定值電阻在電學(xué)實(shí)驗(yàn)中的作用

程敏

摘要：近幾年高考題中，在電學(xué)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)中，以定值電阻的合理使用為背景設(shè)計(jì)性試題層出不窮。定值電阻在電學(xué)實(shí)驗(yàn)題中的作用很多并且靈活多變，很多學(xué)生不知定值電阻的作用和選用定值電阻后對(duì)電路影響，對(duì)它的選用感到無從下手，因此成為電學(xué)實(shí)驗(yàn)題的難點(diǎn)，是考生的主要失分點(diǎn)。定值電阻在不同電學(xué)實(shí)驗(yàn)中所起的作用又有所不同。

關(guān)鍵詞：定值電阻 電學(xué)實(shí)驗(yàn) 電流表 電壓表 實(shí)驗(yàn)電路

一、保護(hù)作用——即起到降壓限流的作用

定值電阻可以作為保護(hù)電阻，串聯(lián)電阻具有分壓作用，并聯(lián)電阻具有分流作用。利用定值電阻的這種作用，可以用來保護(hù)電表、待測(cè)元件、電源、滑動(dòng)變阻器等器材的使用安全，遵循的是電學(xué)實(shí)驗(yàn)中的安全性原則。

例1.[2014·廣東卷]（1）某同學(xué)設(shè)計(jì)的可調(diào)電源電路如圖22（a）所示，R0為保護(hù)電阻，P為滑動(dòng)變阻器的滑片，閉合開關(guān)S.

①用電壓表測(cè)量A、B兩端的電壓：將電壓表調(diào)零，選擇0～3V擋，示數(shù)如圖22（b）所示，電壓值為________V.

②在接通外電路之前，為了保證外電路的安全，滑片P應(yīng)先置于____端.

③要使輸出電壓U變大，滑片P應(yīng)向________端滑動(dòng).

④若電源電路中不接入R0，則在使用過程中，存在________的風(fēng)險(xiǎn)（選填“斷路”或“短路”）.

例1[解析]①據(jù)十分之一估讀法，應(yīng)該為1.30V；

②接通電路前，應(yīng)該使滑片置于A端，用電器上的電壓為0，這樣才能起到保護(hù)外電路的作用；

③要增大外電路電壓，需要使滑片滑向B端；

④若電源電路輸出端短路，電源電路中沒有接入保護(hù)電阻，則當(dāng)滑片滑至B端時(shí)，電路就會(huì)短路，電源被燒毀。

總結(jié)：本題中，定值電阻起到保護(hù)電源的作用.為了防止操作不當(dāng)損壞儀器，往往加一定值電阻，保護(hù)儀器，加一定值電阻后，但不能影響測(cè)量的準(zhǔn)確性。

二、改裝電表——即起到擴(kuò)大量程的作用

利用串聯(lián)分壓，并聯(lián)分流的原理對(duì)電表進(jìn)行改裝.定值電阻與電壓表串聯(lián)，擴(kuò)大電壓表的測(cè)量量程；定值電阻與電流表并聯(lián)，擴(kuò)大電流表的測(cè)量量程。

例2.[2014·天津卷]（3）現(xiàn)要測(cè)量一個(gè)未知電阻Rx的阻值，除Rx外可用的器材有：

多用電表（僅可使用歐姆擋）；

一個(gè)電池組E（電動(dòng)勢(shì)6V）；

一個(gè)滑動(dòng)變阻器R（0～20Ω，額定電流1A）；

兩個(gè)相同的電流表G（內(nèi)阻Rg=1000Ω，滿偏電流Ig=100μA）；

兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)電阻（R1=29000Ω，R2=0.1Ω）；

一個(gè)電鍵S、導(dǎo)線若干。

為了設(shè)計(jì)電路，先用多用電表的歐姆擋粗測(cè)未知電阻，采用“×10”擋，調(diào)零后測(cè)量該電阻，發(fā)現(xiàn)指針偏轉(zhuǎn)非常大，最后幾乎緊挨滿偏刻度停下來，下列判斷和做法正確的是________（填字母代號(hào)）。

A.這個(gè)電阻阻值很小，估計(jì)只有幾歐姆

B.這個(gè)電阻阻值很大，估計(jì)有幾千歐姆

C.如需進(jìn)一步測(cè)量可換“×1”擋，調(diào)零后測(cè)量

D.如需進(jìn)一步測(cè)量可換“×1k”擋，調(diào)零后測(cè)量

例2解析①A、用多用電表的歐姆檔粗測(cè)未知電阻，采用“×10”擋，調(diào)零后測(cè)量該電阻，發(fā)現(xiàn)指針偏轉(zhuǎn)非常大，此時(shí)的刻度盤時(shí)數(shù)較小，故總阻值較小，故A正確。

B、由A分析知，B錯(cuò)誤。

C、應(yīng)改用小倍率檔位，選檔位后，重新歐姆調(diào)零進(jìn)行測(cè)量，故C正確。

D、由C分析知，D錯(cuò)誤。

故選：AC。

總結(jié)：本題中所給的電流表G，量程太小，不能測(cè)量電流，也不能測(cè)量電壓，所以需要利用定值電阻R2和電流表G改裝成可用的電流表，定值電阻R1和電流表G改裝成可用的電壓表，定值電阻在實(shí)驗(yàn)題中可以起到改裝電表的作用。

三、放大作用——即起到放大待測(cè)電阻的作用

擴(kuò)大測(cè)量（I、U）的范圍（如測(cè)電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻時(shí)，由于電源內(nèi)阻很小，可直接和電源串聯(lián)一個(gè)幾歐的電阻，使電表的讀數(shù)范圍擴(kuò)大，減小測(cè)量誤差，同時(shí)起到保護(hù)電源和電表的作用）。

例3[2014·新課標(biāo)全國(guó)卷Ⅰ]利用如圖（a）所示電路，可以測(cè)量電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻，所用的實(shí)驗(yàn)器材有：

待測(cè)電源，電阻箱R（最大阻值999.9Ω），電阻R0（阻值為3.0Ω），電阻R1（阻值為3.0Ω），電流表A（量程為200mA，內(nèi)阻為RA=6.0Ω），開關(guān)S。

實(shí)驗(yàn)步驟如下：

①將電阻箱阻值調(diào)到最大，閉合開關(guān)S；

②多次調(diào)節(jié)電阻箱，記下電流表的示數(shù)I和電阻值箱相應(yīng)的阻值R；

③以1I為縱坐標(biāo)，R為橫坐標(biāo)，作1I-R圖線（用直線擬合）；

④求出直線的斜率k和在縱軸上的截距b。

回答下列問題：

（1）分別用E和r表示電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻，則與R的關(guān)系式為___.

（2）電流表每小格表示4mA，因此電流表讀數(shù)是0.110A，倒數(shù)是9.09A-1。

總結(jié)：本題中定值電阻的引入，起到了擴(kuò)大測(cè)量范圍的作用，相當(dāng)于放大了電源的內(nèi)阻。

通過以上3個(gè)例題，我們能夠看到，在電學(xué)實(shí)驗(yàn)中，如果器材中含有定值電阻，就說明該定值電阻極有可能是有用的。定值電阻在電學(xué)實(shí)驗(yàn)中扮演著各種各樣的角色，靈活地出現(xiàn)在電學(xué)實(shí)驗(yàn)題中，只有我們善于分析總結(jié)，這種問題才能迎刃而解。