下，你认为是什么意思？“50Ω”可能是说这个变阻器的变化范围是0-50Ω，它的最大电阻值就是50Ω。“1.5A”应该是说它能通过1.5A的电流。变阻器铭牌上标出的是滑动变阻器的“最大阻值”和允许通过的“最大电流”。因此在使用滑动变阻器的时候要注意以下使用规则：

　(1)为了防止烧坏变阻器，通过变阻器的电流，不能超过允许的最大值。

　(2)为了避免电路中电流过大，使用变阻器前应将其阻值调到最大。

　演示：

1.用调光台灯的控光旋钮，改变灯的亮度。

　前面实验中，铁丝和铜丝电阻不同，接入电路中，使电路中电流的大小不同。由此，同学们考虑电阻的作用是什么呢？电阻可以改变电路中的电流。不同材料的铜丝、铁丝接入电路可以改变电路中的电流，那么同一种材料的一根导线能否改变电路中的电流呢？

　　学习利用滑动变阻器改变电流、电压。

　教学重点：变阻器的原理及使用。

　教学难点：根据要求正确连接与使用变阻器。

　教学准备：接线板、演示用电流表、干电池组、开关、导线若干、小灯泡、长短粗细相同的铁丝及铜丝各一段、滑动变阻器、电阻箱、调光台灯。

　教学过程

　　知道滑动变阻器的构造，会把滑动变阻器连入电路来改变电流。

2、在并联电路中，各支路互不影响，滑动变阻器的电阻增大时，本支路的电流会减小，另一支路的电流不变。由于干路电流等于各支路电流之和，所以干路的电流也增大。电压则没有太大的变化。

例如：在右面的电路中S闭合，滑片向右滑动的过程中，电流表和电压表的示数如何变化？

答案应该是：电流表示数变小，而电压表示数不变。因为滑片向右滑动时电阻变大，该支路的电流就变小。另一支路的电流不变，所以干路电流变小。并联支路的电压等于电源电压所以电压表示数不变。

　3、当滑片上有电压表时，变阻器就不能改变电路中的电阻了。如下图电路。则电流表A和V₁、V₂的示数不变。而电压表V₃测的是变阻器中滑片右边电阻的电压，所以当滑片向右移动时，其表示数变小。

另外关于求变阻器的阻值范围的题目也要注意解题方法。

例如：下图中电源电压为12V，电流表量程为0-0.6A，电压表量程为0-3V，电阻R₁的阻值是18Ω，滑动变阻器的阻值为0-20Ω。求为使电流表和电压表都能正常工作，滑动变阻器的取值范围。

解：电路中的最大电流不能超过0.6A，　所以I≤0.6A，即，代入数字，解得R₂≥2Ω；电压表的最大值不超过3V而它测的是R₂的电压，所以，解得R₂≤6Ω。

1、在串联电路中，滑动变阻器对整个电路的电流和电压都起到了调节作用，当它的阻值变大时，电路中的总阻值变大，电流变小。常考知识有以下几种：

(1)　 分析电流表的变化：利用串联电路中总电压不变，电流随总电阻增大而减小进行分析；

(2)　 分析电压表的变化：此种情况要分清电压表测的是谁的电压，①若是电源电压，则不变；②若是测滑动变阻器的电压，则电压随滑动变阻器的阻值变大而变大；③若是其他用电器的电压，则与滑动变阻器上的电压相反。

(3)　 分析电功率的变化：①若是电路中的总功率，则可以用公式来推导；　　　　　 若是求用电器的功率，则可利用P＝I²*R来推导；若是求滑动变阻器的最大功率则可用从而推导出　　当R₀和R_P相等时P最大。

例如：(1)、分析右图中当滑动变阻器的滑片P向右滑动时，电流表A和电压表 V₁和V　的示数变化情况。运用以上知识可知：R_P的电阻变大，电路中的总电阻也变大，所以A示数变小；而V测的是电源电压，示数不变； V₁测的是R_P的电压，示数变大，(也可以用U＝U₁+U_P来分析，因为U₁＝I*R₁，I变小， 而R₁不变，所以U₁变小，U_P变大。)

(2)、如图所示，灯泡的规格为“6V　4W”，变阻器的规格为“21Ω　2A”,　　　　　

电源电压为10V，在滑片P移动的过程中，电流表的示数范围是　　，电压表的示数范围是　　，当灯泡正常发光时，变阻器的功率为　　。在整个过程中变阻器的最大功率为　　。 解：在解该题时，先判断出电路是串联电路，然后利用串联电路的特点可知，①当滑片处于最左端时R_P＝0，电阻最小，总电阻也最小，所以电流最大，　　。电压表测的是R_P的电压，由于R_P＝0，　∴　。　　　 ②当滑片处于最右端时R_P最大，所以电流最小，。此时R_P上的电压是U_P＝IR_P＝7V。当灯泡正常发光时U_灯＝6V，，所以　U_P＝U－U_灯＝4V，变阻器的功率。最后根据推　，当R₀＝R_P时P最小。

2、在具体情况中的作用：

(1) 验证欧姆定律时 当电阻不变，研究电流随电压的变化关系时：改变电路中的电流和

电压，测出多组数据，从中得到电流和电压之间关系。

当电压不变，研究电流随电阻的变化关系时：保持电阻两端的电压不变。以便研究电流和电阻之间的关系。

(2)伏安法测电阻时：改变电路中的电流和电压，以便多次测量取平均值，减小实验误差。

(3) 测定小灯泡的功率时：改变电路中的电流和电压，比较小灯泡在不同电压下的发光情况。