滑动变阻器电功率
滑动变阻器在串并联电路中的作用(公开课)
敏感电阻一般情况下可以看作一个滑动变阻器
温度（升高/降低） 压力（增大/减小） 光照强度（升高/降低） 烟雾浓度（升高/降低）
电阻的变化
电流 电压
空气湿度（升高/降低）
电功率
• 例 3 如图所示，是创新小组设计的汽车油量显示仪的电路原理图， 其中电源电压恒定为6 V，定值电阻R0为5 Ω，油量表实质上是量 程为0～3 V的电压表．R为压敏电阻，其电阻值与油箱中油量的关
系如下表所示．下列说法中正确的是( ) C
油量 V/L
0 10 20 30 40 50
压敏电阻 R/Ω
25 20 15 10 5 2.5
A. 油箱中油量增多时，压敏电阻R的阻值变大 B. 电压表示数为3 V时，油箱中的油量为50 L C. 油箱中油量为20 L时，R0两端的电压为1.5 V D. 油箱中油量减少时，电路消耗电能的总功率变大
滑动变阻器在串并联电路 中的应用
郑州市回民初级中学物理组 王秋峰
学习目标
1 学生能够熟练的掌握滑动变阻器在串、并联 电路中的应用。 2 能够分析电阻变化时，电路中的电流、电压、 电功率、电功的变化情况，并能够计算出相应 的值。 学习重点：滑动变阻器在串并联电路中的应用 学习难点：在串联电路中滑动变阻器的电功率变化规律
七、电压表与电流表的乘积如何变化__变__小__
例1
看如图所示的电路，滑动变阻器最大阻值为12Ω,定值电阻R1为6 Ω,电 源电压为6V不变,,电流表的量程是0—0.6A,电压表的量程是0—3V,在保证电 路安全的前提下：
八、电压表的变化范围是____2_._4_-3__v__
九、电流表的变化范围是___0__.5_-_0_._6_A 十、为了保证电路安全R2的变化范围是_4_-_6_Ω___ 十一、电路总功率的变化范围是_3_-_3_._6_W_____ 十二、R1的功率的变化范围是1_._5_-_2_._1_6_w___
定值电阻与滑动变阻器各物理量变化公式、图像1
定值电阻与滑动变阻器串联电路中各物理量变化关系:
设定：电路中电流I，定值电阻两端电压U1 ,滑动变阻器连入电路中电阻吟两端电压卩2
物理量关
系
I与％关系从与I关系
%与Rp关系
U占1关系
数学表达
式
U
|J；+ %，u和珥为定值
向左平移叫个单位的反比例函数
5= •，叫为定值
正比例函数
U ■叫I
tI i=
I
.|R
u和％为定值向左平
移叫个单位的反比例函数
业』=u-| • % =（勺）• I+U
R i和U为定值，k为—,b为U的一次函
数滑动变阻器最大阻值
卜彳，ab为滑动变阻器的两个端点定值电阻功率卩】，滑动变阻器功率P』，电路总功率・
电路图：已知：电源电压u,定值电阻阻值叫
物理量关
系
叽％咲系?|与I关系
数学表达式
U
［呼叫
5=1 • R讣十时;I
U和叫为定值
a=
.R J1为定值
R
b=0 c=0的二次函数
片
与
的关系
P1与即关系
■
.
P - r
1 =
1
K1为定值Pl
U
?
JR严）
_<R t +
Rp> !
a= b=0 c=0的二次函数
图像及特
殊点坐标
=叫
不能用已学过的图像表示不能用已学过的图像表示图像及特
殊点坐标。
人教版九年级物理电学专题之电功率极值和滑动变阻器取值范围讲解与强化训练48题有答案
人教版九年级物理电学专题之极值和取值范围强化训练48题有答案姓名：__________ 班级：__________一、滑动变阻器接入电阻的范围1.最大阻值：首先应先进行分析，若随着变阻器阻值的增大，各电表的示数在减小，则变阻器允许的最大阻值即为变阻器铭牌中标注的最大值；若串联电路中，有电压表并联在滑动变阻器两端，则应利用电压表的量程最大值、电路电流值，求变阻器允许的最大阻值，即Rmax=U电压表max/I2.最小阻值：应先确定电路中允许的电流最大值，确定的依据是：电流表的量程、滑动变阻器的铭牌、用电器的额定电流以及并联在用电器两端的电压量程，利用这四者分别求出每一条件下允许的最大电流，取四者中最小的，作为电路中允许的最大电流，然后再根据滑动变阻器之外的用电器两端电压、电源电压来计算滑动变阻器的最小阻值，即Rmin=(U电源-U额)/Imin二、电路的电流、电压的极值1.电路电流的极值：a.电路最大电流：依据电路中用电器的额定电流、电流表的量程来决定，取两者中的最小值作为电路的最大电流值；b.电路最小电流：依据滑动变阻器接入电路的最大阻值决定，此时电路中的总电阻最大，由I=U/R可知此时电路中电流为最小电流：Imin=U电源/R总最大2.用电器两端电压的极值a.最大电压：依据用电器的额定电压，电压表的量程来决定，取两者中的最小阻值作为用电器两端的最大电压值；b.一般是求滑动变阻器的最小电压，此时要根据滑动变阻器之外的用电器的额定电压或电压表的量程来决定，此时要注意电路安全问题，即要注意在变阻器之外的用电器在不超过其额定值及电压表量程的情况下来取最小电压。
三、电路、用电器消耗电功率的极值：根据电路、用电器中各自最大（小）的物理量即可求得。
1. 最大（小）电压、电流值，则有P=UI2.最大（小）电压值、电阻值，则有P=U²／R3．最大（小）电流值，电阻值，则有P=12R一、单选题（共32题）1.如图是小白同学所设计的四种发热器的电路，所用的电源电压相同，R1＞R2，四个电路中消耗的总电功率最大的是（）A. B. C. D.2.如图甲所示，R1的阻值是20Ω，滑动变阻器R2消耗的功率P与其电阻R2的关系图象如图乙所示，则R2消耗的最大功率是（）A. 0.45WB. 0.50WC. 0.80WD. 0.90W3.如图所示，电源电压为4.5 V，电压表量程为“0～3 V”，电流表量程为“0～0.6 A”，滑动变阻器规格为“101 A”，小灯泡L标有“2.5 V 1.25 w”(灯丝电阻不变)。
2024年中考物理复习----滑动变阻器的最大功率
滑动变阻器的最大功率 一、要点解析 1.定值电阻的功率：P =I 2R 1，R 1不变，所以电流I 越大，功率越大，即当滑动变阻器阻值最小时，定值电阻的电功率最大。
2.滑动变阻器的功率：P =I 2R 2，因为电流I 随着R 2的变化而变化，所以我们要将公式变形：2222221122122U U P I R R R R R R R R ⎛⎫=== ⎪+⎝⎭++，由基本不等式可知：212122R R R R +≥ 当且仅当R 2=R 1时，“=”成立，即当R 2=R 1时，滑动变阻器的电功率有最大值：2max14U P R =。
我们将P -R 2图像画出，如图2所示，可知当R 2越接近R 1时，电功率越大。
图1 图2 图33.总功率P ，R 1的功率P 1，R 2的功率P 2随电流I 的变化情况：P =IU （U 为电源电压，恒定，所以图像为正比例函数）；P 1=I 2R 1（图像为过原点的二次函数，且开口向上）； P 2=U 2I =（U －U 1）I =UI －I 2R 1=－R 1221124U U I R R ⎛⎫-+ ⎪⎝⎭（图像为二次函数，开口向下，且有最大值2max 14U P R =）。
三者随电流 I 变化的图像如图3所示，其中甲为P -I 图，乙为P 1-I 图，丙为P 2-I 图。
二、典例引领例1.实验小组的同学设计了如图a 所示的电路，已知电源电压不变，滑动变阻器R 为“20Ω 2A ”，闭合开关S ，调节滑动变阻器滑片P 的位置，根据电路中电压表和电流表的数据描绘了如图b 所示的两条U -I 图线。
其中利用电压表V 1和电流表A 的数据描绘出甲图线，利用电压表V 2和电流表A 的数据描绘出乙图线。
求：（1）定值电阻R 2的阻值；（2）电源电压的大小及定值电阻R 1的阻值；（3）R 消耗的最大功率。
解析：（1）图乙是R 2的伏安特性曲线，则：222 1.0V 20.5A U R I ===Ω （2）图甲是V 1，即U 2+U p=U －IR 1，斜率是111 1.3V 1.0V 10.5A 0.2A U R I -===Ω- 与U 轴的交点为电源电压，即U =1.5 V（3）当R =R 1+R 2时，滑动变阻器上的电功率最大：22max 1.5V 30.1875W 123p P I R ⎛⎫==⨯Ω= ⎪Ω+Ω+Ω⎝⎭ 例2.（多选）某同学将一 直流电源的总功率 P E 、输出功率P R 和电源内部的发热功率P r ，随电流I 变化的图线画在同一坐标系内，如右图所示，根据图线可知（ ）A.反映P r 变化的图线是cB.电源电动势为8 VC.电源内阻为2ΩD.当电流为0.5 A 时，外电路的电阻为6 Ω解析：P r =I 2r 为二次函数图像即图线c ，故A 正确，代入图线上的点可以求得r =2Ω，故C 正确；P E =UI ，电源电压不变为正比例函数图像即图线a ，代入图线上的点可以求得U =4V ，故B 错；4V =260.5AU R R r r I -=-=-Ω=Ω外，故D 正确；选ACD 。
滑动变阻器在初中物理电学实验中的作用
课程篇滑动变阻器是一个重要的电路元件，在初中物理电学实验中，有很多实验需要用到滑动变阻器才能获得事半功倍的效果。
在课堂教学中，学生能够熟练了解滑动变阻器的结构，了解它在电路中的用处，并且会简单地使用滑动变阻器来连接电路。
但是想要真正了解滑动变阻器在电路中起到什么样的作用，需要放在不同的电学实验中进行分析研究。
在初中物理电学实验中涉及滑动变阻器的有以下几个：（1）滑动变阻器在用伏安法测小灯泡的电功率。
（2）用伏安法研究电流与电压的关系的实验。
（3）设计实现小灯泡的亮与灭。
一、滑动变阻器在用伏安法测小灯泡的电功率中的作用滑动变阻器在此实验中的作用主要有：（1）保护电路。
（2）改变小灯泡两端的电压。
下面用实验来讲解一下滑动变阻器的作用：连接一个小灯泡与滑动变阻器串联的电路，电路中串联上电流表，电压表的两端连接在小灯泡的两端，这样做成一个简单的测小灯泡的电流和电压的电路，不同之处是串联上一个滑动变阻器。
通过调节滑动变阻器的电阻来改变小灯泡两端的电压和通过的电流。
滑动变阻器本身就是一个电阻，只不过是可以变动电阻值的电阻。
由公式P=UI，可知，只要改变其中一个变量，就可以测出小灯泡的实际功率。
在上面设计的电路中，串联电路的电压是相加的，已知U=IR，改变电阻就能改变电阻两端的电压，总电压不变，小灯泡两端的电压也就随之改变，从而测出小灯泡的实际功率。
要测出小灯泡的实际功率，还有一个要求是小灯泡两端的电压是实际电压，所以在实验中用到滑动变阻器，可以使小灯泡两端的电压是实际电压，达到提高实验准确度的目的。
二、用伏安法研究电流与电压的关系滑动变阻器在此实验中的作用主要是改变定值电阻两端的电压和通过的电流，从而找出规律。
在上面的实验中，我们已经提到过实验中的几个公式：P= UI，U=IR。
就其中的U=IR来说，这个公式是怎么得来的呢？也就是我们现在说的电流和电压的关系，这就用到伏安法来测量。
通过设计实验来讲解一下：猜想一下：导体的电阻一定时，通过的电流与两端的电压是正比关系；导体两端的电压一定时，通过的电流与电阻成反比。
专题：串联电路中滑动变阻器功率的最值问题
专题：串联电路中滑动变阻器功率的最值问题张老师整理例：在如图所示的电路中，电源电压为U=6V 且恒定，定值电阻R 1=10Ω与最大值为R 2的变阻器串联，求S 闭合后，当R 2为多大时，滑动变阻器消耗的功率最大？这个最大值是多少？略解：根据221222221222222)(1)(R R R U R R R U R I I U P +=⋅+=⋅=⋅= =)0(4)(12122122≠+-R R R R R U20．（2015重庆A 卷，第20题）如图17所示，是小勇设计的某电器设备的部分电路。
电源电压9V 保持不变，灯泡L 标有“8V 4W ”字样，电流表的量程为0～3A ，电压表的量程为0～15V ，滑动变阻器R 2的最大阻值为20Ω。
闭合开关S 和S 1时，电路消耗的功率为4.05W 。
（不计灯丝电阻随温度的变化）求： （1）小灯泡L 的电阻；（2）开关S 、S 1、S 2都闭合时，通过电流表的最小电流；（3）在不超过电表量程和灯泡额定电压的条件下，只闭合开关S 2时滑动变阻器R 2的电功率变化范围。
R 1R 220.（2015重庆B卷，第20题）如图18所示，电源电压恒为18V,小灯泡L标有“6V 3W”字样，滑动变阻器R标有“100Ω1A”字样，电压表使用的量程为0～15V，电流表使用的量程为0～0.6A，R0为一定电阻；当闭合开关S、S1，断开S2时，灯泡L恰好正常发光；不计温度对灯丝电阻的影响。
求：（1）小灯泡L的电阻；（2）闭合开关S、S1，断开S2时，通电1min，电流通过定值电阻R0所做的功；（3）当闭合开关S、S2，断开S1时，在保证电表不超量程、灯泡L两端的电压不超额定电压的情况下，滑动变阻器R功率的变化范围。
从上面的“R2=R1时，P2最大”这一结论中：1、题的解法很特别：除了运用必须的关于电功率的计算公式外，它还必须借助于巧妙的数学技巧，将本不能一目了然的函数表达式变换成关系清楚的表现形式。
串联电路中滑动变阻器最大电功率问题
从题中的“ F 2=R 时，P 2最大”这一结论中，有一些值得我们思考的问题：①本题的解法很特别：除了 运用必须的关于电功率的计算公式外，它还必须借助于巧妙的数学技巧，将本不能一目了然的函数表达式 变换成关系清楚的表现形式。
这是值得我们在解题过程中加以学习和借鉴的。
②P 2的值在R z =R 时最大，但如果实际上R>的最大值小于 R , P 2还存在最大值吗？③在R 2 >R i 的情况下，移动滑片使R 2的值由0增大 到R 1后继续增大时，P 2怎样减小呢？④P 2这个关于R 2的函数的图像是什么形状的呢？为了解决上面的问题，先用列表法分析P 2随R 2的变化趋向，以下是一组数据（以U 电源=6V,R 1=1R 2( 0) 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Pa ( W 0 0.297 0.5 0.6 0.734 0.8 0.843 0.877 0.880.8970.9 R 2( 0)121416 18 20 222426 2850P a ( W0.892 0.8750.8520.8270.80.773 0. 747 0. 7220. 6980.5从上表中的数据不难发现 Pa 具有如下的变化趋势：①当Ra<R 时，Ra 取它允许的最大值时，P 2为实际的最大值，但不能达到理论上的最大值（即 R>=R= 1 01'1时，P 2=0.9W) ② Ra=R 这一点是P 2变化的分水岭（函数图象的最大值点，即函数图象的拐点）③在R 2=R 这一分水岭两侧，P 2值的变化是不对称的，当 并达到最大值；F 2连入的值达到R 1后继续增大，P 2则缓慢减小。
（用 赋值法易求Pa 从0.9W 减小到0.5W 时，Ra 的值必须达到50门）。
以下是用描点法描绘的 P 2随R a 变化的图像：串联电路中滑动变阻器最大功率问题典例分析：在如图所示的电路中，电源电压为 U=6V 且恒定，定值电阻 R=1O0与最大值为F 2的变阻器串联，求S 闭合后，当F 2为多大时，滑动变阻器消耗的功率最大？这个最大值是多少? 略解: 22 U 2 U 2根据 p 2 =u 2 i 2 =丨2 R 2 =( )2R 2 : R 1 R 2 吕(R 1 R 2)2 R 2 u 2 丄（R -R 2）2 (R 2 = 0) 4R 可见，当R a =R = 1O 0时，Pa 最大，且最大值为 P 2」24R ,= 0.9WR 2由0增大到R 时，P 2逐渐增大（增大较快），巩固训练 1在如图所示的电路中，电源电压为 6V 且保持不变，电阻 R i = 10门,R 2为“1A, 20门”的滑动变阻器。
2023年中考物理复习《滑动变阻器功率的变化范围》
串联电路中滑动变阻器的功率
P滑与R滑的函数求解PFra bibliotekI 2R
U R0
R
2
R
R02
U 2R R2 2R0R
①配方法
U2
P
R
R0 R
2
4R0
可推出最大值： 当R滑=R0时，P滑最大
U2 P滑max 4R0
（此时R=R0， I
U 2R0
）
函数图像如图所示：
注意事项： ①电路安全的前提下，若对称轴处的电流在取值范围内， 如图1和图2所示：
滑动变阻器的最大功率：
U2 P滑max = 4R 0
滑动变阻器的最小功率：如图1和图2所示，因为函数图
像具有对称性，所以离对称轴较远的点所对应的功率即为
最小值。
②电路安全的前提下，若对称轴处的电流不在取值范围内， 如图3和图4所示：
此时，可直接将电路中的最大电流和最小电流带入解析式 计算，其结果中较小的功率即为最小值，较大的功率为最 大值。
步骤小结
1.第一步：考虑电路安全，求出电流表的示数范围。 2.第二步： 若对称轴处的电流在取值范围内，则对称轴处，滑动变阻 器的功率为最大值。再将最大电流和最小电流分别带入解 析式计算，结果中较小的功率即为最小值。
P滑与电流I的函数求解 推导过程
P滑=U滑I=（U－U0）I= （U－IR0）I
P滑=UI－I2R0） P滑是关于电流I的一元二次函数
对称轴处取最大值： I b U U 2a 2R0 2R0
带入解析式：
P滑 =U
U 2R0
U 2R0
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滑动变阻器电功率变化讨论
某兴趣小组同学探究串联电路中滑动变阻器的电功率与哪些因素有关。
（1）提出猜想
小成同学根据公式P ＝I 2
R ，认为：滑动变阻器的电功率随其接入电路的电阻增大而增大。
小顾同学根据公式P ＝U 2/R ，认为：滑动变阻器的电功率随其接入电路的电阻增大而减小。
（2）实验验证
他们分别利用阻值为5欧和10欧的定值电阻、一个标有“20 2A ”的滑动变阻器、电压为6伏的电源、电键及若干导线，按图14连接电路，进行实验。
实验中，他们通过两个电表的示数，计算了滑动变阻器接入电路的电阻及其电功率，并将实验数据记录在表一和表二中。
分析比较表一或表二中的实验数据可知： 同学的猜想是错误的（选填“小成”、 “小顾”或“小成和小顾”）。
（3）交流与评估
Ⅰ、分析比较实验序号3与7或5与8的数据可得出的初步结论是：在串联电路中，当电源电压和 相同时， 。
Ⅱ、为了使该小组同学的探究目的更全面，你认为他们还应进行的实验是 。
A ．取阻值为15欧的定值电阻，重复上述实验过程。
B ．继续改变滑动变阻器接入电路的电阻，重复上述实验过程。
C ．改变电源电压，重复上述实验过程。
Ⅲ、表二实验序号7与10中，滑动变阻器的电功率是相等的。
若要在表一中增加一次实验，使滑动变阻器的电功率与实验序号5相等，你认为滑动变阻器接入电路的阻值应为 欧。
定
滑图14
表一
表二
一个定值电阻和滑动变阻器串联，R 滑最大＞R 定，为什么当滑动变阻器阻值与定值电阻阻值相同时，滑动变阻器功率最大？
22
21
22
222R R R U R I I U P ∙⎪⎪⎭⎫
⎝⎛+==
=+=2212
2)(R R R U =+-2122122
4)(R R R R R U 1
2
2212
4)(R R R R U +- ∴当R 滑最大＞R 定，R 2=R 1时，1224R U P =
最大
（若R 滑最大＜R 定，R 滑最大时，P 2最大。
） 且当 21
2
1=R R ，122R R =时，
12
1121
1
2
11229242142)2(R U R R U R R R R U P =+=+-=
当 122
1=R R ，1221
R R =时，
12
112
112
112
29242142
1)21(R U R R U R R R R U P =
+=+-=。