董莉
陕西省西安外国语大学附属西安外国语学校 710016
摘要：在中学物理实验和实际生产中，常常需要使电流或者电压在一定的范围内连续变化，例如测定一个电阻元件的伏安特性曲线，需要连续调节加在该电阻元件两端的电压。而在中学物理教学中，学生往往会面临分压电路与限流电路的选择。本篇论文将主要从分压电路与限流电路的选择着手，以滑动变阻器为突破口，以“拟人法”来理解滑动变阻器大小的选择，以及分压电路与限流电路的选择，希望为教师与学生的教与学提高参考。
关键词：中学物理 滑动变阻器
1 滑动变阻器
滑动变阻器作为中学物理实验的重要元件，起着至关重要的作用。如下图1，滑动变阻器的构成一般包括接线柱、 滑片、电阻丝、金属杆和瓷筒等五部分。滑动变阻器的电阻丝绕在绝缘瓷筒上，电阻丝外面涂有绝缘层。它的工作原理
图1
是通过改变接入电路部分电阻线的长度来改变电阻的，从而逐渐滑动变阻器的电阻丝一般是改变电路中的电流大小，金属杆一般是电阻小的金属，所以当电阻横截面积一定时，电阻丝越长，电阻越大，电阻丝越短，电阻越小。滑动变阻器在中学物理实验中有以下两个重要的作用：
1.1控制电路
通过改变接入电路部分的电阻来改变电路中的电流的大小和方向，从而改变与之串联的导体（用电器）两端的电压。常常用于中学物理实验探究欧姆定律时
，起到改变与其串联的用电器两端电压的作用；以及利用伏安法测电阻，依据是欧姆定律的变形公式：
,得到伏安特性曲线。
1.2保护电路
滑动变阻器在这里起到的作用是保护电路，在接通电路之前将滑动变阻器调节到最大，以防止电路中的电流过大而烧坏电路中的电池或者其他元件。
2 滑动变阻器的两种接法
滑动变阻器在电路中可以作限流器用，也可以作分压器用。在确保安全的条件下，如何选用这两种不同的形式，是由电路中的需要来决定的。
2.1限流式
如右图2，通过滑动变阻器改变电路中的电流，以下情况可选用限流式接法：
图2
①待测用电器电阻接近滑动变阻器电阻（也可选用分压式接法）。
②待测用电器电阻远小于滑动变阻器。
③简化电路，节约能源。
2.2分压式
如右图3，通过调节滑动变阻器改变待测电阻元件两端的电压，起着调压器的作用，以下情况必须使用分压式接法：
图3
①待测用电器电阻远大于或远小于滑动变阻器电阻。
②实验要求待测用电器电流及其两端电压可以由0开始连续变化
（例如实验为测小灯泡的伏安特性曲线）。
③实验要求待测用电器电流及其两端电压可变范围较大。
④采用限流式接法时，无论如何调节变阻器，电流、电压都大于对应电表的量程。
3中学物理中的保镖——滑动电阻器
在中学物理电学实验中，在新课教学时，分压电路与限流电路是学生必须掌握并理解的，这其中就涉及如何根据已知条件来判断并选择何种电路才是最好的。而往往在教学中，教师往往告诉学生上文第二部分中的规律，让学生在记忆规律的基础上进行实验或者做习题。这种方法明显忽略了知识的意义建构，使得原本有趣生动的物理知识变成了枯燥无味的背诵内容。因此，本文意在新课教学时以“拟人法”向学生讲解，意在在相对抽象的物理知识中增加课堂趣味性，增强学生对知识的理解，从而帮助学生真正理解分压电路与限流电路并熟练 运用知识解决问题。
以滑动变阻器的两个作用——控制电路与保护电路为突破口，我们不妨将滑动变阻器比作“保镖”，“保镖”意味着要保护待测元件，那么“保镖”的选择就要与待测元件之间进行比较，如果“保镖”能力弱，那就起不到“保镖”的作用了，如果“保镖”的能力远远超出了待测元件，未免有些浪费，在这里“保镖”的能力就指的是滑动变阻器的阻值大小。那么我们如何选择“保镖”，“保镖”的能力大小就决定着我们选择什么样的电路。
以班上学生为例子，放学路上很不安全，学生需要找个保护对象——保镖，那这个保镖不能是个婴儿，因为能力实在不足；这个保镖也不能是个全国武术比赛冠军，因为能力太强，保护你未免人才浪费；那么可以让学生结伴同行，这个伙伴可以比该学生能力强一点，实在不行能力比该学生稍微弱一点也可以，起码也起到保护作用。
从以上的例子，本文以待测元件阻值为R,滑动变阻阻值为Rx，即Rx为R的“保镖”，当在分压电路中，根据分压电路的特点，即滑动变阻器一部分与待测元件并联，一部分串联在电路当中。也就是说滑动变阻器有两个作用，一部分保护待测元件，一部分还要在外电路中发挥作用，那么，“保镖”的作用还要做其他的，这样一来，如果“保镖”阻值过大，那么分到外电路的阻值也很大，有点“壮大别人，威胁自身”。这不符合“保镖”保护待测元件的 “职责”，因此，当我们选择分压电路时，“保镖”能力，即阻值Rx不宜太大。也就是说，当我们在分压电路中，选择滑动变阻器的阻值最好比待测元件大一点，要不两者组织接近也行，实在不行小于待测阻值也可，但不能远远大于待测阻值。
当在限流电路中，根据限流电路的特点，即滑动变阻器与待测元件串联。滑动变阻器既保护待测元件，又保护电路安全。那么我们选择滑动变阻器阻值时，同样利用“保镖”的工作原则。但这里，对这个“保镖”的能力就没有太多的限制了，当然，保镖不能太小，不能太大也是考虑到资源的浪费。因此，在限流电路中，滑动变阻器的选择与待测元件相等、稍大、稍小都可以。那么，同理，如果我们知道了滑动变阻器与待测元件的阻值，我们也可以结合其他条件来灵活的选择分压电路或者限流电路了。当然，在物理实验当中，如果要求测“伏安特性曲线”或者要求“电流从0开始变化”这就预示着我们只有选择分压电路了，从而再进一步的选择。如果题目并未有什么要求时，以简单电路——限流电路为第一选择。
4小结
本文利用拟人化“保镖”来代替滑动变阻器，在新课教学中可增强学生的学习兴趣，便于理解本节内容并加深记忆与理解，希望为教师与学生的教与学提高参考。