定值電阻在電學(xué)實(shí)驗(yàn)中的作用

【目標(biāo)要求】1.理解定值電阻在實(shí)驗(yàn)中的作用。2.在不同實(shí)驗(yàn)中會(huì)根據(jù)需要把定值電阻放在電路中合適的位

一、保護(hù)作用

L定值電阻有分壓或分流作用，可以起到保護(hù)電表的作用。

2.定值電阻與電源串聯(lián)，防止其他部分短路時(shí)，流過(guò)電路的電流過(guò)大，起保護(hù)電源的作用。

【例1】已知有如下器材，需用伏安法測(cè)定七的阻值（約為10k。），現(xiàn)有下列器材：

A.電壓表Vi（量程0~1V,內(nèi)阻約10kQ）

B.電壓表V2（量程0~10V,內(nèi)阻約100k。）

C.電流表Ai（量程0~1mA,內(nèi)阻約30Q）

D.電流表A2（量程0~0.6A,內(nèi)阻約0.05Q）

E.電源（電動(dòng)勢(shì)也約1.5V,額定電流0.5A,內(nèi)阻不計(jì)）

F.電源（電動(dòng)勢(shì)也約20V,額定電流2A,內(nèi)阻不計(jì)）

G.滑動(dòng)變阻器凡（阻值范圍0~10Q,額定電流2A）

H.滑動(dòng)變阻器&（阻值范圍0~10kQ,額定電流2A）

I.定值電阻&=50

J.定值電阻夫4=10。

K.開(kāi)關(guān)、導(dǎo)線若干

（1）為測(cè)量盡可能準(zhǔn)確且使電壓值從0開(kāi)始增大，電壓表選用，電流表選用，滑動(dòng)變

阻器選用，電源選用,定值電阻選用（均填器材前的字母代號(hào)）;

（2）在虛線框內(nèi)畫(huà)出測(cè)量尺阻值的實(shí)驗(yàn)電路圖;

（3）該同學(xué)選擇器材、連接電路和操作均正確，從實(shí)驗(yàn)原理上看，待測(cè)電阻測(cè)量值會(huì)（填“大

于”“小于”或“等于"）真實(shí)值。

答案（1）BCGFJ（2）見(jiàn)解析圖（3）大于

解析（1）R的阻值約為10kQ,若電源電動(dòng)勢(shì)為1.5V,

電路中最大電流為/m=—=—mA=0.15mA

Rx10

可知回路中電流過(guò)小，電流表偏轉(zhuǎn)較小，故電源應(yīng)選用電動(dòng)勢(shì)民約20V的電源，即F；

電壓表應(yīng)選用量程0-10V的電壓表，即B;

選用電動(dòng)勢(shì)E2約20V的電源，電路中最大電流為/m'=a=^mA=2mA

Rx10

為減小誤差，電流表應(yīng)選用量程0~1mA的電流表，即C；

為使電壓值從。開(kāi)始增大，滑動(dòng)變阻器采用分壓式接法，應(yīng)選用阻值較小的，即G；

為保護(hù)電表，定值電阻應(yīng)與滑動(dòng)變阻器串聯(lián)，根據(jù)分壓關(guān)系可得t/v=-^=10V

R定+Ri

可得R定=10C

故定值電阻選用尺4,即J。

（2）為使電壓值從。開(kāi)始增大，滑動(dòng)變阻器采用分壓式接法，尺的阻值遠(yuǎn)大于電流表的內(nèi)阻，電流表采用內(nèi)

接法，測(cè)量R邛且值的實(shí)驗(yàn)電路圖如圖所示。

（3）由于電流表的分壓作用，電壓表的示數(shù)大于待測(cè)電阻兩端的電壓，流過(guò)待測(cè)電阻的電流為準(zhǔn)確值，根據(jù)

歐姆定律，待測(cè)電阻測(cè)量值會(huì)大于真實(shí)值。

二、測(cè)量作用

已知電壓的定值電阻相當(dāng)于電流表，已知電流的定值電阻相當(dāng)于電壓表，主要有如圖所示兩種情況：

圖乙中電流表A2兩端的電壓=（11—，2）R。

【例2】某興趣小組根據(jù)以下器材想要精確測(cè)量電壓表V1的內(nèi)阻，該電壓表量程為3V,內(nèi)阻大約為2

kQ,除此以外提供的器材有：

A.電源E（電動(dòng)勢(shì)9V,內(nèi)阻忽略不計(jì)）

B.電壓表V2（量程15V,內(nèi)阻約為5kQ）

C.滑動(dòng)變阻器R（阻值范圍為0~10Q）

D.定值電阻尺2=5kQ

E.定值電阻&=500。

F.開(kāi)關(guān)一個(gè)，導(dǎo)線若干

(1)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中為了減小實(shí)驗(yàn)誤差，需多次測(cè)量且要求電表示數(shù)至少要達(dá)到量程的點(diǎn)則定值電阻應(yīng)該選.

(填器材前的字母代號(hào))；

(2)請(qǐng)?jiān)谔摼€框內(nèi)畫(huà)出實(shí)驗(yàn)電路圖;

(3)將電壓表Vi的示數(shù)記為5,將另一個(gè)電壓表的示數(shù)記為仿，將所選定值電阻的阻值記為R,在獲

得多組口、歷的值后建立直角坐標(biāo)系，繪制Ui—/圖像，擬合得到線性圖像的斜率為左，則電壓表

Vi的內(nèi)阻為(用左和R表示)。

答案(1)D(2)見(jiàn)解析圖(3法

解析(1)要測(cè)量電壓表Vi的內(nèi)阻，該電壓表量程為3V,內(nèi)阻大約為2k。，由于器材中沒(méi)有電流表，所

以可以用定值電阻與V1串聯(lián)，將量程更大的電壓表V2與它們并聯(lián)，為了使電表示數(shù)至少要達(dá)到量程的1

定值電阻應(yīng)該選昭,即選D。

(2)由于滑動(dòng)變阻器阻值遠(yuǎn)小于待測(cè)電壓表內(nèi)阻，則滑動(dòng)變阻器應(yīng)采用分壓式接法，實(shí)驗(yàn)電路圖如圖所示

(3)根據(jù)歐姆定律可得。2=會(huì)(尺/1+用

整理可得

可知U1一無(wú)圖像的斜率為z=—4

解得電壓表vi的內(nèi)阻為Rvi=a。

l-k

三、擴(kuò)大作用

(1)測(cè)量電路中電壓或電流較大，而實(shí)驗(yàn)所提供的⑦、?量程較小，可通過(guò)串聯(lián)或并聯(lián)定值電阻擴(kuò)大電表的

量程。

(2)當(dāng)待測(cè)電阻過(guò)小時(shí)，可串聯(lián)定值電阻用來(lái)擴(kuò)大待測(cè)量，從而減小測(cè)量誤差。

①若待測(cè)電阻尺阻值較小，與幾串聯(lián)定值電阻R),所測(cè)量值為尺+R)；

②若待測(cè)電源的內(nèi)阻r較小，則與電源串聯(lián)定值電阻Ro,可使?示數(shù)有較大的變化范圍，電源內(nèi)阻r=|箸|

—Ro。

【例31某物理學(xué)習(xí)小組利用如圖甲所示電路來(lái)測(cè)定電源E的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻。

E為待測(cè)電源：電動(dòng)勢(shì)為3~6V,內(nèi)電阻較小

A為電流表：量程為0~0.6A

區(qū)為滑動(dòng)變阻器

Ro為5.00的定值電阻

靈敏電流計(jì)G：滿偏電流/g=1.0mA,內(nèi)阻Rg=2.0kQ

電阻箱Ri：最大阻值9999.90

S為開(kāi)關(guān)

(1)將靈敏電流計(jì)G和電阻箱氐連接改裝成量程為6V的電壓表，在圖甲虛線框中應(yīng)將G表與電阻箱—

(填“串”或“并”)聯(lián)；并將電阻箱阻值調(diào)整為Qo

(2)閉合開(kāi)關(guān)S前，將尺的滑片滑至最(填“左”或“右”)端。閉合開(kāi)關(guān)S,將滑動(dòng)變阻器滑

片從初始位置滑向另一端的過(guò)程中，小組同學(xué)發(fā)現(xiàn)開(kāi)始電流表示數(shù)變化很小，當(dāng)滑片即將滑至另一端

點(diǎn)時(shí)電流表示數(shù)突然變大超過(guò)量程，造成這樣的原因可能是。

A.滑動(dòng)變阻器最大阻值太小

B.滑動(dòng)變阻器最大阻值太大

C.電流表A量程太小

D.電流表A量程太大

(3)更換適當(dāng)?shù)幕瑒?dòng)變阻器后，正確實(shí)驗(yàn)得到多組電流表A示數(shù)人及對(duì)應(yīng)的靈敏電流計(jì)G的示數(shù)上如下

表：

次數(shù)123456

h/A0.100.200.300.400.500.60

lo/mA0.790.680.560.450.350.24

根據(jù)表中數(shù)據(jù)在圖乙上描點(diǎn)，繪制72—11關(guān)系圖線。

(4)根據(jù)繪制上一/1關(guān)系圖線，求得電源E的電動(dòng)勢(shì)為V,內(nèi)電阻為。(均保留2位有

效數(shù)字)。

(5)寫(xiě)出一條該實(shí)驗(yàn)中定值電阻R在電路中的作用：0

答案⑴串4000.0(2)右B(3)見(jiàn)解析圖(4)5.41.6(5)增大“一八圖線的斜率絕對(duì)值，減小測(cè)量

誤差

解析(1)將靈敏電流計(jì)G和電阻箱尺連接改裝成量程為6V的電壓表，在題圖甲虛線框中應(yīng)將G表與電

阻箱串聯(lián)，并將電阻箱阻值調(diào)整為

7?i=--/?=4000.0Q

zgg

(2)閉合開(kāi)關(guān)S前，將R的滑片滑至最右端以保護(hù)電路。當(dāng)滑動(dòng)變阻器最大阻值太大時(shí)，會(huì)出現(xiàn)“將滑動(dòng)變

阻器滑片從初始位置滑向另一端的過(guò)程中，電流表示數(shù)變化很小，當(dāng)滑片即將滑至另一端點(diǎn)時(shí)電流表示數(shù)

突然變大超過(guò)量程”的現(xiàn)象。

(3)根據(jù)要求描點(diǎn)作直線，如圖所示

/2/mA

(4)由于，2遠(yuǎn)小于八，可認(rèn)為/1為干路電流，根據(jù)閉合電路歐姆定律可得

E=I2(Rs+Ri)+h(Ro+f)

可得/2=一笑L/1+泠一

Rg+R]Rg+R]

根據(jù)h-h圖像可得^^=0.9mA,典;=@9-O：?XIO-3

7?CTIR]/VCTIR]0.6

解得電動(dòng)勢(shì)為E=5.4V

內(nèi)電阻為r=1.6Q

(5)定值電阻R)在電路中的作用主要是增大/2一11圖線的斜率絕對(duì)值，減小測(cè)量誤差。

跟蹤訓(xùn)練

1.某同學(xué)欲測(cè)量某電熱絲的電阻率"。

⑴用多用電表粗測(cè)該電熱絲R的電阻值：多用電表選擇開(kāi)關(guān)旋至“義100”擋，并進(jìn)行歐姆調(diào)零，將

紅、黑表筆連接到電熱絲兩端，多用電表指針位置如圖(a)所示，此時(shí)讀數(shù)為Qo

(2)用螺旋測(cè)微器測(cè)量電熱絲不同位置的直徑，某次測(cè)量的示數(shù)如圖(b)所示，該讀數(shù)為1=—mm。

多次測(cè)量后，得到直徑的平均值恰好與d相等。

(3)為精確測(cè)量該電熱絲的電阻&,設(shè)計(jì)了如圖(c)所示的實(shí)驗(yàn)電路圖?，F(xiàn)有實(shí)驗(yàn)器材：

電池組E,電動(dòng)勢(shì)為15V,內(nèi)阻忽略不計(jì)；

電壓表V(量程為3V,內(nèi)阻為Rv=3kQ)；

電流表A(量程為12mA,內(nèi)阻比較小)；

定值電阻&(阻值可選用3kQ和9kQ)；

滑動(dòng)變阻器R,最大阻值為50Q；

開(kāi)關(guān)、導(dǎo)線若干。

①要求電熱絲兩端的電壓可在072V的范圍內(nèi)連續(xù)可調(diào)，應(yīng)選用阻值為(填“3kO”或“9

kQ")的定值電阻治；

②閉合開(kāi)關(guān)S,調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器R,使電壓表V和電流表A的示數(shù)盡量大些，讀出此時(shí)電壓表V和電

流表A的示數(shù)分別為U、I,則該電熱絲電阻的表達(dá)式為兄=(用U、/、Ro、Rv表示，不得直

接用數(shù)值表示)；

③多次測(cè)量得到電熱絲的電阻R*的平均值，計(jì)算得出電熱絲的電阻率。

答案(1)1500(2)0,640(3)①9k。②u(Rv+R。)

IRy-U

解析(1)多用電表選擇開(kāi)關(guān)旋至“X100”擋，指針指向15刻度，則讀數(shù)為1500Qo

(2)螺旋測(cè)微器的精確度為0.01mm,讀數(shù)為0.5mm+14.0X0.01mm=0.640mm

⑶①實(shí)驗(yàn)要求電熱絲兩端的電壓可在。?12V的范圍內(nèi)連續(xù)可調(diào)，需要將電壓表改裝成量程至少為12V的

電壓表，

則Ro=￥kC—3kC=9kO

即定值電阻選用9kQ0

U(Ro+Rv)

②根據(jù)歐姆定律有/或+方

解得&=U(Rv+Ro)

IRV-U

2.某同學(xué)要測(cè)量某電壓表的內(nèi)阻，可利用的實(shí)驗(yàn)器材有:

A.待測(cè)電壓表Vi(量程為3V,內(nèi)阻不到2kQ)；

B.標(biāo)準(zhǔn)電壓表V2(量程為6V,內(nèi)阻約為3k。)；

C.電源￡■(電動(dòng)勢(shì)為6V,內(nèi)阻很小)；

D.滑動(dòng)變阻器R(最大阻值為10Q)；

E.定值電阻Ro(阻值為3k。)；

F.開(kāi)關(guān)S,導(dǎo)線若干。

(1)請(qǐng)根據(jù)實(shí)驗(yàn)電路圖甲補(bǔ)全如圖乙所示的實(shí)物連線。

甲乙

(2)當(dāng)待測(cè)電壓表Vi的示數(shù)為Ui時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)電壓表V2的示數(shù)為3，改變滑動(dòng)變阻器滑片位置，經(jīng)過(guò)多

次測(cè)量，得到多組口、仿的數(shù)值，以為縱坐標(biāo)，Ui為橫坐標(biāo)，畫(huà)出的上一5圖像是斜率為3的直

線，則待測(cè)電壓表Vi的內(nèi)阻Rv=Qo

(3)把待測(cè)電壓表Vi改裝成量程為15V的電壓表，需要(填“串”或“并”)聯(lián)一個(gè)阻值R=_

。的定值電阻。

(4)把改裝后的電壓表跟標(biāo)準(zhǔn)電壓表進(jìn)行校對(duì)，發(fā)現(xiàn)改裝后的電壓表示數(shù)總是比標(biāo)準(zhǔn)電壓表示數(shù)大，說(shuō)

明在改裝電壓表時(shí)選用的定值電阻的阻值_______(填“偏大”或“偏小”)。

答案⑴見(jiàn)解析圖(2)1500(3)串6000(4)偏小

解析(1)根據(jù)滑動(dòng)變阻器的分壓式接法，結(jié)合實(shí)驗(yàn)電路圖甲補(bǔ)全實(shí)物連線，如圖

(2)由電路圖，結(jié)合歐姆定律可知

C/2=t/i+—/?o=(l+—)C/i

以。2為縱坐標(biāo)，口為橫坐標(biāo)，畫(huà)出的02—口圖像是斜率為

k=1+—=3

Rv

解得待測(cè)電壓表V1的內(nèi)阻Rv=1500Q

(3)根據(jù)串聯(lián)分壓的關(guān)系，可知把待測(cè)電壓表V1改裝成量程為15V的電壓表需要串聯(lián)的定值電阻阻值為

R,=￡l￡gR曰*i500Q=6000Q

%3

(4)改裝的電壓表與標(biāo)準(zhǔn)電壓表進(jìn)行校對(duì)，兩表是并聯(lián)連接，發(fā)現(xiàn)改裝后的電壓表讀數(shù)總是比標(biāo)準(zhǔn)電壓表示

數(shù)大，說(shuō)明改裝后的電壓表通過(guò)的電流偏大，根據(jù)并聯(lián)電路電流的分配與電阻成反比可知，改裝表串聯(lián)的

定值電阻阻值偏小。

3.太陽(yáng)能電池，是一種利用太陽(yáng)光直接發(fā)電的光電半導(dǎo)體薄片，又稱為“太陽(yáng)能芯片”或“光電池”，

主要通過(guò)光電效應(yīng)或者光化學(xué)效應(yīng)直接把光能轉(zhuǎn)化成電能。某同學(xué)要測(cè)量光電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻，根

據(jù)實(shí)驗(yàn)室提供的器材，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案。

①光電池(電動(dòng)勢(shì)約為6.0V,內(nèi)阻約為1Q)

②電壓表V(量程15V,內(nèi)阻心約為10k。)

③電流表G(量程1mA,內(nèi)阻RG=20Q)

④電流表A(量程3A,內(nèi)阻約為0.50)

⑤滑動(dòng)變阻器2?i(O~2OQ)

⑥滑動(dòng)變阻器尺2(0~500Q)

⑦電阻箱RM(0~9