1. 能說出滑動(dòng)變阻器的構(gòu)造,畫出它在電路中的符號(hào),理解變阻器的工作原理。
2. 會(huì)把滑動(dòng)變阻器正確連入電路來改變電路中的電流及用電器兩端的電壓。
【學(xué)習(xí)重點(diǎn)】知道變阻器的工作原理。
【學(xué)習(xí)難點(diǎn)】按要求正確連接變阻器。
【自主預(yù)習(xí)】閱讀教材,完成以下問題:
1. 變阻器
(1)原理:通過改變連入電路中的電阻絲的 來改變電阻。
(2)分類:常見的變阻器有 、 和 。
2. 滑動(dòng)變阻器
(1)主要構(gòu)造:滑動(dòng)變阻器是用 繞在絕緣管上制成的。
(2)電路圖符號(hào):在電路圖中用符號(hào) 表示。
(3)銘牌所物理量的意義:例如某滑動(dòng)變阻器的銘牌上標(biāo)有“100Ω 1.5A”字樣,其中“100Ω”表示 ,“1.5A”表示 。
(4)作用:通過改變連入電路的電阻,改變電路中的 ,改變部分電路兩端的 ,起到 的作用。
(5)使用方法:
①應(yīng)從電阻絲兩端的兩個(gè)接線柱和金屬棒的兩個(gè)接線柱各選一 聯(lián)在電路中,即“一上一下”;
②為了保護(hù)電路,在通電前應(yīng)使滑動(dòng)變阻器連入電路的阻值 。
【合作探究】
探究一、變阻器
1. 實(shí)驗(yàn)探究:改變小燈泡的亮度
【實(shí)驗(yàn)】把鉛筆芯、小電燈、干電池用導(dǎo)線連接起來,沿鉛筆芯移動(dòng)導(dǎo)線夾,觀察小燈泡的亮度怎樣變化?
鉛筆芯

實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象:隨著夾子在鉛筆芯上移動(dòng),小燈泡的亮度發(fā)生連續(xù)變化,接入電路的鉛筆芯越短,電阻越 ,小燈泡越 。
【歸納】實(shí)驗(yàn)結(jié)論:改變接入電路的導(dǎo)體的長(zhǎng)度,可以改變 。
2. 變阻器
能改變接入電路中電阻大小的元件叫做 。實(shí)驗(yàn)室常用的變阻器是 和電阻箱。
3. 滑動(dòng)變阻器
【觀察實(shí)物或圖片并回答】
(1)構(gòu)造:
滑動(dòng)變阻器有纏繞在絕緣管上的 ,外面涂有 ,它的兩端連接在兩個(gè) AB上;支架上方有個(gè)比較粗的金屬桿,電阻很 ,金屬桿兩端有 CD;金屬桿與電阻線通過 相連。
(2)原理:滑動(dòng)變阻器是通過改變連入電路中 的長(zhǎng)度,來改變 的。
如圖所示,滑片移動(dòng)時(shí)與線圈相接觸的部位上的絕緣層已經(jīng)刮掉,電阻絲與滑片相連?;频讲煌恢脮r(shí),AC或BC兩個(gè)接線柱間電阻絲的 不一樣,這樣就可以改變接入電路中電阻的大小。
(3)結(jié)構(gòu)示意圖和符號(hào):
結(jié)構(gòu)示意圖:A、B、C、D分別表示四個(gè)接線柱,P表示滑片。元件符號(hào)如圖所示。
結(jié)構(gòu)示意圖 變阻器符號(hào)
(4)銘牌上各物理量的意義:
例如,一滑動(dòng)變阻器標(biāo)有“20Ω 1A”,其中“20Ω”表示 ;“1A”表示 。
4. 實(shí)驗(yàn)探究:滑動(dòng)變阻器的接線方法
【想一想】滑動(dòng)變阻器共有ABCD四個(gè)接線柱,如果只選其中的兩個(gè)接入電路M、N兩點(diǎn)間,有幾種連接方法?
【歸納】有 種連接方法,分別是: 。
(1)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)與記錄
①按圖連接電路。
實(shí)驗(yàn)電路圖
②把滑動(dòng)變阻器的接線柱依次接入電路中的M、N兩點(diǎn)間。閉合開關(guān),移動(dòng)滑片P,觀察燈泡亮度和電流表示數(shù)的變化,并記錄在表格中。
③實(shí)驗(yàn)記錄:
(2)分析論證
①把接線柱C、D連入電路的分析
把C、D接線柱連入電路,相當(dāng)于一條導(dǎo)線,連入電路的阻值為 ,移動(dòng)滑片 改變電阻。
②把接線柱A、B連入電路的分析
將A、B接線柱接入電路時(shí),電流要經(jīng)過全部電阻線,此時(shí)變阻器連入電路的電阻值為變阻器的最大阻值,相當(dāng)于一個(gè) 電阻,移動(dòng)滑片 改變電阻。
(3)探究歸納
①滑動(dòng)變阻器應(yīng)按照“ ”的方式接入電路中。
②關(guān)鍵是確定滑動(dòng)變阻器的下端接線柱,上端兩個(gè)接線柱中任何一個(gè)連入電路,接法是 的。
③滑片向靠近下接線柱的方向移動(dòng),電阻變 ,滑片向遠(yuǎn)離下接線柱的方向移動(dòng),電阻變 ,可簡(jiǎn)記為:“近下電阻變小,遠(yuǎn)下電阻變大”。
5. 實(shí)驗(yàn):用滑動(dòng)變阻器改變小燈泡的亮度
(1)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)
①實(shí)驗(yàn)電路圖如圖所示;
②小燈泡與變阻器 聯(lián),電流表 聯(lián)在電路中;
③閉合電鍵前應(yīng)將滑片放到什么位置上?位于阻值最 位置(右端),可以使電路中的電流最 ,起到保護(hù)電路元件的作用。
④注意:電路中的電流不能超過允許通過的最大電流(否則燒壞滑動(dòng)變阻器)。
(2)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)
①閉合開關(guān),使滑片P位于最右端,觀察電流表示數(shù)及小燈泡的亮度;
②將滑片由最右端移到中間,觀察電流表示數(shù)及小燈泡的亮度;
③將滑片由中間移到最左端,觀察電流表示數(shù)及小燈泡的亮度。
(3)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象
滑片P的位置
最右端
中間
最左端
電流表示數(shù)



小燈泡的亮度




(4)實(shí)驗(yàn)分析
移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片能改變電路中的電流大小和小燈泡的 。
(5)實(shí)驗(yàn)結(jié)論
用滑動(dòng)變阻器改變小燈泡的亮度,滑動(dòng)變阻器應(yīng)該與小燈泡串聯(lián)。電阻變大→電流變小→燈泡變暗;電阻變小→電流變大→燈泡變亮;所以滑動(dòng)變阻器起到控制電路中電流的作用(即限流作用)。
6. 用滑動(dòng)變阻器控制電阻兩端的電壓
(1)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)
①實(shí)驗(yàn)器材:電源、開關(guān)、電流表、電壓表、定值電阻R,滑動(dòng)變阻器R'、導(dǎo)線等。
②實(shí)驗(yàn)電路圖與連接圖如圖所示。
(2)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)
①閉合開關(guān)S,調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的滑片,使R兩端的電壓成 地變化,如2V、4V、6V等。
②換用不同的定值電阻,使電阻成 地變化,如5Ω、10Ω、15Ω等。閉合開關(guān),調(diào)節(jié)變阻器的滑片,保持每次接入的定值電阻兩端的電壓不變。
(3)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象
①當(dāng)滑動(dòng)變阻器連入電路中的電阻變大時(shí),定值電阻兩端的電壓變 ;當(dāng)滑動(dòng)變阻器連入電路中的電阻變小時(shí),定值電阻兩端的電壓變 (選填“變大”或“變小”)。
②換用不同的定值電阻時(shí),定值電阻兩端的電壓 (選填“改變”或“不改變”)。
若保持每次接入的定值電阻兩端的電壓不變,則需要調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的滑片;當(dāng)換用阻值較大的定值電阻時(shí),需要調(diào)大滑動(dòng)變阻器連入電路中的阻值;當(dāng)換用阻值較小的定值電阻時(shí),需要調(diào)小滑動(dòng)變阻器連入電路中的阻值。
(4)實(shí)驗(yàn)結(jié)論
①利用滑動(dòng)變阻器可以改變定值電阻兩端的 。
②利用滑動(dòng)變阻器可控制定值電阻兩端電壓不變,方法是“換大調(diào)大,換小調(diào)小”。
7. 電阻箱
【觀察實(shí)物】滑動(dòng)變阻器能夠改變連入電路的電阻大小,起到連續(xù)改變電流大小的作用,但不能準(zhǔn)確知道連入電路的電阻值。如果需要知道連入電路的電阻的阻值,就要用到電阻箱。
(1)電阻箱的特點(diǎn)
電阻箱由若干個(gè)不同阻值的定值電阻,按一定的方式連接而成,是一種可以調(diào)節(jié)電阻大小并且能夠顯示出電阻 的變阻器。
(2)電阻箱的讀數(shù)
如圖所示電阻箱接入電路的阻值為
= Ω.
使用時(shí),把兩個(gè)接線柱接入電路,調(diào)節(jié)旋盤就能得到0 ~×××××Ω(通常為9999.9Ω)之間的任意阻值。各旋盤對(duì)應(yīng)的指示點(diǎn)的示數(shù)乘以面盤上標(biāo)出的倍數(shù),然后加在一起,就是接入電路的阻值。
(3)插孔式電阻箱
插入式電阻箱的工作原理為:把銅塞插進(jìn)去,靠銅棒來短接下面的電阻,電流不從電阻絲走了使之失去作用來調(diào)整電阻大小的;缺點(diǎn)是阻值不能連續(xù)變化,只能是幾個(gè)固定阻值電阻的組合數(shù)。
如圖所示電阻箱接入
電路的阻值為
_____Ω.
【例題1】滑動(dòng)變阻器的原理是通過改變連入電路中導(dǎo)線的_____來改變電阻,從而改變電路中的電流。如圖1所示是滑動(dòng)變阻器的結(jié)構(gòu)示意圖,要使滑片P向右滑動(dòng)時(shí),電阻變大,應(yīng)接入的接線柱為_____兩個(gè)或____兩個(gè)接線柱;若要使滑動(dòng)變阻器相當(dāng)于一個(gè)定值電阻,應(yīng)接入_____兩個(gè)接線柱。
圖1 圖2
【例題2】如圖2所示,是閉合電路中,滑動(dòng)變阻器的接法,下列判斷正確的是( )
A.滑片向左移動(dòng),變阻器的阻值變大
B.滑片向右移動(dòng),變阻器的阻值變大
C.電流必須從上接線柱流進(jìn)變阻器,從下接線柱流出
D.電流必須從下接線柱流進(jìn)變阻器,從上接線柱流出
探究二、變阻器的應(yīng)用
1. 一些常見的變阻器
【觀察實(shí)物或圖片】生活、生產(chǎn)中常見的一些變阻器如圖所示:
2. 電位器及其應(yīng)用
滑動(dòng)變阻器一般只在實(shí)驗(yàn)室中應(yīng)用。有些家用電器(如收音機(jī))音量調(diào)節(jié)的器件也是一種變阻器,通常稱為 。
(1)機(jī)械式電位器:
如圖所示是機(jī)械式電位器,由內(nèi)部構(gòu)造圖可知,電位器在電路相當(dāng)于 的作用。
電位器 電位器結(jié)構(gòu)圖 電位器原理
如圖所示,把A和B兩個(gè)接線柱串聯(lián)接入收音機(jī)電路,當(dāng)順時(shí)針旋轉(zhuǎn)時(shí),接入電路中的電阻變 ,電流變 ,音量變 ,反之音量變大。
電位器也可以用在其他電器上,例如,可調(diào)亮度的 ,可調(diào)溫度的電熱毯、電飯鍋,等等。
(2)數(shù)字電位器及其應(yīng)用
除機(jī)械式電位器外,數(shù)字電位器被人們?cè)絹碓綇V泛地使用。數(shù)字電位器是一種用 信號(hào)控制阻值的器件(集成電路)。與機(jī)械式電位器相比,數(shù)字電位器具有可程序控制改變阻值、耐震動(dòng)、噪聲小、壽命長(zhǎng)、抗環(huán)境污染等重要優(yōu)點(diǎn),因而,已在自動(dòng)檢測(cè)與控制、智能儀器儀表、消費(fèi)類電子產(chǎn)品等許多重要領(lǐng)域得到應(yīng)用。
3. 變阻器在生產(chǎn)和生活中的應(yīng)用實(shí)例
(1)亮度可變的燈、轉(zhuǎn)動(dòng)速度可變的電風(fēng)扇、舞臺(tái)用到的調(diào)音臺(tái)、家庭用的調(diào)溫電褥子等都是應(yīng)用了變阻器。
調(diào)光 調(diào)速 調(diào)音 調(diào)溫
(2)汽車油量表
如圖所示是一種自動(dòng)測(cè)定汽車油箱內(nèi)的油面高低的裝置,R是 ,它的金屬滑片固定在金屬桿的右端,從油量表(實(shí)質(zhì)是一只 表)指針?biāo)傅目潭染涂梢灾烙拖鋬?nèi)油面的高低.
油量表原理 油量減小時(shí)
當(dāng)油量減小時(shí),浮標(biāo) ,滑片向 移動(dòng),R ,油量表的示數(shù) 。反之,當(dāng)油量增加時(shí),浮標(biāo)下降,滑片向上移動(dòng),R變小,油量表的示數(shù)變大。
【例題3】圖為小明同學(xué)設(shè)計(jì)的公路收費(fèi)站計(jì)重秤的原理圖。該原理圖中,R2為 。若車重表是由電流表改裝而成,現(xiàn)將它串聯(lián)在圖中位置,則當(dāng)車越重時(shí),車重表的示數(shù)將 ,若車重表是電壓表改裝而成的,現(xiàn)將它與R1并聯(lián),則當(dāng)車越重時(shí),車重表的示數(shù)將 (選填“越大”、“不變”或“越小”)。
【精講點(diǎn)撥】
1. 根據(jù)影響電阻大小的因素來理解變阻器的原理:即導(dǎo)體的材料、橫截面積不變時(shí),長(zhǎng)度越長(zhǎng),電阻值越大;
2. 滑動(dòng)變阻器正確連入電路的方法: = 1 \* GB3 ①一上一下(接線柱); = 2 \* GB3 ② 串聯(lián)使用;
3. 滑動(dòng)變阻器在電路中的作用: = 1 \* GB3 ①改變電路中的電流和部分電路兩端的電壓; = 2 \* GB3 ②保護(hù)電路;
4. 判斷滑動(dòng)變阻器連入電路的電阻值變化的步驟
= 1 \* GB3 ①根據(jù)電流通過滑動(dòng)變阻器的方向,判斷滑動(dòng)變阻器下面(即線圈上)的接線柱是哪一個(gè)接入了電路;
= 2 \* GB3 ②看滑片的移動(dòng)方向,滑片的移動(dòng)方向越靠近線圈所用接線柱,則接入電路中的電阻越小。
【歸納整理】
第4節(jié) 變阻器
①定義:能改變接入電路中電阻大小的元件叫做變阻器.
②原理:靠改變接入電路中電阻線的長(zhǎng)度改變電阻.
③元件符號(hào):
④結(jié)構(gòu)示意圖:
①要與用電器串聯(lián).
②要使用“一上一下”兩個(gè)接線柱.
③開關(guān)閉合前,滑片應(yīng)在滑動(dòng)變阻器最大阻值處(起到保護(hù)電路作用).
電位器:調(diào)節(jié)音量、電燈亮度、電熱毯、電飯鍋的溫度等.
滑動(dòng)
變阻器
應(yīng)用
變阻器
使用
【課堂練習(xí)】
1.如圖所示是滑動(dòng)變阻器接入電路中的情形,當(dāng)滑片P向右滑動(dòng)時(shí),連入電路的電阻變大的有( )
A.1個(gè) B.2個(gè) C.3個(gè) D.4個(gè)
2.滑動(dòng)變阻器上標(biāo)有“100Ω 5A”的字樣,如圖2所示:
(1)滑片P移到A點(diǎn)時(shí),接入電路電阻為______Ω;
(2)將該滑動(dòng)變阻器接入電路,則滑片P移到___點(diǎn);
(3)如果將導(dǎo)線接到CD接線柱,則接入電路的電阻為____。
圖2 圖3
3.如圖3所示,用變阻器控制燈泡L的亮度,若要求滑片P向左滑動(dòng)時(shí)燈泡逐漸變亮,則下列接法中正確的是( )
A.M接C,N接D B.M接A,N接B
C.M接C,N接B D.M接A,N接D
4. 如圖4所示為一種電位器的結(jié)構(gòu)圖,可通過轉(zhuǎn)動(dòng)旋鈕帶動(dòng)滑片移動(dòng)從而調(diào)節(jié)阻值的大小。下列說法正確的是( )
A.若想用它來調(diào)節(jié)燈泡的亮度,應(yīng)該將其與燈泡并聯(lián)
B.它是通過改變接入電路中電阻絲的橫截面積來改變電阻大小的
C.若將BC兩個(gè)接線柱接入電路,順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)旋鈕,接入電阻變小
D.若將AC兩個(gè)接線柱接入電路,順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)旋鈕,接入電阻變大
圖4 圖5
5.小明收集了很多材料和長(zhǎng)度都相同但粗細(xì)不同的鉛筆芯。如圖5是用他身邊的器材自制的簡(jiǎn)易調(diào)光燈電路,下列說法正確的是( )
A.該實(shí)驗(yàn)裝置可以探究導(dǎo)體電阻與導(dǎo)體材料的關(guān)系
B.該實(shí)驗(yàn)裝置不可以探究導(dǎo)體電阻與導(dǎo)體長(zhǎng)度的關(guān)系
C.閉合開關(guān),夾子A向右移動(dòng)的過程中燈泡亮度變亮
D.夾子A從最左端移動(dòng)到最右端的過程中,他發(fā)現(xiàn)燈泡亮度變化不明顯,他應(yīng)該調(diào)換更粗的鉛筆芯來做實(shí)驗(yàn)
6.請(qǐng)根據(jù)電路圖,用筆畫線代替導(dǎo)線將圖乙中的電路連接完整(電源電壓6V,導(dǎo)線不能交叉)。
7. 在圖4所示的電路中,請(qǐng)根據(jù)標(biāo)出的電流方向,將電源、電流表、電壓表三個(gè)元件符號(hào)填入電路中空缺處,要求向左移動(dòng)滑片P,電壓表示數(shù)變大。
圖4 圖5
8.如圖5所示是一個(gè)自動(dòng)體重測(cè)試儀的工作原理圖,體重顯示表是由______(選填“電流表”或“電壓表”)改裝而成的,它的示數(shù)越大,說明所測(cè)人的質(zhì)量越____。
9. 請(qǐng)仔細(xì)觀察電阻箱的圖片,回答:
(1)如圖甲所示旋盤式電阻箱的阻值是__________;
(2)實(shí)驗(yàn)時(shí),小明想用插入式電阻箱獲得12Ω電阻,可以將圖中電阻箱上的____號(hào)銅塞同時(shí)拔去(填序號(hào))。
10.一位同學(xué)做“用滑動(dòng)變阻器改變通過小燈泡的電流”實(shí)驗(yàn)。
(1)請(qǐng)你按下列要求,用筆畫線做導(dǎo)線,把圖中元件連成電路;已知:①用電壓表測(cè)小燈泡兩端電壓,約為2.5V,用電流表測(cè)小燈泡電流,約為0.7A;②滑動(dòng)變阻器滑片P向右移動(dòng)時(shí)燈泡變亮;
(2)實(shí)驗(yàn)前滑片P應(yīng)在變阻器的 ___端(選填“A”或“B”);
(3)變阻器上標(biāo)有“20Ω 1A”的字樣,20Ω表示 _________,1A表示 _________;
(4)閉合開關(guān)后,發(fā)現(xiàn)燈泡不亮,電流表無示數(shù),但電壓表有示數(shù),故障可能是 _____。
【課后反思】
本節(jié)課學(xué)習(xí)中,你有哪些收獲,還有哪些問題?

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第4節(jié) 變阻器

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