定义 通过改变接入电路中电阻丝的长度,从而改变电阻大小,进而调节电流或电压的元件。
从哪来 基于 1.1 电路的定义与组成 中“用电器”的概念,结合 4.1 电流的定义与单位 中电流受电阻影响的规律,以及 3.1 串联电路 中总电阻等于各分电阻之和的特性。
为什么 导体的电阻大小由材料、长度、横截面积和温度决定。滑动变阻器利用金属电阻丝(通常为镍铬合金),其材料和横截面积固定。当滑片移动时,接入电路的电阻丝有效长度发生变化:长度变长,电阻变大;长度变短,电阻变小。根据欧姆定律 $I=U/R$,在电源电压不变的情况下,电阻变化直接导致电路中电流变化,从而实现调节目的。
生活类比法**
适合**形象思维强、抽象逻辑较弱**的学生。
**操作
拿一根长导线(代表电阻丝)和一个夹子(代表滑片)。告诉学生,电流像水流,导线越长,水流阻力越大。夹子夹在中间,只有夹子到一端的那部分导线在“工作”。移动夹子,改变“工作”导线的长短,阻力就变了。强调“接入”二字,只有连进电路的那部分才计数。
结构拆解法**
适合**逻辑严密、喜欢探究原理**的学生。
**操作
展示变阻器实物,剥开绝缘层,展示内部结构:瓷筒、电阻丝、金属杆、滑片、接线柱。画出等效电路图,指出电流路径:从下接线柱进入 -> 经过电阻丝 -> 经过滑片 -> 从金属杆流出 -> 从上接线柱出去。明确告诉学生:金属杆电阻极小可忽略,电阻丝电阻大。因此,电阻大小完全取决于“下接线柱到滑片”之间电阻丝的长度。
实验探究法**
适合**动手能力强、喜欢验证结论**的学生。
**操作
搭建串联电路(电池、灯泡、电流表、滑动变阻器)。让学生分别连接“一上一下”的不同组合,移动滑片,观察灯泡亮度和电流表读数。记录数据,发现:无论接哪个上接线柱,只要下接线柱固定,滑片向该下接线柱靠近时,电阻变小,电流变大。通过实验数据反推原理:电阻变化源于长度变化。