一、如何使电流连续变化
1. 改变电流大小有两种方法,分别是改变电池节数(改变电压)和改变电阻,而我们要设计调光灯电路,通常采用的方法是改变接入导体的电阻。为什么不用改变电池节数来调节灯的亮度呢?
2. 要想改变导体的电阻,可以通过改变导体的材料、横截面积、长度等因素来实现,你觉得最方便的方法是哪一种呢?
3. 如图甲所示,若滑片向左滑动,导体的电阻
(选填“变大”或“变小”),电流
(选填“变大”或“变小”),电灯
(选填“变亮”或“变暗”)。但存在滑片移动距离过长、占用空间过大的缺点,应该如何改进呢?请认真体会下面几幅图之间的转化过程。

二、学习使用滑动变阻器
1. 观察滑动变阻器,并对照教科书图14-9了解它的各部分名称,在下面虚线框内画出滑动变阻器的结构示意图和电路符号。

2. 我们注意到滑动变阻器的电阻丝表面涂有黑色的绝缘漆,那滑片在滑动的过程中如何能保证与电阻丝接触良好呢?(提示:请注意观察与滑片接触的电阻丝的表面)
3. 滑动变阻器共有四个接线柱,在连接电路时一般只需要接入其中两个就可以了,总共可以有几种接法呢?
。
4. 以图甲接法为例,我们一起来分析这种接法能否起到改变电阻的作用。当把B、D两个接线柱接入电路,假设电流从B接线柱流入,从D接线柱流出,电流流过滑动变阻器的部分见图中粗灰线部分,接入电路的电阻丝为BP段。若滑片向右移动,则接入电路的电阻丝长度
(选填“变长”或“变短”),电阻
(选填“变大”或“变小”,下同),电流
。

5. 请依照上面的分析方法去分析其余各图,把电流流过的滑动变阻器的部分用红笔描出来,看看哪些接法能改变电阻,哪些接法不能改变电阻。
能改变电阻的接法有
(填序号)。
不能改变电阻的接法有
(填序号)。
请试着总结滑动变阻器的正确接法:
。若改变电流方向,则滑动变阻器改变电阻的作用是否发生改变?
6. 在滑动变阻器的滑片上方有一个铭牌,标出了该滑动变阻器的一些基本参数,请试着解释这些参数的含义:“10 Ω”表示
,“2 A”表示
。
7. 请利用以前学过的知识试着解释,为什么在接通电路之前,应将滑动变阻器的滑片移到使滑动变阻器接入电路的阻值最大处:
。
8. 把滑动变阻器接入电路时,应与其他用电器并联还是串联呢?为什么?请说出你的理由。
解析:
【分析】
本题围绕“电流连续变化的方法”和“滑动变阻器的相关知识”展开,解题思路如下:
1. 对于第一部分问题,需明确:改变电流的两种方法(改变电压、改变电阻)中,改变电池节数是阶跃式变化,无法连续调节,因此调光灯采用改变电阻的方法;改变电阻的三种方式(材料、横截面积、长度)中,改变接入导体的长度最方便;结合欧姆定律分析滑动变阻器滑片移动时电阻、电流、灯泡亮度的变化,同时理解其结构改进的原因。
2. 对于第二部分滑动变阻器问题,需掌握:滑动变阻器的结构与电路符号;滑片与电阻丝接触的原理;四个接线柱的接法数量;正确接法(一上一下);接入电阻丝长度的判断;电流方向对电阻调节的影响;铭牌参数的含义;使用前滑片移到最大阻值处的作用;接入方式(串联)的理由,这些均为初中电学的基础知识点。
【解析】
一、如何使电流连续变化
1. 改变电池节数只能让电压发生阶跃式跳变,无法实现电流、灯亮度的连续平滑调节,且操作繁琐、调节精度差,因此调光灯通常不采用该方法。
2. 改变导体电阻的方法有改变材料、横截面积、长度,其中最方便的是改变导体接入电路的长度。
3. 滑片向左滑动时,接入电路的电阻丝长度变短,电阻变小;根据欧姆定律$I=\frac{U}{R}$,电路中电流变大,电灯变亮;改进方法:将电阻丝紧密绕制成电阻丝线圈,缠绕在绝缘瓷筒上,大幅缩短滑片的移动行程,减小装置占用的空间。
二、学习使用滑动变阻器
1. 结构示意图:绘制下方绝缘瓷筒,瓷筒上缠绕电阻丝,电阻丝两端标注接线柱A、B;上方水平金属杆,两端标注接线柱C、D;金属杆上有可滑动的滑片P,滑片下端与电阻丝接触。电路符号:标准滑动变阻器符号,下方为电阻丝折线,上方金属杆处标注滑片。
2. 与滑片接触的那部分电阻丝表面的绝缘漆已被刮除,滑片可直接与电阻丝的金属部分接触,保证导电接触良好。
3. 滑动变阻器四个接线柱,接入两个接线柱的接法共6种。
4. 当B、D接线柱接入电路,电流从B流入、D流出,接入电阻丝为BP段;滑片向右移动时,BP段长度变短,电阻变小;根据欧姆定律,电路中电流变大。
5. 能改变电阻的接法有:甲、乙、丙、丁;不能改变电阻的接法有:戊、己;滑动变阻器的正确接法:“一上一下”选择两个接线柱接入电路;改变电流方向,滑动变阻器改变电阻的作用不会发生改变。
6. “10Ω”表示滑动变阻器接入电路的最大阻值为10Ω;“2A”表示滑动变阻器允许通过的最大电流为2A。
7. 接通电路前,将滑动变阻器滑片移到接入阻值最大处,此时电路总电阻最大,初始电流最小,可避免接通瞬间电流过大损坏电路元件,起到保护电路的作用。
8. 滑动变阻器应与其他用电器串联。理由:若并联接入,滑动变阻器与用电器两端电压始终相等,无法改变通过用电器的电流,不能实现调节作用;只有串联时,滑动变阻器才能通过改变自身接入电阻,改变电路总电阻,进而改变电路电流,实现对用电器工作状态的调节。
【答案】
一、如何使电流连续变化
1. 改变电池节数只能让电压发生阶跃式的跳变,无法实现电流、灯亮度的连续平滑调节,且操作繁琐,调节精度差,因此调光灯通常不采用该方法。
2. 最方便的方法是改变导体接入电路的长度。
3. 变小;变大;变亮
改进方法:将电阻丝紧密绕制成电阻丝线圈,缠绕在绝缘瓷筒上,大幅缩短滑片的移动行程,减小装置占用的空间。
二、学习使用滑动变阻器
1. 结构示意图:绘制出下方瓷筒上缠绕电阻丝,电阻丝两端标注接线柱A、B,上方水平金属杆两端标注接线柱C、D,金属杆上有可滑动的滑片P,滑片下端与电阻丝接触的结构。电路符号:绘制标准滑动变阻器电路符号,即下方为电阻丝折线,上方金属杆上标注滑片的通用电路符号。
2. 与滑片接触的那部分电阻丝表面的绝缘漆已经被刮除,滑片可以直接与电阻丝的金属部分接触,保证导电接触良好。
3. 6种
4. 变短;变小;变大
5. 能改变电阻的接法有:甲、乙、丙、丁;不能改变电阻的接法有:戊、己;滑动变阻器的正确接法:“一上一下”选择两个接线柱接入电路;若改变电流方向,则滑动变阻器改变电阻的作用不会发生改变。
6. 滑动变阻器接入电路的最大阻值为10Ω;滑动变阻器允许通过的最大电流为2A
7. 此时电路总电阻最大,初始电流最小,可以避免接通电路瞬间电流过大,损坏电路元件,起到保护电路的作用。
8. 滑动变阻器应与其他用电器串联。理由:若并联接入,滑动变阻器与用电器两端电压始终相等,无法改变通过用电器的电流,不能实现调节作用;只有串联时,滑动变阻器才能通过改变自身接入的电阻大小,改变电路总电阻,从而改变电路中的电流,实现对用电器工作状态的调节。
【知识点】
滑动变阻器的原理;滑动变阻器的使用;电路的调节
【点评】
本题围绕初中电学核心知识点——滑动变阻器展开,从电流连续调节的实际需求引入,逐步讲解滑动变阻器的结构、接法、参数含义及使用规则,注重理论与实际应用的结合,是夯实电学基础的典型题目,要求学生理解滑动变阻器的工作原理,掌握其正确使用方法。
【难度系数】
0.6