在初中电学实验中,经常要用到滑动变阻器,其中涉及到滑动变阻器的实验主要有:探究电流和电压的关系、探究电流跟电阻的关系、伏安法测定值电阻的阻值和小灯泡的电阻、伏安法测小灯泡的电功率、探究电磁铁磁性强弱与电流大小的关系等。
在所有电学实验中,闭合开关前,都要将滑动变阻器的滑片移到阻值最大位置,起到一个保护电路的作用,这是滑动变阻器的共同作用。下面我们分别分析上述几个实验滑动变阻器的不同作用:
在探究电流与电压的关系实验中,要求控制电阻一定,通过调节滑片多次改变定值电阻两端电压,观察电流随电压变化的规律。
在探究电流与电阻的关系实验中,调节滑片是为了保持不同定值电阻两端的电压相等,观察当电阻改变时,电流随电阻变化的规律。
在“伏安法测量定值电阻阻值”的实验中,由电压表和电流表示数可以测量未知电阻阻值,但一次测量误差可能较大,串联一个滑动变阻器,多次改变待测电阻的电压和电流,最后再对多次测量得出的电阻值取平均值,达到减小误差的目的。
在“伏安法测量小灯泡电阻”的实验中,由于灯丝的电阻会随着温度的变化而变化,为了探究其中的变化规律,串联接入滑动变阻器,改变小灯泡的电压和电流,同时观察灯泡亮度的变化,最后通过多次实验的数据,分析得出灯丝电阻随温度变化的规律。此实验由于灯丝的电阻本身是变化的,所以对小灯泡的电阻不能求平均值。
“伏安法测小灯泡电功率”与测小灯泡电阻的实验电路相同,但实验目的不同。在测小灯泡电功率的实验中,调节滑动变阻器是为了测量小灯泡在不同实际电压下的实际功率,进而发现P实与U实的关系,由于实际功率也是变化的,所以对实际功率也不能求平均值。同时也要记录一下灯泡的发光情况,通过多次实验分析得出同一种类型灯泡的亮度与实际功率的关系。
探究电磁铁磁性强弱与电流大小的关系,串联滑动变阻器,可以改变线圈中的电流大小,从而比较电磁铁磁性强弱与电流大小的关系。
综上所述,在初中电学实验中,串联滑动变阻器的目的:一是为了保护电路,二是为了实现多次测量。即使是多次测量,目的也不相同,测量定值电阻阻值的实验多次测量是为了求平均值减小误差;而其他实验是通过多次测量,来研究变化的电流、电压、电阻等因素后面隐藏的物理规律。在理解实验时,我们要具体问题具体分析,不要生搬硬套,要从物理实验的实际出发去思考和分析问题。(作者单位:太原市第三十九中学 蒋美蓉)


