電學(xué)實驗中定值電阻的兩個作用

◇ 李 俊

在電學(xué)實驗題中，測量通過待測電阻的電流和待測電阻兩端的電壓有時不一定選擇電流表和電壓表，在特定的條件下，定值電阻可當電流表或者電壓表使用．在近幾年電學(xué)實驗題目中，經(jīng)常考查不變目的變裝置的題目，定值電阻在這類題目中扮演著重要的角色．

1 定值電阻當電流表使用

要測量通過待測電阻的電流，可以運用轉(zhuǎn)換法，通過測量與待測電阻串聯(lián)電阻的電流，從而巧妙地避開電流表．該類問題不僅考查了學(xué)生的實驗?zāi)芰Γ铱疾榱似浞治鼍C合能力．

例1一個課外物理學(xué)習(xí)小組準備測量電阻Rx的阻值，該小組設(shè)計的實驗電路如圖1-甲所示．在實驗電路圖中用到了一個標準電阻，其阻值為R0＝20．0Ω；電壓表○V可以看成是理想電表．E是電源，R是滑動變阻器，S1是單刀開關(guān)，S2是單刀雙擲開關(guān)．下面是該實驗小組進行實驗的步驟:

(1)根據(jù)預(yù)先設(shè)計好的電路圖(圖1-甲)來連接實物(圖1-乙)；

圖1

(2)調(diào)節(jié)滑動變阻器滑片到某個合適的位置，閉合開關(guān)S1；

(3)把開關(guān)S2打到1位置，記錄下電壓表的讀數(shù)U1，再將開關(guān)S2擲于2，記錄此時電壓表的示數(shù)U2；

(5)重復(fù)(3)步驟，測得表1數(shù)據(jù)；

表1

圖2

(1)按照電路連接實物圖如圖2．

(4)電壓表為理想電壓表，故在滑動變阻器滑片位置不變時，將開關(guān)S2擲于1端或者2端，R0和Rx兩端的總電壓不變，故通過R0的電流也是通過Rx的電流，加在Rx兩端的電壓為U2－U1，故

2 定值電阻當電壓表使用

由于高考經(jīng)常變通定值電阻的作用，因此在各地市、各名校的模擬試題中經(jīng)常考查這類題目，下面是一道定值電阻當電壓表使用的題目．

例2一位同學(xué)想設(shè)計電路測量電流表G1的內(nèi)阻(量程0～100mA，它的內(nèi)阻大約為50Ω)，該同學(xué)實物連接如圖3所示．

圖3

(1)可以選用的實驗器材如下:

A．量程為0～500mA的電流表；

B．量程為0～200mA的電流表；

C．可變電阻范圍為0～10Ω的滑動變阻器；

D．可變電阻范圍為0～1000Ω的滑動變阻器；

E．阻值R0＝50Ω的定值電阻．

此外，還有開關(guān)、導(dǎo)線和電源．

(2)該同學(xué)的具體實驗如下:

①閉合開關(guān)，將滑動變阻器的滑片移至一個適合的位置，分別記錄下電流表○G1和電流表○G2的示數(shù)為I1和I2；

②不斷改變滑動變阻器滑片的位置，記錄多組○G1和○G2的示數(shù)；

③根據(jù)實驗記錄的數(shù)據(jù)作出I1-I2圖線，I1作為縱坐標，I2作為橫坐標．

圖4

根據(jù)這位同學(xué)的實驗電路和實驗操作步驟，用r表示電流表○G1的內(nèi)阻阻值，那么I1隨I2變化的函數(shù)關(guān)系式是如果作出來的I1-I2圖線正好是一條直線，并通過坐標原點，如圖4，它的斜率為k，那么電流表○G1的內(nèi)阻都使用題目中所給出的物理量的符號來表示)．

(1)從實物連接圖中可以判斷出該同學(xué)采用的測量電流表內(nèi)阻的方法是比較法，電流表○G1可以測量的最大電流是100 mA，和它并聯(lián)的電阻R0的阻值和它相差不多，那么通過該并聯(lián)電路的最大電流大約是200mA，所以電流表選B．由于滑動變阻器采用的是分壓式連接方法，因而選擇總阻值較小的滑動變阻器，即C．

(2)由并聯(lián)電路中支路電壓相等這個規(guī)律可知，定值電阻R0是作為電壓表來使用的，可以得到(I2－I1)R0＝I1r，解方程得可 見I1、I2之間為正比例關(guān)系，其斜率為可 以 求 出的內(nèi)阻

解答物理電學(xué)實驗題，最關(guān)鍵的是要弄懂物理實驗原理，本文給出的定值電阻的兩個作用在實驗中至關(guān)重要．