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[科普中国]-滑线电阻器

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滑线电阻器(rheostatresistor)是一种线绕可变电阻器,其上装有导轨,作为滑动引出端。导轨上的滑块通过触点在绕组的接触道上滑动,即可调节阻值。滑线电阻器用于实验室与电力设备中。

简介滑线变阻器是电路元件,它可以通过来改变自身的电阻,从而起到控制电路的作用。在电路分析中,滑动变阻器既可以作为一个定值电阻,也可以作为一个变值电阻。滑线变阻器的构成一般包括**接线柱****、滑片、电阻丝、**金属杆和瓷筒等五部分。滑动变阻器的电阻丝绕在绝缘瓷筒上,电阻丝外面涂有绝缘漆。1

工作原理滑线变阻器是电学中常用器件之一,它的工作原理是通过改变接入电路部分电阻线的长度来改变电阻的,从而逐渐改变电路中的电流的大小。滑动变阻器的电阻丝一般是熔点高,电阻大的镍铬合金,金属杆一般是电阻小的金属,所以当电阻横截面积一定时,电阻丝越长,电阻越大,电阻丝越短,电阻越小。1

主要作用(1)保护电路。

(2)通过改变接入电路部分的电阻来改变电路中的电流的大小和方向,从而改变与之串联的导体(用电器)两端的电压。在连接滑动变阻器时,要求:“一上一下,重点在下”,金属杆和电阻丝各用一个接线柱;实际连接应根据要求选择电阻丝的两个接线柱。

(3)改变电压。探究欧姆定律时(),起到改变与其串联的用电器两端电压的作用。

(4)利用伏安法测电阻,依据是欧姆定律的变形公式:

电阻丝滑线变阻器电阻丝的材料一般为康铜丝或镍铬合金丝,将康铜丝或镍铬合金丝绕制在绝缘筒上,两端用引线引出,变阻器的滑片接触电阻丝并可调节到两端的距离,从而改变金属杆到电阻丝两端的电阻,这就组成了滑线变阻器。还有就是用电阻材料(比如碳质材料)“镀”在绝缘基板上,由中间的滑片来调节电阻的滑线变阻器。1

接法滑线变阻器在电路中可以作限流器用,也可以作分压器用。在确保安全的条件下,如何选用这两种不同的形式,是由电路中的需要来决定的。

限流式以下情况可选用限流式接法:

①待测用电器电阻接近滑动变阻器电阻(也可选用分压式接法)。

②简化电路,节约能源。2

分压式以下情况必须使用分压式接法:①待测用电器电阻远大于或远小于滑动变阻器电阻。②实验要求待测用电器电流及其两端电压可以由0开始连续变化(例如测小灯泡的伏安特性曲线)。③实验要求待测用电器电流及其两端电压可变范围较大。④采用限流式接法时,无论如何调节变阻器,电流、电压都大于对应电表的量程。

串分压公式:U1/U2=R1/R2

并分流公式:I1/I2=R2/R1

在一个并联电路中,电路中总电阻的倒数等于各支路上电阻的倒数之和。

公式为:R串=R1+R2+R3+..........+Rn

公式为:1/R并=1/R1+1/R2+...........+1/Rn2

注意事项滑线变阻器的主要技术指标为全电阻和额定电流(功率)。应根据外接负载的大小和调节要求选用,尤其要注意,通过变阻器任一部分的电流均不允许超过其额定电流。 实验室常用滑线变阻器来改变电路中的电流或电压,分别连接成制流电路和分压电路,使用时应注意,接通电源前,制流电路中滑动端T应置于电阻最大位置(N 端);分压电路中,滑动端T应置于电阻最小位置(N端)。1

可变电阻器可变电阻器又称可调电阻器,其文字符号用字母“R”或“RH”表示。

可变电阻器通常用在中需要经常调节(即阻值不需要频繁变动)的电路中,起调整电压、调整电流或信号控制等作用,其主要参数与固定电阻器基本相同。

种类及结构

可变电阻器按制作材料可分为膜式可变电阻器和线绕式可变电阻器;按结构形式可分为立式可变电阻器和卧式可变电阻器。

(1)膜式可变电阻器采用旋转式调节方式,一般用在小信号电路中,调整偏置电压或偏置电流、信号电压等。通常由电阻体(合成碳膜)、活动触片(活动金属簧片或碳质触点)、调节部件和三个引脚(或焊片)等组成。其中两个固定引脚接电阻体两端,另一个引脚(中心抽头)接活动触片。用小一字型螺钉旋具旋动调整部件、改变活动触点与电阻体的接触位置,即可改变中心抽头与两个固定引脚之间的电阻值。

膜式可变电阻器有全密封式、兰密封式和非密封式三种结构。

全密封膜式可变电阻器也称实心式可变电阻器,其电阻体是由碳黑、石英粉、有机粘合剂等材料混合制成后,压入塑料或环氧树脂等材料的基体,再经加热聚合而成。活动触片采用碳质触点,调节部件用塑料制成。电阻体和活动触点被金属外壳密封(金属外壳上方有调节孔)。其优点是防尘性能好,很少出现接触不良故障。

半密封膜式可变电阻器的电阻体与全密封式可变电阻器电阻体制作工艺基本相同。其活动触片采用金属簧片,外部塑料罩盖封,旋转塑料罩时,活动触片也随之旋转。此可变电阻器调节方便,但防尘性能不如全密封膜式可变电阻器。

非密封膜式可变电阻器也称片状可调电阻器,其电阻体采用碳黑、石墨、石英粉、有机粘合剂等配成一种悬浮液,涂在玻璃纤维板或胶木板上制成的。活动触片采用金属簧片,簧片上有调节孔,未另设置单独的调整部件。其缺点是防尘性能差,触点易氧化,容易出现与合成碳膜接触不良的故障。

(2)线绕式可变电阻器线绕式可变电阻器属于功率型电阻器,具有噪声小、耐高温、承载电流大等优点,主要用于各种低频电路的电压或电流调整。

大功率线绕式可变电阻器也称滑线式变阻器,它分为轴向瓷管式线绕可变电阻器和瓷盘式线绕可变电阻器,采用非密封装结构。

小功率线绕式可变电阻器有圆形立式线绕可变电阻器、圆形卧式线绕可变电阻器和方形线绕可变电阻器等几种,均为全密封式封装结构。3

本词条内容贡献者为:

王沛 - 副教授、副研究员 - 中国科学院工程热物理研究所