滑動變阻器

滑動變阻器

電路中的重要元件
滑動變阻器是電路中的一個重要元件,它可以通過移動滑片的位置來改變自身的電阻,從而起到控制電路的作用。[1]在電路分析中,滑動變阻器既可以作為一個定值電阻,也可以作為一個變值電阻。滑動變阻器的構成一般包括接線柱、滑片、電阻絲、金屬杆和瓷筒等五部分。它的工作原理是通過改變接入電路部分電阻線的長度來改變電阻的,從而逐漸滑動變阻器的電阻絲一般是改變電路中的電流大小,金屬杆一般是電阻小的金屬,所以當電阻橫截面積一定時,電阻絲越長,電阻越大,電阻絲越短,電阻越小。
    中文名:滑動變阻器 屬于:電學中常用器件之一 使用方法:移動滑片的位置 電阻絲材料:改變電路中的電流大小

工作原理

滑動變阻器是電學中常用器件之一,它的工作原理是通過改變接入電路部分電阻線的長度來改變電阻的,從而逐漸改變電路中的電流大小。滑動變阻器的電阻絲一般是熔點高,電阻大的鎳鉻合金,金屬杆一般是電阻小的金屬,所以當電阻橫截面積一定時,電阻絲越長,電阻越大,電阻絲越短,電阻越小。

主要作用

(1)保護電路。

(2)通過改變接入電路部分的電阻來改變電路中的電流的大小和方向,防止爆炸和燃燒,引起化學變化,超過物理範疇,引起不必要的糾紛,從而改變與之串聯的導體(用電器)兩端的電壓。在連接滑動變阻器時,要求:“一上一下,重點在下”,金屬杆和電阻絲各用一個接線柱;實際連接應根據要求選擇電阻絲的兩個接線柱。

(3)改變電壓。探究歐姆定律時(),起到改變與其串聯的用電器兩端電壓的作用。

(4)利用伏安法測電阻,依據是歐姆定律的變形公式:

主要材料

滑動變阻器電阻絲的材料一般為康銅絲或鎳鉻合金絲,将康銅絲或鎳鉻合金絲繞制在絕緣筒上,兩端用引線引出,變阻器的滑片接觸電阻絲并可調節到兩端的距離,從而改變金屬杆到電阻絲兩端的電阻,這就組成了滑動變阻器。還有就是用電阻材料(比如碳質材料)“鍍”在絕緣基闆上,由中間的滑片來調節電阻的滑動變阻器。

接法

滑動變阻器在電路中可以作限流器用,也可以作分壓器用。在确保安全的條件下,如何選用這兩種不同的形式,是由電路中的需要來決定的。

限流式

以下情況可選用限流式接法:

①待測用電器電阻接近滑動變阻器電阻(也可選用分壓式接法)。

②簡化電路,節約能源。

分壓式

以下情況必須使用分壓式接法:①待測用電器電阻遠大于或遠小于滑動變阻器電阻。②實驗要求待測用電器電流及其兩端電壓可以由0開始連續變化(例如測小燈伏安特性曲線)。③實驗要求待測用電器電流及其兩端電壓可變範圍較大。④采用限流式接法時,無論如何調節變阻器,電流、電壓都大于對應電表的量程。

串分壓公式:U1/U2=R1/R2

并分流公式:I 1/I 2=R2/R1

在一個并聯電路中,電路中總電阻的倒數等于各支路上電阻的倒數之和。

公式為:R串=R1+R2+R3+......+Rn

公式為:1/R并=1/R1+1/R2+......+1/Rn

實驗室接法

連接的方法有6種,分别為AC、AD、BD、BC、CD、AB。

其中隻有AC,AD,BD,BC這四種方法,也就是所謂的“一上一下”,可以改變阻值。

剩下的兩種不能改變阻值。

具體情況如下:

1.當導線接AD和AC時,滑片P向左移動時電阻變小,電流變大。當滑片P向右移動時,電阻變大,電流變小。

2.當導線接BC和BD時,滑片P向左移動時電阻變大,電流變小。當滑片P向右移動時,電阻變小,電流變大。

3.當劃片接CD時,這時的電阻幾乎為0.電流十分大。同時電阻的阻值不可以通過移動滑片P來改變,所以這時就相當于一個定值電阻。另外,如果這樣直接接到電源上,就會發生短路。

4.當劃片接AB時。這時的電阻是最大的,那麼通過的電流也很小。同時電阻的阻值也不可以通過移動滑片P來改變,也相當于一個定值電阻。

電器中的功能

可變式電阻器一般稱為電位器,從形狀上分有圓柱形、長方體形等多種形狀;從結構上分有直滑式、旋轉式、帶開關式、帶緊鎖裝置式、多連式、多圈式、微調式和無接觸式等多種形式;從材料上分有碳膜、合成膜、有機導電體、金屬玻璃釉和合金電阻絲等多種電阻體材料。碳膜電位器是較常用的一種。電位器在旋轉時,其相應的阻值依旋轉角度而變化。變化規律有三種不同形式。

X型為直線型,其阻值按角度均勻變化。它适于作分壓、調節電流等用。如在電視機中作場頻調整。

Z型為指數型,其阻值按旋轉角度依指數關系變化(阻值變化開始緩慢,以後變快),它普遍使用在音量調節電路裡。由于人耳對聲音響度的聽覺特性是接近于對數關系的,當音量從零開始逐漸變大的一段過程中,人耳對音量變化的聽覺最靈敏,當音量大到一定程度後,人耳聽覺逐漸變遲鈍。所以音量調整一般采用指數式電位器,使聲音變化聽起來顯得平穩、舒适。

D型為對數型,其阻值按旋轉角度依對數關系變化(即阻值變化開始快,以後緩慢),這種方式多用于儀器設備的特殊調節。在電視機中采用這種電位器調整黑白對比度,可使對比度更加适宜。

電路中進行一般調節時,采用價格低廉的碳膜電位器;在進行精确調節時,宜采用多圈電位器或精密電位器。

分類

可變式電阻器一般稱為電位器,從形狀上分有圓柱形、長方體形等多種形狀;從結構上分有直滑式、旋轉式、帶開關式、帶緊鎖裝置式、多連式、多圈式、微調式和無接觸式等多種形式;從材料上分有碳膜、合成膜、有機導電體、金屬玻璃釉和合金電阻絲等多種電阻體材料。碳膜電位器是較常用的一種。電位器在旋轉時,其相應的阻值依旋轉角度而變化。

變化規律

變化規律有三種不同形式。

X型為直線型,其阻值按角度均勻變化。它适于作分壓、調節電流等用。如在電視機中作場頻調整。

Z型為指數型,其阻值按旋轉角度依指數關系變化(阻值變化開始緩慢,以後變快),它普遍使用在音量調節電路裡。由于人耳對聲音響度的聽覺特性是接近于對數關系的,當音量從零開始逐漸變大的一段過程中,人耳對音量變化的聽覺最靈敏,當音量大到一定程度後,人耳聽覺逐漸變遲鈍。所以音量調整一般采用指數式電位器,使聲音變化聽起來顯得平穩、舒适。

D型為對數型,其阻值按旋轉角度依對數關系變化(即阻值變化開始快,以後緩慢),這種方式多用于儀器設備的特殊調節。在電視機中采用這種電位器調整黑白對比度,可使對比度更加适宜。

電路中進行一般調節時,采用價格低廉的碳膜電位器;在進行精确調節時,宜采用多圈電位器或精密電位器。

教學實驗

實驗器材

實驗前取滑動變阻器(20Ω/0.5A)、直流電流表、直流電壓表、直流電源(6伏)、電阻箱(0-9999Ω)、開關、直尺各1個備用。

方法與要求

1.按圖(一)3。53-1連接好串聯電路,分别取負載電阻R為2歐,200歐,2000歐,實驗時将滑線變阻器的阻值從最大逐次調小,記錄各次中滑動變阻器滑臂觸頭離開起點的距離L及通過負載的電流強度I,作出I-L圖象。

2.按圖(一)3.53-2所示的分壓電路接線。分别取負載電阻R為2歐,200歐,2000歐進行實驗,使分壓器輸出電壓從零開始,逐步移動滑臂,記錄滑臂移動距離L和輸出電壓U,作出U-L圖象。

根據你作出的圖象,描述負載電阻對輸出特性的影響。并應用串、并聯電路的原理分析實驗的結果。

實驗後思考下列問題:

1.比較使用分壓器和限流器時輸出電壓的調節範圍。

2.當負載電阻R比較大時,采用什麼樣的電路,輸出電壓随滑臂移動距離的線性較好,且變化率較大?

3.在負載電阻較小時,為了在輸出低電壓段獲得較精細的調節,可使用何種電路?

4.當負載電阻R較大時,為了獲得較大範圍的輸出電壓,而又能做到比較精細調節,可采用何種電路?

提示與答案

這裡用表格将限流器和分壓器的電路特點作一比較。表格中R為負載電阻,r0為滑動變阻器的最大電阻,r為滑動變阻器連入電路的限流電阻或分壓電阻。

不同負載時,限流器連接電路的I-l圖象和分壓器電路U-l圖象如圖(二)3.53-1所示。

從以上分析和實驗圖象可以看出:

(1)使用分壓器有較大的輸出電壓調節範圍0-E,采用限流器的輸出電壓調節範圍是:R/(r0+R)·(E-E),r0越小調節範圍越小。

(2)當負載電阻較大時,采用分壓器的輸出線性較好。

(3)在既要求較大的電壓調節範圍,又要示易于實現精細的微調的情況下,可以同時采用兩種電路,如圖(二)3.53-2協同調節R1和R2,可以取得較好的效果。

甲圖就是較典型的,但不太全,還應在R上串聯電流表,電壓表與R并聯

當R的阻值>電流表、電壓表内阻之積時,電壓表接在R和電流表兩端(電流表内接)

當R的阻值<電流表、電壓表内阻之積時,電壓表接在R兩端(電流表外接)

當R的阻值=電流表,兩種接法都可以

能改變電阻值的電阻

改變滑動變阻器阻值的東西叫做滑片

滑動變阻器的電阻絲一般是熔點高,電阻大的鎳鉻合金

接入電路的方法是“一上一下”,同上電阻太小,可能會因為電流太大而燒壞電路;同下的話,電阻太大且起不到變阻的作用。

滑動變阻器一般起保護電路的作用,和改變電路中電流電壓的作用。

變阻器還有幾種,除了剛剛說的這種還有一種變阻箱,變阻箱主要靠的就是讀數,這個你把數字看清楚點就行了。

在閉合電路前應将滑片移到最大阻值處。

日常應用

音響上調節音量大小的旋鈕;台燈上調節燈光亮度的旋鈕;電腦上調節顯示器亮暗的旋鈕;調節電燙鬥的溫度的旋鈕,另外,汽車上的油量表,過磅稱的稱重儀等都利用了滑動變阻器。

滑動變阻器在電路中的作用是:

(1)保護電路,即連接好電路,開關閉合前,應調節滑動變阻器的滑片P,使滑動變阻器接入電路部分的電阻最大。

(2)通過改變接入電路部分的電阻來改變電路中的電流,從而改變與之串聯的導體(用電器)兩端的電壓。在連接滑動變阻器時,要求:一上一下,各用一個接線柱;實際連接應根據要求選擇下面的接線柱。

歐姆定律

一段導體中的電流,跟加在這段導體兩端的電壓成正比,跟這段導體的電阻成反比。

歐姆定律的公式:I=U/R(I:電流單位:A;U:電壓單位:V;R:電阻單位:Ω)。

保持電阻不變時,電流和電壓成正比

保持電壓不變時,電流跟電阻成反比

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