步步设问，解决“分压”、“限流”电路中滑线变阻器的选择问题.docVIP

精品论文 参考文献 步步设问，解决“分压”、“限流”电路中滑线变阻器的选择问题 ——堂电学实验课的教学片断 陈丽峰 浙江省宁波市姜山中学 315191 摘要 电学实验电路一般可分为电源、控制电路和测量电路三部分，为使测量电路既能得到较大的电流、电压调节范围，又能使电流、电压变化均匀，这就要求我们对控制电路中的主要器件——滑线变阻器做出合适的选择，本文以课堂教学为依托，通过步步设问，引领学生思考问题、解决问题。 关键词 滑线变阻器 分压式 限流式 一、提出问题 电学实验电路一般可分为电源、控制电路和测量电路三部分，其中控制电路的主要器件是滑线变阻器，它在电路中的接法一般有分压式和限流式两种，其作用是使测量电路的电压和电流在一个合适的范围内变化，从而完成实验的测量。那么滑线变阻器的阻值大小会对测量电路产生什么样的影响，我们如何根据实际情况来选定滑线变阻器呢？ 二、解决问题 1、限流电路中滑线变阻器的选择 限流电路如图1所示，负载电阻为R，滑线变阻器的总阻值为R0，绕线部分的总长为l，电源电动势为E，内阻不计。调节滑片C的位置可连续改变AC之间的电阻值，从而使测量电路中的电流I随之变化，设AC之间的长度为x。 问题1、试写出电路中电流I随AC之间的长度（x）变化的关系式。 问题2、根据学过的数学知识，定性地画出I－x图线。 答：I－x图线如图2所示。（学生易得此图线是将反比例函数图象向左平移l/k个单位。） 问题3、若k分别取0.1、1.0、10.0，在同一图象中做出I－x图线。 引导：当滑片处在最右端即x=0时，电路中的电流应为I0，所以学生易得这些图线都过（0，I0）点，而且k值越小，图线越高，这由函数式可知，对于同一x值，k值越小，I值越大。 展示：用计算机做出的k取不同值时电流I随滑片滑过的距离x变化的曲线（如图3所示）。 问题4、在实验中，当你调节控制电路时，你希望测量电路中的电流随着滑片的滑动做怎样的变化？ 答：①使测量电路中的电流能在较大范围内变化???以方便取多组数据。②电流随滑片的滑动呈线性变化，以方便调节（即让x改变一点，I也随之变化一点，避免出现x改变一点I变化很大或x改变很多而I变化很小的情况。）。 问题5、根据你在题4中的要求，对k合理的取值做一下说明。 答：k应取2～5之间比较合理。 小结：在限流电路中，为使测量电路既能得到较大的电流调节范围，又能使电流变化均匀，在该电路中选择变阻器时应使其总电阻R0大于R，一般在2～5倍为好。 2、分压电路中滑线变阻器的选择 分压电路如图4所示，负载电阻为R，滑线变阻器的总阻值为R0，绕线部分的总长为l，电源电动势为E，内阻不计。调节滑片C的位置可连续改变AC之间的电阻值，从而使测量电路两端的电压U随之变化，设AC之间的长度为x。 问题1、试定性画出测量电路两端的电压U随AC之间的距离x变化的关系图线。 说明：①由于分压式接法涉及到混联，若用数学函数作图会比较复杂，也会占用大量的课堂时间，所以对于这一环节不妨避开先写函数关系式后作图的常规做法而采取由学生的定性判断来讨论。②在这一环节中，学生易得x增大时，U也会随之增大，所以学生可能会画出如下三种图线（如图5）。 提示1：取滑片C滑到中间位置即取x=l/2，学生易得Ult;E/2，可判断出图丙比较符合实际。 问题2、若R=100Omega;，R0分别取1000Omega;、500Omega;、100Omega;、10Omega;时，在同一图象上做出U—x图线。 说明：这里之所以给出电阻的具体阻值，是为了让学生在作图时对这两个电阻的阻值有所对比，从而在量上形成形象的认识。 提示2：由上得到的四条图线的共同点在于它们都过（0,0）和（l，E）两点，如何快速、方便地来区分它们呢？有了提示1作为引导，学生容易从“三点作图”入手，即把握（x=0、x=l/2、x=l）这三点，k值取越小，在x=l/2处，并联部分的总电阻就越接近R0/2即U就越接近E/2，从而定性地完成作图。 展示：若设 ，用计算机做出k分别取0.1、0.5、1.0、5.0、10.0、20.0时的图象（如图6所示）。