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16.4 变阻器
第十六章 电压、电阻
授课教师： .
班 级： .
时 间： .
物理观念 知道滑动变阻器的构造，理解变阻器的工作原理；知道滑动变阻器上所标规格的含义。
科学思维 知道正确使用滑动变阻器的方法。
科学探究 通过实验探究，掌握滑动变阻器的正确使用方法和接线方式。会用滑动变阻器改变电路中的电流及控制用电器两端的电压。
科学态度 与责任 知道变阻器在生活中的应用有哪些；培养学生严谨的科学态度，激发学生的发明创造热情。
学习目标
教学重难点
①理解变阻器的工作原理，变阻器的结构。
②掌握如何通过改变电阻值来调节电路中的电流。
①理解变阻器如何调节电路中的电流；
②掌握如何在实际电路中正确地接入和使用变阻器。
导入新课
①生活中你是怎样改变调光灯的亮度？
②怎样改变收音机音量的大小？
原来他们都用了一个叫作电位器（变阻器）的元件。
变阻器为什么能够改变灯的亮度？
电位器
电位器
一、变阻器
1. 实验：改变小灯泡的亮度
（1）进行实验
选取一根自动铅笔芯，按图连接电路。使铅笔芯一端的夹子固定，移动另一端的夹子，观察小灯泡的亮度。
（2）实验现象与分析
随着夹子在铅笔芯上移动，小灯泡的亮度发生连续变化，接入电路的铅笔芯越短，电阻越小，小灯泡越亮。
（3）实验结论
改变接入电路的导体的长度，可以改变电阻。
铅笔芯
1. 定义：能改变接入电路中电阻大小的元件叫做变阻器。
滑动变阻器：能逐渐改变连入电路的电阻，但不能够显示连入电路的电阻值。
变阻箱：能准确表示连入电路的电阻值，但不能连续改变电阻值。
2.常见的变阻器
注意：滑动变阻器和电阻箱在接入电路中时，闭合开关之前，都应调节到最大阻值。
该变阻器的最大电阻是50欧；
允许通过的最大的电流是1.5A。
一、变阻器
滑动变阻器的使用
1. 认识滑动变阻器
①作用：通过改变连入电路中的电阻来改变电路中的电流和部分电路两端的电压，还起到保护电路的作用。
②工作原理：改变接入电路中电阻线的长度来改变接入电阻，从而改变电流。
③滑动变阻器的结构：电阻丝外部涂有绝缘层，绕在瓷筒上，它的两端连在A、B接线柱上，滑片P通过金属杆与C、D接线柱相连。电阻丝与滑片的接触部分的绝缘层已被刮去，二者能良好接触。
滑片
瓷管
电阻丝
接线柱
接线柱
④实物图与结构示意图
结构示意图
⑤元件符号
2. 连接滑动变阻器
①要使滑动变阻器和用电器中的电流相同，滑动变阻器应与用电器串联。
按图连接电路，闭合开关 ， 观察电路是否接通。
M
N
A
M
S
L
N
②滑动变阻器接线柱的接法。
有效接法
接入电路
的接线柱
向A端移滑片P
灯泡亮度变化
接入电路
有效电阻
向A端移滑片P
电阻阻值变化
AD
变亮
AP
变小
连接示意图


接入电路
的接线柱
向A端移滑片P
灯泡亮度变化
接入电路
有效电阻
向A端移滑片P
电阻阻值变化
AC
变亮
AP
变小
连接示意图



接入电路
的接线柱
向A端移滑片P
灯泡亮度变化
接入电路
有效电阻
向A端移滑片P
电阻阻值变化
BC
变暗
BP
变大
连接示意图



接入电路
的接线柱
向A端移滑片P
灯泡亮度变化
接入电路
有效电阻
向A端移滑片P
电阻阻值变化
BD
变暗
BP
变大
连接示意图



无效接法
接入电路
的接线柱
向A端移滑片P
灯泡亮度变化
接入电路
有效电阻
向A端移滑片P
电阻阻值变化
AB
不变
AB
不变
连接示意图

A、B接线柱接入电路时，电流要经过全部电阻线，此时变阻器连入电路的电阻值为变阻器的最大阻值且不能改变，相当于一个定值电阻。
接入电路
的接线柱
向A端移滑片P
灯泡亮度变化
接入电路
有效电阻
向A端移滑片P
电阻阻值变化
CD
不变
无
不变
连接示意图

把C、D接线柱连入电路，相当于一条导线，连入电路的阻值为0。
③总结归纳
· 滑动变阻器应按照“一上一下”的方式，与用电器串联接入电路中。
· 关键是确定滑动变阻器的下端接线柱，上端两个接线柱中任何一个连入电路，接法是等效的。
· 滑片向靠近下接线柱的方向移动，电阻变小，滑片向远离下接线柱的方向移动，电阻变大，可简记为：
“近下电阻变小，远下电阻变大”。
一、变阻器
（3）用滑动变阻器改变小灯泡的亮度
若要使小灯泡由暗变亮，图中滑动变阻器的滑片应向哪个方向移动 尝试移动滑片，观察电流表的示数或小灯泡的亮度变化。
想一想：接通电路前应将滑片放到什么位置
在实验报告中列出选用的仪器、设计的电路、实验操作步骤及你对上面几个问题的回答。
实验过程中你又发现了哪些新问题 请和同学们交流。
一、变阻器
【设计实验】
①设计的电路如图所示。滑动变阻器与小灯泡串联。
②闭合开关前应将滑片放到位于阻值最大位置（右端），可以使电路中的电流最小，起到保护电路元件的作用。
③电路中的电流不能超过允许通过的最大电流（否则烧坏滑动变阻器）。
A
R'
S
L
一、变阻器
【进行实验】
①闭合开关，使滑片P位于最右端，观察电流表示数及小灯泡的亮度；
②将滑片由最右端移到中间，观察电流表示数及小灯泡的亮度；
③将滑片由中间移到最左端，观察电流表示数及小灯泡的亮度。
一、变阻器
【实验现象】
滑片P的位置 最右端 中间 最左端
电流表示数 最小 较大 最大
小灯泡的亮度 暗 较亮 最亮
【实验分析】
移动滑动变阻器的滑片能改变电路中的电流大小和小灯泡的亮度。
电阻变大→电流变小→灯泡变暗；电阻变小→电流变大→灯泡变亮。
【实验结论】
当滑动变阻器与小灯泡串联时，移动滑动变阻器的
滑片可以改变小灯泡的亮度。所以滑动变阻器起到
控制电路中电流的作用（即限流作用）。
A
R'
S
L
一、变阻器
（4）用滑动变阻器控制定值电阻两端的电压
【设计实验】
①实验器材：电源、开关、电流表、电压表、定值电阻R，滑动变阻器R'、导线等。
②实验电路图与连接如图所示。
A
V
R
R'
S
一、变阻器
【进行实验】
①闭合开关S，调节滑动变阻器的滑片，使定值电阻R两端的电压成整数倍地变化，如2V、4V、6V等。
②换用不同的定值电阻，使电阻成整数倍地变化，如5Ω、10Ω、15Ω等。闭合开关，调节变阻器的滑片，保持每次接入的定值电阻R两端的电压不变。
A
V
R
R'
S
一、变阻器
【实验现象】
①当滑动变阻器连入电路中的电阻变大时，定值电阻两端的电压变小；当滑动变阻器连入电路中的电阻变小时，定值电阻两端的电压变大。
②换用不同的定值电阻时，定值电阻两端的电压随之改变。若保持每次接入的定值电阻两端的电压不变，则需要调节滑动变阻器的滑片；当换用阻值较大的定值电阻时，需要调大滑动变阻器连入电路中的阻值；当换用阻值较小的定值电阻时，需要调小滑动变阻器连入电路中的阻值。
一、变阻器
【实验结论】
①利用滑动变阻器可以改变定值电阻两端的电压。
②利用滑动变阻器可控制定值电阻两端电压不变，方法是“换大调大，换小调小”。
A
V
R
R'
S
一、变阻器
（5）交流与小结
①滑动变阻器是怎样改变电阻的
滑动变阻器是通过移动滑片P来改变接入电路中的电阻丝的长度，从而改变电阻的。
②利用滑动变阻器改变电路中电流大小，应怎样将它接入电路中？怎样选择接线柱
应该将滑动变阻器串联在电路中，连接时选择“一上一下”两个接线柱。
③利用滑动变阻器改变电路中电流（电压）大小，接通前应将滑片放到什么位置上？
应将滑片P移到使滑动变阻器接入电路的阻值最大的位置，主要是为了防止接通电路
时电流过大，损坏电路元件，起到保护电路的作用。
注意： 电路中的实际电流不能超过其允许通过的最大电流。
一、变阻器
（1）电阻箱：电阻箱由若干个不同阻值的定值电阻，按一定的方式连接而 成。是一种可以调节电阻大小并且能够显示出电阻阻值的变阻器。
（2）元件符号：在电路图中用如图所示的符号表示。
（3）结构：如图所示，箱面上有两个接线柱、四个旋盘。
（4）使用方法：使用时，把两个接线柱接入电路，调节四个旋盘就能得到0~9999欧的任意整数阻值。
（5）读数方法：分别计算出四个旋盘上小三角指示的示数与面板上对应倍数的乘积，将得到的四个乘积相加，就是电阻箱接入电路中的阻值。如图所示，接入电路的阻值为
3×1000Ω+6×100Ω+0×10Ω+8×1Ω＝3608Ω
（6）插入式电阻箱
插入式电阻箱有两个接线柱，接线柱之间有几段电阻丝，电阻丝的上方有能插入或拔出的铜塞。拔出铜塞时，对应的那段电阻丝就接入了电路；插入铜塞时，对应的那段电阻丝就会被短路，相当于没有接入。
如图所示，接入电路的总电阻
R=1Ω+2Ω=3Ω
当四个铜塞都拔出时，接入电路的总电阻
R=1Ω+2Ω+2Ω+5Ω=10Ω
当四个铜塞都插入时，接入电路的总电阻 R=0Ω。
一、变阻器
习题1
1.如图所示，当乙图中滑动变阻器的滑动触头P向右滑动时，要使甲图电路中小灯泡亮度变暗，可用接线头M与接线柱C相连，接线头N与接线柱____相连；图丙中电阻箱电阻的大小为________Ω。
解：（1）当乙图中滑动变阻器的滑动触头P向右滑动时，要使甲图电路中小灯泡亮度变暗，说明此时滑动变阻器接入电路的电阻增大，可用M、N与A、C（或A、D）相接，这样可起到对电路的调节作用，
由此可知当用接线头M与接线柱C相连，接线头N与接线柱A相连。
（2）图丙中电阻箱左上角旋钮对准的数字为3，右上角旋钮对准的数字为4，左下角旋钮对准的数字为0，右下角旋钮对准的数字为8，因此电阻箱的读数=3×1000Ω+4×100Ω+0×10Ω+8×1Ω=3408Ω。
故答案为：A；3408。
3408
A
二、变阻器的应用
1. 电位器
滑动电位器
电子产品用到的电位器
旋转式电位器
（1）电位器：滑动变阻器一般只在实验室中应用。有些家用电器中，用于音量调节的器件也是一种变阻器，通常称为电位器。
（2）电位器及其应用
①电位器的构造
如图是机械式电位器，主要有电阻丝和滑片组成，它通过机械式旋钮调节电阻的大小。
②电位器的工作原理
如图所示，若把A和B两个接线柱串联接入电路，当滑动片P顺时针旋转时，接入电路中的电阻变小，电流变大，音量变大，反之音量变小。
二、变阻器的应用
数字电位器
（3）数字电位器及其应用
除机械式电位器外，数字电位器被人们越来越广泛地使用。数字电位器是一种用数字信号控制电阻的器件（集成电路）。
与机械式电位器相比，数字电位器具有可程序控制改变阻值、耐震动、噪声小、寿命长、抗环境污染等重要优点，因而，已在自动检测与控制、智能仪器仪表、消费类电子产品等许多重要领域得到应用。
（4）电位器的一些应用
电位器可以用在其他电器上例如，可调亮度电灯，可调温度电热毯、电饭锅等等。
二、变阻器的应用
调光
调速
电热毯调温开关
（1）汽车油量表
如图所示是一种自动测定汽车油箱内的油面高低的装置，R是滑动变阻器，它的金属滑片固定在金属杆的右端，从油量表(实质是一只电流表)指针所指的刻度就可以知道油箱内油面的高低.
当油量减小时，浮标下降，滑片向上移动，R增大，油量表的示数变小。反之，当油量增加时，浮标下降，滑片向上移动，R变小，油量表的示数变大。
油量减小
2. 变阻器在生产和生活中的应用实例
二、变阻器的应用
（2）公路收费站计重秤
如图所示，为公路收费站计重秤的原理图。R为滑动变阻器，车重表是由电流表改装而成，将它串联在电路中。当车越重时，R连入电路中的阻值变小，则电路中的电流变大，即车重表的示数将变大；反之，当车越轻时，R连入电路中的阻值变大，则电路中的电流变小，即车重表的示数将变小，这样就可以测出汽车的重力。
二、变阻器的应用
三、课堂总结
①定义：是能改变接入电路中电阻大小的元件.
②原理：靠改变接入电路中电阻线的长度改变电阻.
③元件符号:
④结构示意图:
①要与用电器串联.
②要使用“一上一下”两个接线柱.
③开关闭合前，滑片应在最大阻值处（保护电路作用）.
④主要作用：通过调节其电阻来改变电路中的电流.
⑤应用：油量表、称重表、身高测量仪等.
①电位器：调节音量、调节电灯亮度、调节电风扇转速等.
②电阻箱的读数.
滑动变阻
器的使用
滑动
变阻器
电位器
电阻箱
【解析】
导体部分有 ：金属杆CD；绕在瓷筒上的电阻线；滑片P 。
绝缘体部分有 ：瓷筒 ；4个接线柱的塑料帽；电阻线上的绝缘漆。
1. 图甲展示的是一个滑动变阻器，它的哪些地方是导体 哪些地方是绝缘体
教材课后习题1
【解析】要使小灯泡越来越亮，变阻器的滑片应该向左移动。
2. 请用笔画线表示接线，连接图中的实物，使滑动变阻器能够控制小灯泡的亮度。在你连的电路中，要使小灯泡越来越亮，变阻器的滑片应该向哪个方向移动？
教材课后习题2
【解析】这个电路连接存在的问题是：把滑动变阻器两个下接线柱接入电路，相当于一个定值电阻。导致滑动变阻器不改变电阻，灯泡的亮度不能发生改变，且灯泡的亮度较暗。
3. 图是某同学按照上题要求所连的电路。这个电路能不能满足题目的要求？为什么？按这个电路进行操作时，实验现象是怎样的？
教材课后习题3
【解析】判断滑动变阻器接入电路中的阻值大小，取决于变阻器的“下接线柱”，当滑片向下方所用的接线柱靠近时，滑动变阻器连入电路的电阻会变小。所以当滑片P向右滑动时，连入电路的电阻变小的是甲与丙图。
4. 图是滑动变阻器的结构和连入电路的示意图。当滑片P向右滑动时，连入电路的电阻变小的是哪幅图？请用彩笔标出电流通过滑动变阻器的部分。
甲、丙
教材课后习题4
【解析】接线柱2或3存在断路故障（或接触不良）；接线柱3与滑动变阻器滑片间的电阻线出现断路。
5. 图中电源、开关、小灯泡之间已经接好导线，留了A、B两根导线准备跟滑动变阻器连接，1、2、3、4是滑动变阻器的四个接线柱。当A和1连接、B和4连接后闭合开关，小灯泡很亮；当A和3连接、B和4连接后闭合开关，小灯泡有点暗；当A和3连接、B和2连接后闭合开关，小灯泡不发光。根据上述现象，你认为这个滑动变阻器可能哪个地方有故障
教材课后习题5
6. 滑动变阻器的电阻可变，但不显示此时的电阻是多少。图所示的电阻箱也是一种变阻器，不仅电阻可以变化，还可以从中读出电阻的数值。图甲是电阻箱的外形图，通过两个接线柱把它接入电路，转动四个旋钮可以改变电阻箱的电阻。例如，图乙中的电阻箱的电阻是2093Ω。
（1）请你由此推断图丙和图丁中电阻箱的电阻各是多少。
（2）这个电阻箱的最大电阻是多少
【解析】
（1）图丙中电阻箱的电阻 1000Ω+700Ω+30Ω+5Ω=1735Ω
图丁中电阻箱的电阻 0Ω+800Ω+0Ω+5Ω=805Ω
（2）这个电阻箱的最大电阻是
9000Ω+900Ω+90Ω+9Ω=9999Ω
7. 图是一种测定油箱内油量的装置示意图。其中滑动变阻器的滑片跟滑杆连接，滑杆可以绕固定轴O转动，滑杆的一端固定着一个浮子。油箱中的油量减少时，油面下降，浮子随液面落下，带动滑杆使滑动变阻器的滑片向上移动，从而改变电路中电流表的示数。
因此，电流表上一定的示数对应着油面的一定高度，把电流表刻度盘改为相应的油量体积数，就可以直接读出油箱中的油量。请问：在这个装置中，电流表的示数越大，表示油箱中的油量越多还是越少？请说明理由。
教材课后习题7
【解析】由图可知：当油箱中的油面下降时，浮子下沉，带动滑杆上翘，变阻器的电阻变大，电路中的电流变小，电流表的示数变小，油箱中的油量减少。反之，当油箱中的油面上升时，浮子上浮，带动滑杆下滑，变阻器的电阻变小，电路中的电流变大，电流表的示数变大，油箱中的油量增加。
教材课后习题7
1.基础性作业：完成课件中的课堂练习。
2.拓展性作业：
我们的生活中有许多用电器都用到了变阻器。如台灯、音响等。请大家尝试调节台灯改变亮暗的旋钮，音响的音量旋钮，感受变阻器对用电器的作用。
布置课后作业
下 课
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