滑动变阻器的限流接法和分压接法典型习题

滑动变阻器分压式和限流式接法实验专题（一）滑动变阻器在电路中的两种接法：1．在下面三种情况下必须选择分压接法：a．要使某部分电路的电压或电流从零开始连续调节，只有滑动变阻器分压接法的电路才能满足（如测定导体的伏安特性、校对改装后的电表等电路）b．如果实验所提供的电压表、电流表量程或电阻元件允许最大电流较小，采用限流接法时，无论怎样调节，电路中实际电流(电压)都会超过电表量程或电阻元件允许的最大电流(电压)，为了保证电表和电阻元件免受损坏，必须采用滑动变阻器分压接法连接电路．c．伏安法测电阻实验中，若所用的变阻器阻值小于待测电阻阻值，若采用限流接法时，即使变阻器触头从一端滑至另一端，待测电阻上的电流（电压）变化小，这不利于多次测量求平均值或用图像法处理数据，为了变阻器远小于待测电阻阻值的情况下能大范围地调节待测电阻上的电流（电压），应选择滑动变阻器的分压接法。2．以下情况可选用限流接法：a．测量时电路电流（电压）没须要求从零开始连续调节，只是小范围内测量，且负载电阻R接近或小于滑动变阻器电阻R0，采用滑动变阻器限流接法。b．电源的放电电流或滑动变阻器的额定电流太小，不能满足分压接法的要求，应采用滑动变阻器限流接法。c．没有很高的要求，仅从安全性和精确性角度分析两者无可采用时可考虑安装简便和节能因素采用滑动变阻器限流接法。[例1](2011·天津高考)某同学测量阻值约为25kΩ的电阻Rx，现备有下列器材：A．电流表(量程100μA，内阻约2kΩ)；B．电流表(量程500μA，内阻约300Ω)；C．电压表(量程15V，内阻约100kΩ)；D．电压表(量程50V，内阻约500kΩ)；E．直流电源(20V，允许最大电流1A)；F．滑动变阻器(最大阻值1kΩ，额定功率1W)；G．电键和导线若干。电流表应选________，电压表应选________。(填字母代号)该同学正确选择仪器后连接了以下电路，为保证实验顺利进行，并使测量误差尽量减小，实验前请你检查该电路，指出电路在接线上存在的问题：①____________________________________________；②____________________________________________。⑴限流式接法⑵分压式接法[例2]碳膜电阻是在绝缘介质骨架上镀一层碳膜。己知某碳膜电阻阻值约为10Ω，其结构如图实－7－9所示，现通过实验测定碳膜厚度，备用器材如下：A．电流表(量程0～0.6A，内阻约0.2Ω)B．电流表(量程0～3A，内阻约0.03Ω)C．电压表(量程0～3V，内阻约30kΩ)D．电压表(量程0～15V，内阻约150kΩ)E．滑动变阻器(最大值为2Ω)F．滑动变阻器(最大值为20Ω)G．滑动变阻器(最大值为200Ω)H．学生电源(4V)I．螺旋测微器J．游标卡尺实验主要步骤：(1)用伏安法较准确地测量电阻的阻值。电流表选________，电压表选________，滑动变阻器选________。(填标号)(2)在虚框中画出电路图(3)若测得电阻值为R，该材料的电阻率为ρ，则碳膜厚度的表达式为：d＝________(用R、D、L、ρ表示)。例3．分别用图实－7－10所示的甲、乙两种电路测量同一未知电阻的阻值。图甲中两表的示数分别为3V、4mA，图乙中两表的示数分别为4V、3.9mA，则待测电阻Rx的真实值为()A．略小于1kΩB．略小于750ΩC．略大于1kΩD．略大于750Ω例4、某同学为了研究“3V,0.3W”的小灯泡L从较低温度到正常发光过程中的电阻情况。设置了如下器材：电流表A1(量程400mA，内阻r1＝5Ω)；电流表A2(量程600mA，内阻r2约为1Ω)；电压表V(量程15V，内阻约为3kΩ)；定值电阻R0(5Ω)；滑动变阻器R1(0～10Ω，额定电流为1A)；滑动变阻器R2(0～250Ω，额定电流为0.3A)；电源E(电动势3V，内阻较小)；开关一个，导线若干。(1)从以上给定的器材中选择恰当的器材。在图实－8－5甲所示线框内画出实验电路原理图，并在图中标出所用仪器的代号。(2)根据设计的方案，将图实－8－5乙中的器材连成符合要求的电路(有个别仪器可能不用)。(3)闭合开关S，移动滑片P，使________时，可知灯泡正常发光，此时灯泡的电阻为________(用测量的物理量表示)。滑动变阻器分压式和限流式接法实验专题[解析]最大电流Im＝URx＝1525×103A＝600μA，故电流表应选B。电源电动势20V，电压表D的量程为50V，测量误差过大，故应选C。①R0＝RARV＝0.3×100kΩ＝30kΩ＜Rx，故电流表应采用内接法。②由于滑动变阻器最大阻值比被测电阻小很多，为了便于调节和为了保证电表的安全，滑动变阻器应采用分压式接法。[答案]BC①电流表应采用内接的方法②滑动变阻器应采用分压式的接法[解析](1)电源电动势为4V，故电压表选用0～3V的C；电路中最大电流为Im＝UmRx＝3V10Ω＝0.3A，故电流表选用0～0.6A的A；可采用限流法接入滑动变阻器，其所需最大阻值为Rm＝Um12Im＝3V0.15A＝20Ω，故选用20Ω的F。(2)被测电阻为小电阻，故电路采用电流表外接法；电路无特殊要求，可采用限流法接入滑动变阻器。电路如图所示。(3)由电阻定律有：R＝ρLS，得：S＝ρLR，由于膜很薄，故可将其截面看成是矩形，其宽即为膜厚度，由几何关系得：d＝SπD＝ρLπRD。[答案](1)ACF(2)电路如解析图所示（好像分压接法也可以）(3)ρLπRD解析：先判断采用的测量方法，由于在两种不同的接法中电压表的示数变化大，说明测量的是小电阻，这样电流表分压较大，应该采用图甲进行测量比较准确。图甲中测量值为R测＝U测I测＝750Ω，较真实值偏小。故D项正确。答案：D[解析]测电阻的基本方法是伏安法，但由于小灯泡的额定电压为3V，比电压表的量程小得多，故无法用电压表测电压。可设计让定值电阻R0与A1串联，改装成一个适当量程的电压表，然后用A2测量小灯泡和改装电表并联后的总电流，这样通过两表的示数就可以知道通过小灯泡的电流为I2－I1，小灯泡两端的电压为I1(R0＋r1)，故小灯泡的电阻为R＝＋I2－I1。实验要求测量小灯泡L从较低温度到正常发光过程中的电阻情况，即要求电压从0开始调节，故滑动变阻器应选用分压式接法。由于滑动变阻器R2阻值太大，所以滑动变阻器选R1；小灯泡正常发光时电压为3V，对应电流表读数为I1＝UR0＋r1＝0.3A＝300mA。则电路原理图如图甲所示，实物连接图如图乙所示；使电流表A1的示数为300mA时，灯泡正常发光，此时RL＝＋I2－I1；式中I2为A1表示数为300mA时，电流表A2的读数，I1＝300mA。[答案](1)见解析图(2)见解析图(3)电流表A1示数为300mA＋R0I2－I1