定值電阻在電學實驗中的作用

程敏

摘要：近幾年高考題中，在電學設計實驗中，以定值電阻的合理使用為背景設計性試題層出不窮。定值電阻在電學實驗題中的作用很多并且靈活多變，很多學生不知定值電阻的作用和選用定值電阻后對電路影響，對它的選用感到無從下手，因此成為電學實驗題的難點，是考生的主要失分點。定值電阻在不同電學實驗中所起的作用又有所不同。

關鍵詞：定值電阻 電學實驗 電流表 電壓表 實驗電路

一、保護作用——即起到降壓限流的作用

定值電阻可以作為保護電阻，串聯電阻具有分壓作用，并聯電阻具有分流作用。利用定值電阻的這種作用，可以用來保護電表、待測元件、電源、滑動變阻器等器材的使用安全，遵循的是電學實驗中的安全性原則。

例1.[2014·廣東卷]（1）某同學設計的可調電源電路如圖22（a）所示，R0為保護電阻，P為滑動變阻器的滑片，閉合開關S.

①用電壓表測量A、B兩端的電壓：將電壓表調零，選擇0～3V擋，示數如圖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應先置于____端.

③要使輸出電壓U變大，滑片P應向________端滑動.

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

例1[解析]①據十分之一估讀法，應該為1.30V；

②接通電路前，應該使滑片置于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電阻，則當滑片滑至B端時，電路就會短路，電源被燒毀。

總結：本題中，定值電阻起到保護電源的作用.為了防止操作不當損壞儀器，往往加一定值電阻，保護儀器，加一定值電阻后，但不能影響測量的準確性。

二、改裝電表——即起到擴大量程的作用

利用串聯分壓，并聯分流的原理對電表進行改裝.定值電阻與電壓表串聯，擴大電壓表的測量量程；定值電阻與電流表并聯，擴大電流表的測量量程。

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

多用電表（僅可使用歐姆擋）；

一個電池組E（電動勢6V）；

一個滑動變阻器R（0～20Ω，額定電流1A）；

兩個相同的電流表G（內阻Rg=1000Ω，滿偏電流Ig=100μA）；

兩個標準電阻（R1=29000Ω，R2=0.1Ω）；

一個電鍵S、導線若干。

為了設計電路，先用多用電表的歐姆擋粗測未知電阻，采用“×10”擋，調零后測量該電阻，發現指針偏轉非常大，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）。

A.這個電阻阻值很小，估計只有幾歐姆

B.這個電阻阻值很大，估計有幾千歐姆

C.如需進一步測量可換“×1”擋，調零后測量

D.如需進一步測量可換“×1k”擋，調零后測量

例2解析①A、用多用電表的歐姆檔粗測未知電阻，采用“×10”擋，調零后測量該電阻，發現指針偏轉非常大，此時的刻度盤時數較小，故總阻值較小，故A正確。

B、由A分析知，B錯誤。

C、應改用小倍率檔位，選檔位后，重新歐姆調零進行測量，故C正確。

D、由C分析知，D錯誤。

故選：AC。

總結：本題中所給的電流表G，量程太小，不能測量電流，也不能測量電壓，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，定值電阻在實驗題中可以起到改裝電表的作用。

三、放大作用——即起到放大待測電阻的作用

擴大測量（I、U）的范圍（如測電源的電動勢和內阻時，由于電源內阻很小，可直接和電源串聯一個幾歐的電阻，使電表的讀數范圍擴大，減小測量誤差，同時起到保護電源和電表的作用）。

例3[2014·新課標全國卷Ⅰ]利用如圖（a）所示電路，可以測量電源的電動勢和內阻，所用的實驗器材有：

待測電源，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，內阻為RA=6.0Ω），開關S。

實驗步驟如下：

①將電阻箱阻值調到最大，閉合開關S；

②多次調節電阻箱，記下電流表的示數I和電阻值箱相應的阻值R；

③以1I為縱坐標，R為橫坐標，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表示電源的電動勢和內阻，則與R的關系式為___.

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

總結：本題中定值電阻的引入，起到了擴大測量范圍的作用，相當于放大了電源的內阻。

通過以上3個例題，我們能夠看到，在電學實驗中，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。定值電阻在電學實驗中扮演著各種各樣的角色，靈活地出現在電學實驗題中，只有我們善于分析總結，這種問題才能迎刃而解。