定值电阻在电学实验中的作用

定值电阻在电学实验中的作用
作者：程敏
来源：《中国校外教育·高教(下旬)》2015年第09期
摘要：近几年高考题中，在电学设计实验中，以定值电阻的合理使用为背景设计性试题层出不穷。

定值电阻在电学实验题中的作用很多并且灵活多变，很多学生不知定值电阻的作用和选用定值电阻后对电路影响，对它的选用感到无从下手，因此成为电学实验题的难点，是考生的主要失分点。

定值电阻在不同电学实验中所起的作用又有所不同。

关键词：定值电阻电学实验电流表电压表实验电路
一、保护作用——即起到降压限流的作用
定值电阻可以作为保护电阻，串联电阻具有分压作用，并联电阻具有分流作用。

利用定值电阻的这种作用，可以用来保护电表、待测元件、电源、滑动变阻器等器材的使用安全，遵循的是电学实验中的安全性原则。

例1.[2014·广东卷]（1）某同学设计的可调电源电路如图22（a）所示，R0为保护电阻，P 为滑动变阻器的滑片，闭合开关S.
①用电压表测量A、B两端的电压：将电压表调零，选择0～3V挡，示数如图22（b）所示，电压值为________V.
②在接通外电路之前，为了保证外电路的安全，滑片P应先置于____端.
③要使输出电压U变大，滑片P应向________端滑动.
④若电源电路中不接入R0，则在使用过程中，存在________的风险（选填“断路”或“短路”）.
例1[解析]①据十分之一估读法，应该为1.30V；
②接通电路前，应该使滑片置于A端，用电器上的电压为0，这样才能起到保护外电路的作用；
③要增大外电路电压，需要使滑片滑向B端；
④若电源电路输出端短路，电源电路中没有接入保护电阻，则当滑片滑至B端时，电路就会短路，电源被烧毁。

总结：本题中，定值电阻起到保护电源的作用.为了防止操作不当损坏仪器，往往加一定值电阻，保护仪器，加一定值电阻后，但不能影响测量的准确性。

二、改装电表——即起到扩大量程的作用
利用串联分压，并联分流的原理对电表进行改装.定值电阻与电压表串联，扩大电压表的测量量程；定值电阻与电流表并联，扩大电流表的测量量程。

例2.[2014·天津卷]（3）现要测量一个未知电阻Rx的阻值，除Rx外可用的器材有：
多用电表（仅可使用欧姆挡）；
一个电池组E（电动势6V）；
一个滑动变阻器R（0～20Ω，额定电流1A）；
两个相同的电流表G（内阻Rg=1000Ω，满偏电流Ig=100μA）；
两个标准电阻（R1=29000Ω，R2=0.1Ω）；
一个电键S、导线若干。

为了设计电路，先用多用电表的欧姆挡粗测未知电阻，采用“×10”挡，调零后测量该电阻，发现指针偏转非常大，最后几乎紧挨满偏刻度停下来，下列判断和做法正确的是________（填字母代号）。

A.这个电阻阻值很小，估计只有几欧姆
B.这个电阻阻值很大，估计有几千欧姆
C.如需进一步测量可换“×1”挡，调零后测量
D.如需进一步测量可换“×1k”挡，调零后测量
例2解析①A、用多用电表的欧姆档粗测未知电阻，采用“×10”挡，调零后测量该电阻，发现指针偏转非常大，此时的刻度盘时数较小，故总阻值较小，故A正确。

B、由A分析知，B错误。

C、应改用小倍率档位，选档位后，重新欧姆调零进行测量，故C正确。

D、由C分析知，D错误。

故选：AC。

总结：本题中所给的电流表G，量程太小，不能测量电流，也不能测量电压，所以需要利用定值电阻R2和电流表G改装成可用的电流表，定值电阻R1和电流表G改装成可用的电压表，定值电阻在实验题中可以起到改装电表的作用。

三、放大作用——即起到放大待测电阻的作用
扩大测量（I、U）的范围（如测电源的电动势和内阻时，由于电源内阻很小，可直接和电源串联一个几欧的电阻，使电表的读数范围扩大，减小测量误差，同时起到保护电源和电表的作用）。

例3[2014·新课标全国卷Ⅰ]利用如图（a）所示电路，可以测量电源的电动势和内阻，所用的实验器材有：
待测电源，电阻箱R（最大阻值999.9Ω），电阻R0（阻值为3.0Ω），电阻R1（阻值为3.0Ω），电流表A（量程为200mA，内阻为RA=6.0Ω），开关S。

实验步骤如下：
①将电阻箱阻值调到最大，闭合开关S；
②多次调节电阻箱，记下电流表的示数I和电阻值箱相应的阻值R；
③以1I为纵坐标，R为横坐标，作1I-R图线（用直线拟合）；
④求出直线的斜率k和在纵轴上的截距b。

回答下列问题：
（1）分别用E和r表示电源的电动势和内阻，则与R的关系式为___.
（2）电流表每小格表示4mA，因此电流表读数是0.110A，倒数是9.09A-1。

总结：本题中定值电阻的引入，起到了扩大测量范围的作用，相当于放大了电源的内阻。

通过以上3个例题，我们能够看到，在电学实验中，如果器材中含有定值电阻，就说明该定值电阻极有可能是有用的。

定值电阻在电学实验中扮演着各种各样的角色，灵活地出现在电学实验题中，只有我们善于分析总结，这种问题才能迎刃而解。