实验步骤
(一)探究分压式接法电路滑动变阻器最佳取值范围。
(1)按分压式电路图连接电路(如图7所示)。
(2)将旋钮式滑动变阻器的阻值调到最大,然后将无弹性细线系紧在旋钮上,细线另一端与小车相连,转动滑动变阻器旋钮,使其阻值由最大值减小到0,同时使细线紧紧缠绕在旋钮上。
(3)打开Logger Pro软件,点击采集,闭合电路开关,匀速拉动小车,细线带动旋钮转动,直至滑动变阻器阻值由零增大至最大值时,即可停止采集数据。

图7 分压式
(4)通过运动传感器,测出小车运动的位移s,即滑动变阻器旋钮从0增加到最大阻值时所转动的距离s。通过电压传感器和电流传感器测得整个过程中待测电阻的电流值和电压值。并通过计算机形成电压和小车位移的图象。
(5)记录滑动变阻器阻值与定值电阻阻值,保存数据。
(6)不更换滑动变阻器,更换不同的定值电阻,重复1~5实验步骤。
(7)更换最大阻值不同的滑动变阻器,更换不同的定值电阻,重复1~6实验步骤。
实验数据


图8

图9

图10

图11
3.实验数据分析(根据图8~11)
(1)当滑动变阻器的最大阻值远小于定值电阻阻值时,电压—位移图象基本上为倾斜的直线。说明在这种情况下,定值电阻两端电压随滑动变阻器的阻值增大成线性变化。对于实验操作来说,容易控制电压变化,测得多组数据,且数据分布较为均匀。
(2)当滑动变阻器的最大阻值大于定值电阻时,电压—位移图象为曲线,且前半部分曲线较为平缓,后半部分曲线陡峭。说明在这种情况下,当滑动变阻器阻值从0开始增大0.7R0的过程中,定值电阻两端电压变化较小,不易取得多组数据;而从0.7R0增大到R0的过程中,电压变化太快,也不易取得多组数据。
(3)综合比较,由图象可以看出,如果电路采用分压式接法时,滑动变阻器的最大阻值R0应远小于定值电阻阻值Rx为最佳。
(二)探究限流式接法电路滑动变阻器最佳取值范围。
1.操作
(1)按限流式电路图连接电路(如图12所示)。
(2)将旋钮式滑动变阻器的阻值调到0,然后将无弹性细线系紧于的旋钮上,细线另一端与小车相连,转动滑动变阻器旋钮,使其阻值由0增大到最大值,同时使细线紧紧缠绕在旋钮上。
(3)打开Logger Pro软件,点击采集,闭合电路开关,匀速拉动小车,细线带动旋钮转动,直至滑动变阻器阻值由最大值减小到0时,即可停止采集数据。
(4)通过运动传感器,测出小车运动的位移s,即滑动变阻器旋钮从最大值减小到0时所转动的距离s。通过电压传感器和电流传感器测得整个过程中待测电阻的电流值和电压值。并通过计算机形成电压和小车位移的图象。

图12 限流式
(5)记录滑动变阻器阻值与定值电阻阻值,保存数据。
(6)不更换滑动变阻器,更换不同的定值电阻,重复1~5实验步骤。
(7)更换最大阻值不同的滑动变阻器,更换不同的定值电阻,重复1~6实验步骤。
2.实验数据


图13

图14

图15

图16
3.数据分析(根据图13~16)
(1)当滑动变阻器的最大阻值远小于定值电阻阻值时,电压-位移图象表现为斜率较小的倾斜的直线,在滑动变阻器阻值从最大值减小到0时,定值电阻两端电压变化范围很小,对于实验操作来说,不容易测得多组数据。
(2)当滑动变阻器的最大阻值远大于定值电阻时,电压-位移图象为曲线,且前半部分曲线较为平缓,后半部分曲线陡峭。说明在这种情况下,当滑动变阻器阻值从0开始增大0.6R0的过程中,定值电阻两端电压变化较小,不易取得多组数据;而从0.6R0增大到R0的过程中,电压变化太快,也不易取得多组数据。
(3)当滑动变阻器的最大阻值R0在Rx~2Rx之间时,定值电阻两端电压变化范围适中,且曲线变化较为平缓,对于实验操作来说,容易取得多组测量数据,且数据分布较为均匀,因此如果电路采用限流式接法时,滑动变阻器的最大阻值R0应约为定值电阻阻值Rx的2倍为最佳。
(4)当滑动变阻器的阻值较小时,为使定值电阻两端电压有明显变化,应选分压电路。