微點突破7定值電阻在電學實驗中的作用

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

一、保護作用

1.定值電阻有分壓或分流作用，可以起到保護電表的作用。

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

【例1】已知有如下器材，需用伏安法測定4的阻值（約為10kC）,現(xiàn)有下列器材：

A.電壓表Vi（量程0~1V,內(nèi)阻約10kC）

B.電壓表V2（量程0~10V,內(nèi)阻約lOOkC）

C.電流表Ai（量程（）~1mA,內(nèi)阻約30C）

D.電流表Az（量程0~0.6A,內(nèi)阻約0.05C）

E.電源（電動勢已約1.5V,額定也流0.5A,內(nèi)阻不計）

F.電源（電動勢E2約20V,額定電流2A,內(nèi)阻不計）

G.滑動變阻器R（阻值范圍0?10C,額定電流2A）

H.滑動變阻器4（阻值范圍0~10kd額定電流2A）

I.定值電阻R3=5C

J.定值電阻/?4=10C

K.開關、導線若干

（1）為則量盡可能準確且使電壓值從（）開始增大，電壓表選用，電流表選用,滑動變

阻器選用,電源選用,定值電阻選用（均填器材前的字母代號上

于”“小于”或“等于"）真實值。

二、測量作用

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

圖乙中電流表A?兩端的電壓u2aR。

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

kC,除此以外提供的器材有:

A.電源h：(電動勢9V,內(nèi)阻忽略不計)

B.電壓表V?(量程15V,內(nèi)阻約為5kC)

C.滑動變阻器R(阻值范圍為0~10C)

D.定值電阻R2=5k。

E.定值電阻R3=500C

F.開關一個，導線若干

(1)實驗過程中為了減小實驗誤差，需多次測量口，要求中，表示數(shù)至少要達到量程的3則定侑電阻應該詵

3

(填器材前的字母代號);

(2)請在虛線框內(nèi)畫出實驗電路圖;

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

得多組3、S的值后建立直角坐標系，繪制U-S圖像，擬合得到線性圖像的斜率為A,則電壓表

Vi的內(nèi)阻為(用々和R表示)。

三、擴大作用

(1)測量電路中電壓或電流較大，而實驗所提供的?、④量程較小，可通過串聯(lián)或并聯(lián)定值電阻擴大電表的

量程。

(2)當待測電阻過小時，可串聯(lián)定值電阻用來擴大待測量，從而減小測量誤差。

①若待測電阻凡阻值較小，與七串聯(lián)定值電阻R,所測量值為&+Ro；

②若待測電源的內(nèi)阻廠較小，則與電源串聯(lián)定值電阻R),可使①示數(shù)有較大的變化范圍，電源內(nèi)阻，=|詈|

—Ro。

【例3】某物理學習小組利用如圖甲所示電路來測定電源E的電動勢和內(nèi)電阻。

E為待測電源：電動勢為3?6V,內(nèi)電阻較小

A為電流表：量程為0~0.6A

R為滑動變阻器

R)為5.0C的定值電阻

靈敏電流計G：滿偏電流/g=1.0mA,內(nèi)阻Rg=2.0kC

電阻箱R：最大阻值9999.9。

S為開關

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

(填“串”或“并”)聯(lián)；并將電阻箱阻值調(diào)整為C。

(2)閉合開關S前，將R的滑片滑至最(填“左”或“右”)端。閉合開關S,將滑動變阻器滑

片從初始位置'滑向另一端的過程中，小組I可學發(fā)現(xiàn)開始電流表示數(shù)變化很小，當滑片即將滑至另一端

點時電流表示數(shù)突然變大超過量程，造成這樣的原因可能是。

A.滑動變阻器最大阻值太小

B.滑動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?shù)幕瑒幼冏杵骱?，正確實驗得到多組電流表A示數(shù)人及對應的靈敏電流計G的示數(shù)上如下

表：

次數(shù)123456

/i/A0.100.200.300.400.500.60

"mA0.790.680.560.45().350.24

根據(jù)表中數(shù)據(jù)在圖乙上描點，繪制/2一/1關系圖線。

(4)根據(jù)繪制/2—八關系圖線，C(均保留2位有

效數(shù)字)。

(5)寫出一條該實驗中定值電阻R)在電路中的作用:

跟蹤訓練?

I.某同學欲測量某電熱絲的電阻率P。

\

」

I二￡

q

j

一0

一

/一

(C)

(1)用多用電表粗測該電熱絲&的電阻值：多用電表選擇開關旋至“X100”擋，并進行歐姆調(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⑶所示，此時讀數(shù)為C。

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

mm。多次測量后，得到直徑的平均值恰好與d相等。

(3)為精確測量該電熱絲的電阻R，.，設計了如圖(c)所示的實驗電路圖。現(xiàn)有實驗器材:

電池組E,電動勢為15V,內(nèi)阻忽略不計；

電壓表V(量程為3V,內(nèi)阻為R~=3kQ)：

電流表A(量程為12mA，內(nèi)阻比較小)：

定值電阻Ro（阻值可選用3kC和9kQ）；

滑動變限器R,最人限值為50Q；

開關、導線若干。

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)，應選用阻值為（填“3kC”或“9

kC"）的定值電阻R）;

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

流表A的示數(shù)分別為U、/,則該電熱絲電阻的表達式為&=（用U、/、吊）、Rv

表示，不得直接用數(shù)值表示）；

③多次測量得到電熱絲的電阻R、均平均值，計算得出電熱絲的電阻率。

2.某同學要測量某電壓表的內(nèi)阻，可利用的實驗器材有：

A.待測電壓表V］（量程為3V,內(nèi)阻不到2kC）；

B.標準電壓表％（量程為6V,內(nèi)阻約為3kQ）；

C.電源E（電動勢為6V,內(nèi)阻很?。?；

D.滑動變阻器式（最大阻值為10。）；

E.定值電阻Ro（阻值為3kC）；

F.開關S,導線若干。

（1）請根據(jù)實驗電路圖甲補全如圖乙所示的實物連線。

甲乙

⑵當待測電壓表VI的示數(shù)為■時，標準電壓表％的示數(shù)為S,改變滑動變阻器滑片位置，經(jīng)過多

次測量，得到多組U|、S的數(shù)值，以S為縱坐標，U為橫坐標，畫出的圖像是斜率為3的直

線，則待測電壓表Vi的內(nèi)阻&=C。

⑶把待測電壓表Vi改裝成量程為15V的電壓表，需要（填“串”或“并”）聯(lián)一個阻值*=_

Q的定值電阻。

（4）把改裝后的電壓表跟標準電壓表進行校對，發(fā)現(xiàn)改裝后的電壓表示數(shù)總是比標準電壓表示數(shù)大，說

明在改裝電壓表時選用的定值電阻的阻值（填“偏大”或“偏小”）。

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

池”，主要通過光電效應或者光化學效應直接把光能轉化成電能。某同學要測量光電池的電動勢和內(nèi)

阻，根據(jù)實驗室提供的器材，設計實驗方案。

①光電池（電動勢約為6.0V,內(nèi)阻約為1C）

②電壓表V（量程15V,內(nèi)阻Rv約為10kQ）

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0.5。）

⑤滑動變阻器R（0~20C）

⑥滑動變阻器R2（O~5OOC）

⑦電阻箱RM（0~9999.9C）

⑧定值電阻Ro=lC

⑨開關S和導線若干

（1）因電壓表V的量程太大，現(xiàn)將電流表G改裝成量程為6V的電壓表，電阻箱的阻值需要調(diào)至RM=_

（2）為了準確測出電池組的電動勢和內(nèi)阻，設計電路如圖甲所示，實驗中應選用的滑動變阻器是

（填寫器材前的編號）。

⑶該司學利用上述實驗原理圖測得相關數(shù)據(jù)，并作出相應的;一5圖像如圖乙所示，根據(jù)圖像可求出光

電池的電動勢E=V,光電池的內(nèi)阻r=。（結果均保留三位有效數(shù)字）。

答案精析

例1(1)BCGFJ(2)見解析圖(3)大于

解析(1)R的阻值約為10kC,若電源電動勢為1.5V,

電路中最大電流為

=^7mA=0.15mA

1v

可知回路中電流過小，電流表偏轉較小，故電源應選用電動勢E2約20V的電源，即F；

電壓表應選用量程0~10V的電壓表，即B;

選用電動勢E2約20V的電源，電路中最大電流為An-^=^mA=2mA

RX1°

為減小誤差，電流表應選用量程0~1mA的電流表，即C；

為使電壓值從0開始增大，滑動變阻器采用分壓式接法，應選用阻值較小的，即G;

為保護電表，定值電阻應與滑動變阻器串聯(lián)，根據(jù)分壓關系可得4=儼9=10V

R定十Ri

可得R定=10。

故定值電阻選用入，即J。

(2)為使電壓值從。開始增大，滑動變阻器采用分壓式接法，R的阻值遠大于電流表的內(nèi)阻，電流表采用內(nèi)

接法，測量&阻值的實驗電路圖如圖所示。

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

歐姆定律，待測電阻測量值會大于真實值。

例2(1)D(2)見解析圖⑶胃

解析(1)要測量電壓表Vi的內(nèi)阻，該電壓表量程為3V,內(nèi)阻大約為2kC,由于器材中沒有電流表，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)至少要達到量程的?，

定值電阻應該選Ri,即選D。

(2)由于滑動變阻器阻值遠小于待測電壓表內(nèi)阻，則滑動變阻器應采用分壓式接法，實驗電路圖如圖所示

(3)根據(jù)歐姆定律可得5=獸(Rvi-R)

RV1

整理可得口=一2一5

可知Ui?圖像的斜率為仁品

解得電壓表Vi的內(nèi)阻為心”=￡。

例3⑴串4000.0⑵右B

(3)見解析圖(4)5.41.6(5)增大，2—八圖線的斜率絕對值，減小測量誤差

解析(1)將靈敏電流計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將G表與電

阻箱串聯(lián)，并將電阻箱阻值調(diào)整為

尺=3—8=4000.0Q

(2)閉合開關S前，將R的滑片滑至最右端以保護電路。當滑動變阻器最大阻值太大時，會出現(xiàn)“將滑動變

阻器滑片從初始位置滑向另一端的過程中，電流表示數(shù)變化很小，當滑片即將滑至另一端點時電流表示數(shù)

突然變大超過量程”的現(xiàn)象。

(3)根據(jù)要求描點作直線，如圖所示

(4)由于人遠小于A,可認為人為干路電流，根據(jù)閉合電路歐姆定律可得

E=/2[Rg+R)+/i(Ro+r)

可得/2=—第4+七

Rg+R1Rg+/?i

根據(jù),2—八圖像可得^^=0.9mA,石二=99-。魯1。7

Rg+%Rg+/?i0.6

解得電動勢為E=5.4V

內(nèi)電阻為r=1.6Q

⑸定值電阻R。在電路中的作用主要是增大，2—八圖線的斜率絕對值，減小測量誤差。

跟蹤訓練

1.(1)1500(2)0.640⑶①9kQ②韁/ny即—1/

解析(1)多用電表選擇開關旋至“X100”擋，指針指向15刻度，則讀數(shù)為I500Qo

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

(3)①實驗要求電熱絲兩端的電壓可在072V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，

則凡=竽kC-3kC=9kC

3

即定值電阻選用9kC。

U(Ro+Rv)

②根據(jù)歐姆定律有/="+Rv

?vRx

解得&=u(/?v+Ro)

1RV-U

2.⑴見