張洪明，謝昕羽

(1.明港高級(jí)中學(xué)，浙江 寧波 315800;2.東北師范大學(xué) 附屬中學(xué) 高二二班，吉林 長(zhǎng)春 130021)

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自制變色滑動(dòng)變阻器

張洪明1，謝昕羽2

(1.明港高級(jí)中學(xué)，浙江 寧波 315800;2.東北師范大學(xué) 附屬中學(xué) 高二二班，吉林 長(zhǎng)春 130021)

摘要：自制了變色滑動(dòng)變阻器，即在滑動(dòng)變阻器上涂上變溫油墨，當(dāng)滑動(dòng)變阻器有電流流過(guò)時(shí)，利用電流的熱效應(yīng)，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(guò)的情況.

關(guān)鍵詞：滑動(dòng)變阻器；分壓電路；變溫油墨

1問(wèn)題提出

滑動(dòng)變阻器是高中物理電學(xué)電路設(shè)計(jì)的必備儀器，正確地理解滑動(dòng)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(xué)的一個(gè)重要內(nèi)容. 學(xué)生在初中階段只學(xué)習(xí)了滑動(dòng)變阻器的限流接法，如圖1所示，所以形成思維定式，認(rèn)為滑動(dòng)變阻器與BC并聯(lián)部分電阻絲始終沒(méi)有電流流過(guò). 當(dāng)學(xué)生學(xué)習(xí)分壓電路如圖2時(shí)，也想當(dāng)然地認(rèn)為，BC部分電阻絲也沒(méi)有電流流過(guò)，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(xué)難點(diǎn). 為此，就要讓學(xué)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(guò)，而圖3中與金屬桿BC并聯(lián)部分的電阻絲沒(méi)有電流流過(guò). 為顯示該現(xiàn)象，設(shè)計(jì)了變色滑動(dòng)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(wú)電流流過(guò)的電路

2變色滑動(dòng)變阻器的制作

變色滑動(dòng)變阻器是利用電流的熱效應(yīng)，當(dāng)電阻絲內(nèi)有電流流過(guò)時(shí)由于電流的熱效應(yīng)其溫度會(huì)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(shí)驗(yàn)可重復(fù)操作，購(gòu)買了可逆變溫油墨. 變溫油墨的基本原理是當(dāng)達(dá)到一定溫度時(shí)，其顏色變成透明，這樣原來(lái)的器件的底色就顯示出來(lái). 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(guò)轉(zhuǎn)化為油墨顏色的變化顯示出來(lái)，變化過(guò)程如圖4所示.

圖4　變溫油墨的變化過(guò)程

材料準(zhǔn)備：黑色45 ℃變溫油墨，紅色底漆，稀釋劑，刷漆小毛刷. 通過(guò)比較滑動(dòng)變阻器選擇實(shí)驗(yàn)室常用的20 Ω,2 A的最合適.

1)刷底漆，首先將滑動(dòng)變阻器拆開(kāi)，將滑動(dòng)處(滑片與電阻絲接線處)進(jìn)行標(biāo)記，因?yàn)樗⑵嵋院罂赡芨采w到此處造成斷路. 可以把膠帶剪切成細(xì)條形狀，粘貼好，刷漆完畢可以拆除膠帶，測(cè)試變阻器是否接通. 將稀釋劑和紅色底漆少許混合成適當(dāng)?shù)恼吵矶?，用?xì)刷刷到滑動(dòng)變阻器上. 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(fēng)扇加速風(fēng)干.

2)刷變溫油墨，將變溫油墨與稀釋劑調(diào)至適當(dāng)?shù)恼吵矶?，用?xì)毛刷刷到變阻器的紅色底漆上. 操作完成以后，變阻器呈現(xiàn)黑色(注意保護(hù)電阻絲與滑片連接處，防止變阻器斷路). 刷漆過(guò)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(yīng)用變色滑動(dòng)變阻器演示限流電路與分壓電路

3.1　限流電路電流過(guò)電阻絲顯示

將電路串聯(lián)成限流電路，接通電路改變滑動(dòng)變阻器滑片位置，有電流流過(guò)電阻絲時(shí)其顏色從黑色變成紅色. 這時(shí)應(yīng)該注意不能從阻值最大處開(kāi)始演示，因?yàn)樽柚底畲筇庨_(kāi)始變化到阻值小處，電阻絲不會(huì)很快冷卻到變溫45 ℃以下，導(dǎo)致實(shí)際上此時(shí)沒(méi)有電流流過(guò)電阻絲也變色. 應(yīng)從中間一

合適位置開(kāi)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(guò). 滑動(dòng)變阻器的整個(gè)電阻絲都從黑色變成紅色，說(shuō)明整個(gè)電阻絲都有電流流過(guò).

圖5　分壓電路

4結(jié)束語(yǔ)

該實(shí)驗(yàn)通過(guò)顏色變化顯示電流的流過(guò)，將抽象的物理概念通過(guò)實(shí)驗(yàn)形象直觀地演示出來(lái)，有效地解決了學(xué)生的認(rèn)知困難，提高了課堂教學(xué)的效率，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情. 變色滑動(dòng)變阻器具有可重復(fù)操作性，且材料取材方便，實(shí)驗(yàn)制作簡(jiǎn)單，易于推廣. 但是，當(dāng)滑動(dòng)變阻器溫度升高到45 ℃以后，降溫降低需要一段時(shí)間，這里只能采取用電風(fēng)扇散熱的方法.

[責(zé)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(hào)：G633.7

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1005-4642(2015)01-0021-02

作者簡(jiǎn)介：張洪明(1979-)，男，寧波北侖人，明港高級(jí)中學(xué)教師，學(xué)士，從事高中物理和物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)工作.

收稿日期：2014-09-18