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谈谈滑动变阻器作用和串联电路中消耗功率的计算

(2011-12-17 17:23:18)
标签:

教育

分类: 教育教学

在初中物理中电学题在计算中并不是很复杂。因为电路本身只要求了两种,即串联电路和并联电路。在分析题目时,只要抓住了电路的特点,解起题来就游刃有余。但是如果有滑动变阻器的介入,则电路就会变得较为复杂,尤其是对于初中学生来说,题则属于难题范畴。下面我们就谈谈滑动变阻器在电路中的作用以及在串联电路中消耗的功率的计算。

一、滑动变阻器的作用

1、保护电路的作用

    在电学实验中,例如在用伏安法测电阻,测小灯泡的功率,这些实验中都要用到滑动变阻器,且在连接好电路后,开关要闭合前,应将滑动变阻器的滑片滑到阻值最大处,这一举措就是为了保护好电路中的各元件,在开关闭合的瞬间不至于被烧坏。

2、分压或增流作用

    当电路是串联电路时,即一个定值电阻与一个滑动变阻器串联时,滑动变阻器就有分压的作用,且分得的电压与电阻成正比。在测电阻与测灯泡功率的实验中都是利用滑动变阻器的这一特点来改变定值电阻两端的电压的。

    当电路是并联电路时,即一个定值电阻与一个滑动变阻器并联时,滑动变阻

器就有增流的作用,且增加的电流与电阻成反比。当然在这个电路中,滑动变阻器的阻值是不允许为零的,这样会造成整个电路短路。

二、消耗功率的计算

    在初中物理电学中,功率的计算对学生来说都有一定的难度,为了突破这一难点,应对电路进行仔细的分析,看清题目要求,是针对定值电阻本身还是滑动变阻器。如果是定值电阻则问题会简单很多,因为滑动变阻器在阻值增大时,定值电阻所消耗的功率会渐渐变小。但滑动变阻器的消耗的功率却会出现几种情况。

1、在串联电路中滑动变阻器消耗的功率何时为最大值

例如:一个灯泡标有“6V,3W”的字样,将它与阻值为0~24Ω的滑动变阻器,串联在电源电压为6V的电路中,如图1所示,当滑动变阻器的滑片在阻值多大时,变阻器消耗的功率为最大值?

    解析:当滑动变阻器连入电路的阻值最大时,电路中的电流最小,由P=I2R可知,变阻器消耗的功率不一定是最大,本题在初中可用配方法求解。

    解:设变阻器连入电路的阻值为Rx时其消耗的功率PM为最大。

谈谈滑动变阻器作用和串联电路中消耗功率的计算    则PM=UxIx 其中Ux为功率最大时变阻器两端的电压,Ix为那时的电流;                     

在该题中可以看出当滑动变阻与定值电阻平分电压时,滑动变阻器消耗功率的功率为最大值。

2、在串联电路中滑动变阻器滑片在哪两个位置上消耗功率相等 

    由于滑动变阻器在电路中的所处的位置不断改变,当电路中是一个定值电阻与滑动变阻器串联时,当滑动变阻器的电阻变小时,电流却在变大;当滑动变阻器电阻变大时,电流又在变小,由P=I2R可知,在某两个位置上功率可以相等,其规律可用如下例题来得出。

    例:如图2所示电源电压为U且不变,灯泡的电阻为RL,电阻不随温度变化,滑动变阻器的阻值为0-Ro,当它的金属片处于某一位置时,电压表的示数为U1,消耗的功率为P1;移动滑片到另一位置时,电压表示数为 U2,滑动变阻器消耗的功率为P2,若U1 2U2,  P1=P2 则滑动变阻器的两次位置各在何处?

  

谈谈滑动变阻器作用和串联电路中消耗功率的计算解:通过电路图可知,

 

谈谈滑动变阻器作用和串联电路中消耗功率的计算那么滑动变阻器两次的值与定值电阻灯泡的关系如何呢?见下图分析可得:

      三、结束语

      本文仅针对滑动变阻器在串联电路中的一些特殊情况,这些问题的解决,需要通过严密的思考和细心的推导,这对培养学生的逻辑思维能力有很大的帮助,同时也能为进一步深入学习打下坚实的基础。

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