变阻器的使用与控制

变阻器使用与电路控制

实验目的

1、掌握制流电路的连接方法，性能和特点。
2 、学习控制电路中变阻器选择的方法。

实验原理

测量电路一般由电源、控制电路和测量电路三部分组成，其中控制电路是控制负载的电流和电压，使其数值和范围达到预定的要求。常用的控制电路是制流与分压电路，其控制的元件主要是变阻器和电阻箱。

本实验要求利用变阻器对电路进行电流控制

一、制流电路

1. 调节电压电流范围

如图a所示为制流电路图，R为负载，R₀为滑动变阻器。改变触点C的位置，即可改变整个回路的电阻，从而改变回路的电流I和电压U（R两端电压）。在不考虑电源内阻及毫伏表内阻时，则

……………①

（ R₀为滑动变阻器的最大阻值）

两端电压 ②

式中，

而，所以通过R的电流和两端电压的调节范围为

或

显然，电流和电压的调节范围决定于K值的大小，K越小，调节范围越大。

2、调节的线性度

控制电路还应该具有较好的调节线性度，即要求在整个调节范围内尽可能是均匀的，对①式两边微分得：

当或时，上式可变为：

…… …….

即电流的变化与X 的变化成正比，而与X值（即C的位置）无关。

3、调节细调程度

对于控制电路,要求电压(或电流)值满足一定的调节范围，还要求比较容易地调到准确的指定值，即要求达到一定的细调程度。

负载上的电流和电压是靠滑动变阻器触点的移动来改变的，最小位移是一圈，因此，一圈的电阻△R₀的大小就决定了电压和电流的最小改变量。分别对①②两式微分得：

故 … ③

（线圈的匝数 N=R₀/△R₀）

由③式可知，当电路的所有元件都确定后（E、R、△R₀都一定），△I与I²成正比， △U与U²成正比，故电流（电压）越大，则细调就越困难。如果负载的电流在最大时能满足细调要求，在小电流时也满足要求，必须使变小。而 R₀不能太小，否则会影响调节范围，所以只能靠增大线圈匝数N来减小，N也不能太大，否则会使变阻器的体积变大。因此，一般采用二级制流电路来解决这一矛盾。

如图b所示，其中R₁₀阻值大，作粗调用，R₂₀阻值较小作细调用，R₂₀一般取。二级制流中，由于，阻值较大，使之具有较大的调节范围，另外R₂₀较小，从而较小，具有较好的细调程度。

二、基本电学仪器

1、电阻箱

电阻箱的主要规格是其总电阻、额定电流和准确度等级。

使用电阻箱不允许超过其额定电流。有些电阻箱只标明了额定功率Ｐ，额定电流可利用公式Ｉ＝√P/R算出。例如，电阻箱额定功率为0.25Ｗ，对于步进电阻为×0.1Ω的挡，其额定电流为√0.25/0.1=1.5A。注意电阻箱各挡的额定电流是不同的，但均可照此例计算。

电阻箱的准确度等级由基本误差和影响量（环境温度、相对湿度等）引起的变差来确定。

估算示值误差限：

ΔR＝a％R＋0.005m

式中：R为电阻箱示值；a为等级指数；m为所使用的步进盘的个数。

2、滑线变阻器

滑线变阻器的主要技术指标为全电阻和额定电流（功率）。

3、直流电表

实验室常用的直流电表大多为磁电式电表，主要技术指标是量程、内阻和准确度等级。

电表准确度等级指数的确定取决于电表的误差，包括基本误差和附加误差两部分。国家标准规定，电表的准确度等级共分为0.1、0.2、0.5、1.0、1.5、2.5、5.0七个级别。如果以a表示等级指数，A_m表示量程，ΔA表示示值误差（ΔA＝示值－实际值），则ΔA应满足

｜ΔA｜≤A_ma％＝Δ_Ａ（P≥９５％）（２．３—４）

由上式可见，Δ_Ａ＝A_ma％对于确定的电表来说是个常量，它表示电表基本允许误差极限。实际上，人们很难确知示值误差ΔA的大小和正负，而只能依据电表量程和等级指数估算其示值误差限。电表示值相对误差限表示为

式中：A为电表示值。显然当显示值A=A_m时，E_r=a%。

实验内容

1、实验室提供滑线变阻器R₀=200Ω；R由变阻器提供。变阻箱额定功率0.25W，分别计算K=0.1和K=1时变阻器的取值。并由此分别计算出两种K值时所需电流电压值。

2、按计算值要求连接并调节电路，分别测出K=0.1和K=1时，X第变化10cm时对应的电流值。

3、分别做出K=0.1和K=1两种情况时的I-X曲线，说明K值对电流调节的影响，对电流变化过快（不容易控制）的部分提出解决方案。

第二篇：八年级科学上册《变阻器的使用》教案3 浙教版

变阻器的使用

教学目标

知识目标：1、认识各种定值电阻实物。

2、知道生活中使用的变阻器。

3、理解滑动变阻器改变电阻的原理。

4、能画出滑动变阻器的结构示意图和符号。

5、能正确连接和使用滑动变阻器。

2.能力目标:

1．能根据实验思想设计需要的实验方案，学会能使用滑动变阻器

2．培养学生的实验操作能力。

3.情感目标:

2）培养学生,对待实验实事求是的科学态度和严谨的科学作风。

2、养成认真细致的学习习惯，培养学生的合作精神。

教学重点：理解滑动变阻器改变电阻的原理

教学难点：正确连接和使用滑动变阻器

板书设计：一、变阻器

电阻的符号：

二、滑动变阻器

原理：靠改变接入电路的电阻丝的有效长度来改变电阻大小

1、结构：电阻丝、接线柱、瓷筒、滑片等。

2）示意图和在电路中的符号：

4、接法：“一上一下”

若接在上面两个接线柱上相当于导线；

若接在下面两个接线柱上相当于定值电阻。

教学过程：

2）生活中的阻器（电阻）

电实际生活中，我们常常要改变电路中的电流大小。比如，通过改变电流来控制电车的行驶速度，调节收音机或电视机的音量，电灯的亮暗，电话铃声的大小等等。那么电路中的电流大小又是通过什么途径来改变的呢？

这里我们就需要认识一个新的电路元——电阻器（也称电阻）。它在电路中占了很重要的地位，很多地方都需要借助它来调节电路中的电压和电流。改变电路中的电阻就可改变电路的电流

展示各种变阻器实物。

在电路中的符号：

【思考】改变导体的电阻有哪些方法？最方便的方法是什么？――改变导体的长度、横截面积和材料（减小导体的长度、增大导体横截面积，选用电阻率更小的材料制成导体，降低导体的温度）；其中用改变导体的长度来改变导体的电阻简便可行。

二、滑动变阻器

滑动变阻器常用的变阻器是靠改变接入电路的电阻丝的有效长度来改变电阻大小的。如滑动变阻器。

结构示意图和元件符号：

原理：利用改变电路中电阻线的长度来改变电阻，从而改变电路中的电流强度．

构造：瓷管、线圈是电阻率较大的合金线绕制而成，电阻线表面涂着绝缘漆，所以制成的线圈各匝之间相互绝缘，滑片就是自制教具中的触头P，为使滑片P跟电阻线接触良好，线圈上接触滑片的地方，绝缘漆被刮去，为了便于接线，将滑片套在金属棒上，金属棒右端安装有接线柱接法：将变阻器串联在电路中，要将变阻器的两个接线柱接入电路．（常见错误有两个：一是将导线接到滑片上；二是将导线接到支架上，要注意纠正．）实验：按图4所示电路串联起来．其中P是金属夹制成的触头，当P向左滑动时，电流表示数逐渐变大，灯逐渐变亮；P向右滑动时，电流表示数逐渐变小，灯逐渐变暗．　　

提问：触头P移动时出现的现象说明了什么？　　分析：当触头P向左滑动时，电阻线AB接入电路部分变短，接入电路部分的电阻变小，电源电压一定，所以电路中的电流增大，电流表示数变大，灯变亮．

使用：(1)串联在电路中(2)弄清滑片移动时，变阻器接入电阻线长度怎样变化，电阻怎样改变，电路中电流怎样变化？(3)使用前应将滑片放在变阻器阻值最大位置．(4)使用前要了解铭牌．铭牌上标有变阻器的最大电阻值和变阻器允许通过的最大电流

提问：怎样使用滑动变阻器？

接法：上下交错相连，把变阻器串联在电路中。使用前应将滑片放在变阻器阻值最大位置．（常见错误有两个：一是将导线接到滑片上；二是将导线接到支架上，要注意纠正．）

分析过程要有序：变阻器接入电路的是哪一段电阻线？清片向右滑动时，这段电阻线的长度怎样改变？变阻器接入电路的电阻怎样改变，电路中的电流怎样改变？电流表的示数和灯的亮度怎样变化？下列各图中能起到改变电阻大小作用的是哪几个？