拓展与提高
旋转式变阻器(电位器)的结构和使用
我们知道,利用电阻随导体长度的变化,可制成阻值可变的变阻器。在初中物理实验室中常用滑动变阻器,而在各种电器中广泛使用的是旋转式变阻器(又称电位器)。尽管它们的外形不同,但原理都一样。
如图14-2-5所示,图(a)为旋转式变阻器的外形,图(b)为内部结构的示意图。与滑动变阻器一样,旋转式变阻器也有三个引出端。两边是固定的接线柱(图中的A和C),它们分别与弧形电阻片的两端相连,中间的接线柱B与金属滑片相连。当旋转电位器的轴时,与轴固定在一起的滑片也将随之一起旋转,使滑片沿着弧形电阻片滑动,从而使接线柱B与任一固定接线柱(A或C)之间的弧形电阻片的长度发生变化。因此,只要将变阻器从任一固定接线柱(A或C)和滑片移动端(B)引出,就可使它的阻值在$0∼ R_{max}$($R_{max}$为两固定接线柱间的最大阻值)范围内变化。
思 考 如图14-2-5所示,将电位器的接线柱A和B接入电路中,当顺时针旋转电位器的转轴时,它连入电路的电阻将怎样变化?为什么?

解析:
【分析】首先明确旋转式电位器的工作原理:通过改变接入电路的弧形电阻片长度来改变电阻。当接线柱A和B接入电路时,连入电路的是A与金属滑片之间的弧形电阻片。接下来需判断顺时针旋转转轴时,滑片的移动方向,进而确定A到滑片间电阻片的长度变化,再结合电阻与长度的关系分析电阻变化。
【解析】当将电位器的接线柱A和B接入电路时,电位器连入电路的电阻部分为A与金属滑片之间的弧形电阻片。当顺时针旋转电位器的转轴时,与轴固定的滑片会随转轴同步顺时针转动,此时A到滑片之间的弧形电阻片的长度变长。根据电阻的决定规律:在导体的材料、横截面积和温度不变的条件下,导体的电阻与长度成正比,长度越长,电阻越大,因此电位器连入电路的电阻会变大。
【答案】当顺时针旋转电位器的转轴时,它连入电路的电阻将变大;原因:将接线柱A和B接入电路时,电位器连入电路的部分是A与滑片之间的弧形电阻片。顺时针旋转转轴时,滑片随轴同步转动,A到滑片之间的弧形电阻片的长度变长。在导体的材料、横截面积和温度不变的条件下,导体的长度越长,电阻越大,因此电位器连入电路的电阻变大。
【知识点】变阻器、影响电阻大小的因素
【点评】本题考查旋转式电位器的工作原理,核心是将滑动变阻器的原理迁移应用,结合电阻与长度的关系分析,属于基础应用类题目,难度适中。
【难度系数】0.6