四、分壓式接法中,怎樣選擇滑動(dòng)變阻器
1、首先保證儀器安全,即滑動(dòng)變阻器在電路中不被損壞。例如:要描繪某電學(xué)元件(最大電流不超過6mA,最大電壓不超過7V)的伏安特性曲線,設(shè)計(jì)電路如圖,圖中定值電阻R為1KΩ,用于限流;電流表量程為10mA,內(nèi)阻約為5Ω;電壓表(未畫出)量程為10V,內(nèi)阻約為10KΩ;電源電動(dòng)勢(shì)E為12V,內(nèi)阻不計(jì)。(1)實(shí)驗(yàn)時(shí)有兩個(gè)滑動(dòng)變阻器可供選擇:a:阻值0到200Ω,額定電流A30、B:阻值0到20Ω,額定電流A5.0。本實(shí)驗(yàn)應(yīng)選的滑動(dòng)變阻器是 (填“a”或“b”)
解析:在該題中,若選擇滑動(dòng)變阻器b(阻值0-200Ω,額定電流A5.0)時(shí),電路中的最小電流是:A16.02012,顯然AA5.06,滑動(dòng)變阻器將被燒壞。要保證滑動(dòng)變阻器不被燒壞,只能選擇滑動(dòng)變阻器a(阻值0-200Ω,額定電流A3.0)。
2、其次所設(shè)計(jì)的電路應(yīng)能夠達(dá)到實(shí)驗(yàn)的目的,即多測(cè)量幾組數(shù)據(jù),要達(dá)到這個(gè)要求,滑動(dòng)變阻器相比待測(cè)量電阻越小越好。
例如:在“描繪小燈泡的伏安特性曲線”的實(shí)驗(yàn)中,除有-標(biāo)有“6V,1.5W”的小燈泡、導(dǎo)線和開關(guān)外,還有:
A.直流電源 6V(內(nèi)阻不計(jì))
B.直流電流表0~3A(內(nèi)阻0.1Ω以下)
C.直流電流表0~300mA(內(nèi)阻約為5Ω)
D.直流電壓表0~15V(內(nèi)阻約為15kΩ)
E.滑動(dòng)變阻器0~10Ω 2A
F.滑動(dòng)變阻器0~1kΩ 0.5A
實(shí)驗(yàn)要求小燈泡兩端的電壓從零開始變化并能多測(cè)幾次.滑動(dòng)變阻器應(yīng)選用(用序號(hào)表示)
解析:由于實(shí)驗(yàn)要求小燈泡兩端的電壓從零開始變化并能多測(cè)幾次,則滑動(dòng)變阻器應(yīng)該是分壓式接法,滑動(dòng)變阻器相比待測(cè)量電阻越小越好,因而應(yīng)選擇滑動(dòng)變阻器E(0~10Ω,2A)。
分壓式接法中,在保證儀器安全的前提下,為什么選擇滑動(dòng)變阻器阻值越小越好。例如:如圖甲所示為分壓式電路圖,已知電源電動(dòng)勢(shì)為E,內(nèi)阻不計(jì),變阻器總電阻為Rp。閉合開關(guān)S后,負(fù)載電阻RL兩端的電壓U隨變阻器a端至滑動(dòng)觸頭間的電阻Rx的變化而變化。關(guān)于負(fù)載電阻兩端的電壓U隨RX變化的關(guān)系式為:
若電源電動(dòng)勢(shì)為10V,變阻器總電阻為Rp=10Ω,負(fù)載電阻分別為RL1=1Ω、RL2=3Ω、RL3=5Ω、RL4=10Ω、RL5=15Ω、RL6=20Ω、RL7=30Ω、RL8=100Ω時(shí)的圖像如圖乙所示:
由圖可知,對(duì)于不同的RL值,調(diào)節(jié)滑動(dòng)觸頭時(shí)負(fù)載電阻兩端的電壓變化規(guī)律不同。當(dāng)負(fù)載電阻RL越小于變阻器電阻Rp時(shí),負(fù)載電阻兩端的電壓U隨RX的變化而更迅速變化;當(dāng)負(fù)載電阻RL越大于變阻器電阻Rp時(shí),負(fù)載電阻兩端的電壓U隨RX的變化而更加平穩(wěn)變化,從而可獲得更多的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。顯然在分壓式接法中,在保證儀器安全的前提下,滑動(dòng)變阻器阻值相比負(fù)載電阻阻值越小越好。