从一道高考题谈限流和分压电路对滑动变阻器阻值的要求

常晓慧 侯 恕

(东北师范大学物理学院,吉林 长春 130024)

从一道高考题谈限流和分压电路对滑动变阻器阻值的要求

常晓慧 侯 恕

(东北师范大学物理学院,吉林 长春 130024)

通过分析限流电路和分压电路的特点,讨论测量电路的电压和电流与滑动变阻器滑片移动距离的关系,使滑动变阻器总阻值与负载电阻阻值的比值k取不同值,应用MATLAB绘制的关系图像,讨论限流电路和分压电路对滑动变阻器总阻值的基本要求,最后对特殊情况下滑动变阻器的选择进行讨论.

限流电路;分压电路;滑动变阻器;阻值

1 问题的提出

通过调节电路中滑动变阻器的滑片,可以改变接入电路的电阻丝的长度,从而改变电路中电阻的总阻值,来达到控制电路中电流和电压的目的.那么,电路中的电流和电压与滑片移动的距离之间存在什么样的变化关系呢?2013年高考北京理综卷21题第(5)问对这个问题进行了考查,部分原题如下.

题目.某学生通过实验测定一个阻值约为5Ω的电阻Rx的阻值.

图1 (1) 现有电源(5 V,内阻可不计),滑动变阻器(0～50 Ω,额定电流2 A),开关和导线若干,以及下列电表:

(A) 电流表(0～3A,内阻约0.025Ω).

(B) 电流表(0～0.6A,内阻约0.125Ω).

(C) 电压表(0～3V,内阻约3kΩ).

(D) 电压表(0～15V,内阻约15kΩ).

为减小测量误差,在实验中,电流表应选用 (B) ,电压表应选用 (C) (填器材前的字母);实验电路应采用图1中的 甲 (填“甲”或“乙”).

(5) 在不损坏电表的前提下,将滑动变阻器滑片P从一端滑向另一端,随滑片P移动距离x的增加,被测电阻Rx两端的电压也随之增加,图2中反映U-x关……