張 露，李 建

重慶市育才中學(xué)校，重慶400050

滑動(dòng)變阻器是中學(xué)物理電學(xué)中的一個(gè)重要電路元件，因其結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜，對(duì)很多初學(xué)的學(xué)生而言是一個(gè)學(xué)習(xí)難點(diǎn)，尤其是判斷滑動(dòng)變阻器實(shí)際接入電路中電阻的部位，及隨著滑片的移動(dòng)，接入電阻阻值的變化。筆者通過(guò)制作一個(gè)可以通過(guò)點(diǎn)亮LED燈的數(shù)量來(lái)顯示滑動(dòng)變阻器接入電路中的電阻，實(shí)驗(yàn)效果明顯，較好地突破了教學(xué)難點(diǎn)，幫助學(xué)生快速地理解滑動(dòng)變阻器的工作原理。

1 制作原理

滑動(dòng)變阻器是通過(guò)改變接入電路中電阻絲的長(zhǎng)度來(lái)改變接入電路中的電阻大小。現(xiàn)在普遍使用的滑動(dòng)變阻器（圖1）是將電阻絲緊密纏繞在一絕緣筒上，并在圓筒橫截面豎直切線位置將電阻絲的絕緣漆刮落，當(dāng)滑動(dòng)變阻器滑片移動(dòng)到該位置時(shí)，電流便經(jīng)過(guò)滑片流向金屬桿（或通過(guò)金屬桿流向滑片，進(jìn)而流向接入電路的電阻絲）。因滑動(dòng)變阻器電阻纏繞密集，學(xué)生不易觀察到實(shí)際接入電路的工作部分，進(jìn)而造成理解和思維障礙。

圖1 滑動(dòng)變阻器

筆者結(jié)合滑動(dòng)變阻器的制作原理，巧妙地將電阻絲用若干個(gè)阻值為1 Ω的電阻串聯(lián)代替，并創(chuàng)造性地將LED燈也串聯(lián)接入電路 （如圖2所示）。這樣的設(shè)計(jì)不僅可以直觀看到滑動(dòng)變阻器的工作原理，還能將接入電路中的電阻通過(guò)LED燈亮的個(gè)數(shù)顯示出來(lái)，實(shí)驗(yàn)效果非常明顯（如圖3所示）。

圖2 滑動(dòng)變阻器演示儀的設(shè)計(jì)

圖3 滑動(dòng)變阻器演示儀

2 制作材料

（1）相同的小木板兩塊，寬20cm左右，高30cm左右，用于滑動(dòng)變阻兩端支架的制作。

（2）PVC 水管一段，長(zhǎng)約 50 cm，直徑 15 cm，用于制作滑動(dòng)變阻器管身。

（3）硬鋼絲一段，約60 cm，用于滑桿的制作。

（4）定值電阻若干（規(guī)格：1 Ω，1 W），用于制作電阻絲，如圖 4（a）。

（5）LED燈若干 （額定電壓1.5 V左右），如圖 4（b）。

（6）大號(hào)螺絲釘兩顆（用作滑動(dòng)變阻器下方兩個(gè)接線柱），細(xì)螺絲釘若干，膠水，螺絲刀。

圖4 材料

3 制作方法

3.1 制作原理圖（如圖5）

圖5 制作原理圖

3.2 制作步驟

（1）電阻絲的繞制

將10個(gè)定值電阻和1個(gè)LED燈串聯(lián)后可以繞水管一圈，這個(gè)過(guò)程要注意LED燈的正負(fù)腳。經(jīng)過(guò)改進(jìn)后，水管上總共均勻纏繞了14圈。

（2）調(diào)試

考慮LED燈的額定電壓，串聯(lián)后要使得所有的燈都要亮，同時(shí)在改變電阻時(shí)加在一個(gè)LED燈的電壓不能過(guò)大（防止擊穿LED燈），需要不斷調(diào)試總電壓。

（3）組裝美化

待LED燈和電阻串聯(lián)且調(diào)試無(wú)誤后，在支架和管身上打孔，組裝，并適當(dāng)美化。（圖3）

4 教學(xué)應(yīng)用介紹

“滑動(dòng)變阻器教學(xué)演示儀”在教學(xué)上可以用于滑動(dòng)變阻器這一電路元件的教學(xué)。一方面可以演示滑動(dòng)變阻器的工作原理，很清楚地看到滑動(dòng)變阻器是通過(guò)改變接入電路中電阻絲的長(zhǎng)度來(lái)改變電阻的；另一方面可以通過(guò)LED燈顯示接入電路中的有效電阻，增加了可視性，也有助于學(xué)生觀察能力的培養(yǎng)。LED燈的亮暗程度還可以粗略反映電路中電流的大小關(guān)系。“滑動(dòng)變阻器教學(xué)演示儀”在滑動(dòng)變阻器、動(dòng)態(tài)電路這部分教學(xué)中對(duì)突破教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)有著重要的意義。