張洪明，謝昕羽

(1.明港高級中學，浙江 寧波 315800;2.東北師范大學 附屬中學 高二二班，吉林 長春 130021)

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自制變色滑動變阻器

張洪明1，謝昕羽2

(1.明港高級中學，浙江 寧波 315800;2.東北師范大學 附屬中學 高二二班，吉林 長春 130021)

摘要：自制了變色滑動變阻器，即在滑動變阻器上涂上變溫油墨，當滑動變阻器有電流流過時，利用電流的熱效應，油墨顏色將發(fā)生改變，由此形象直觀地顯示變阻器上電流流過的情況.

關(guān)鍵詞：滑動變阻器；分壓電路；變溫油墨

1問題提出

滑動變阻器是高中物理電學電路設(shè)計的必備儀器，正確地理解滑動變阻器的限流電路與分壓電路區(qū)別是高中物理電路教學的一個重要內(nèi)容. 學生在初中階段只學習了滑動變阻器的限流接法，如圖1所示，所以形成思維定式，認為滑動變阻器與BC并聯(lián)部分電阻絲始終沒有電流流過. 當學生學習分壓電路如圖2時，也想當然地認為，BC部分電阻絲也沒有電流流過，從而將圖2的電路等效成圖3. 這樣就形成了理解分壓電路的教學難點. 為此，就要讓學生看到，圖2的電路與金屬桿BC并聯(lián)部分的電阻絲是有電流流過，而圖3中與金屬桿BC并聯(lián)部分的電阻絲沒有電流流過. 為顯示該現(xiàn)象，設(shè)計了變色滑動變阻器.

(a)　　　　　　　　　(b)圖1　變阻器的限流接法

圖2　分壓電路

圖3　BC段無電流流過的電路

2變色滑動變阻器的制作

變色滑動變阻器是利用電流的熱效應，當電阻絲內(nèi)有電流流過時由于電流的熱效應其溫度會明顯升高，因此可利用變溫油墨將其轉(zhuǎn)化為容易觀察的物體顏色變化. 為了實驗可重復操作，購買了可逆變溫油墨. 變溫油墨的基本原理是當達到一定溫度時，其顏色變成透明，這樣原來的器件的底色就顯示出來. 將電阻絲溫度的變化可以轉(zhuǎn)化為油墨顏色的變化，從而把電流的流過轉(zhuǎn)化為油墨顏色的變化顯示出來，變化過程如圖4所示.

圖4　變溫油墨的變化過程

材料準備：黑色45 ℃變溫油墨，紅色底漆，稀釋劑，刷漆小毛刷. 通過比較滑動變阻器選擇實驗室常用的20 Ω,2 A的最合適.

1)刷底漆，首先將滑動變阻器拆開，將滑動處(滑片與電阻絲接線處)進行標記，因為刷漆以后可能覆蓋到此處造成斷路. 可以把膠帶剪切成細條形狀，粘貼好，刷漆完畢可以拆除膠帶，測試變阻器是否接通. 將稀釋劑和紅色底漆少許混合成適當?shù)恼吵矶?，用細刷刷到滑動變阻器? 一般刷3~4次漆，注意均勻且等一層干了后再刷第二層. 如果要加快速度可以利用電風扇加速風干.

2)刷變溫油墨，將變溫油墨與稀釋劑調(diào)至適當?shù)恼吵矶龋眉毭⑺⒌阶冏杵鞯募t色底漆上. 操作完成以后，變阻器呈現(xiàn)黑色(注意保護電阻絲與滑片連接處，防止變阻器斷路). 刷漆過程注意防止油漆刷到其他處，除了粉刷部分外其他部分用透明膠帶粘貼好，刷漆完畢再拆除膠帶.

3應用變色滑動變阻器演示限流電路與分壓電路

3.1　限流電路電流過電阻絲顯示

將電路串聯(lián)成限流電路，接通電路改變滑動變阻器滑片位置，有電流流過電阻絲時其顏色從黑色變成紅色. 這時應該注意不能從阻值最大處開始演示，因為阻值最大處開始變化到阻值小處，電阻絲不會很快冷卻到變溫45 ℃以下，導致實際上此時沒有電流流過電阻絲也變色. 應從中間一

合適位置開始改變變阻器阻值從小到大改變，可以看到變阻器顏色迅速發(fā)生變化.

3.2　分壓電壓電流流電阻絲顯示

將電路連接成分壓電路如圖5所示，小燈泡發(fā)光，證明變阻器金屬桿上有電流流過. 滑動變阻器的整個電阻絲都從黑色變成紅色，說明整個電阻絲都有電流流過.

圖5　分壓電路

4結(jié)束語

該實驗通過顏色變化顯示電流的流過，將抽象的物理概念通過實驗形象直觀地演示出來，有效地解決了學生的認知困難，提高了課堂教學的效率，激發(fā)了學生的學習熱情. 變色滑動變阻器具有可重復操作性，且材料取材方便，實驗制作簡單，易于推廣. 但是，當滑動變阻器溫度升高到45 ℃以后，降溫降低需要一段時間，這里只能采取用電風扇散熱的方法.

[責任編輯：尹冬梅]

Self-made color-change slide rheostat

ZHANG Hong-ming1, XIE Xin-yu2

(1.Minggang Middle School, Ningbo 315800, China;2.High School Attached to Northeast Normal University, Changchun 130021, China)

Abstract:A self-made color-change slide rheostat was made. When current flowed through the slide rheostat that coated with temperature-sensitive ink, the ink color would change due to the thermal effects of the current. This color-change phenomenon could visually show the current flowed in the rheostat.

Key words:slide rheostat; bleeder circuit; temperature-sensitive ink

中圖分類號：G633.7

文獻標識碼：A

文章編號：1005-4642(2015)01-0021-02

作者簡介：張洪明(1979-)，男，寧波北侖人，明港高級中學教師，學士，從事高中物理和物理實驗教學工作.

收稿日期：2014-09-18