论文部分内容阅读
在高中电学实验教学中，经常会遇到定值电阻选用问题。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，笔者对定值电阻在高中电学实验的教学作一总结。
一、保护电学仪器
在实验操作中，为了防止操作不当损坏仪器，往往加一定值电阻，保护仪器。同时，加一定值电阻后，不能影响测量要求。一般而言，对某仪器进行保护时，应当与其串联在一起。
例1 现有一电池，其电动势E约为9V，内阻r在35～55Ω范围内，最大允许为50mA.为测定这个电池的电动势和内阻，某同学利用如图甲所示的电路进行实验.图中电压表的内电阻很大，对电路的影响可以不计；R为电阻箱，阻值范围为0～9999Ω； R0为保护电阻.
（1）实验室备有的定值电阻R0有以下几种规格，本实验应选用____________
A.10Ω，2.5W B.50Ω，1.0W C.150Ω，1.0W D.1500Ω，1.0W
（2）根据实验要求，画出其电路图.
解析（1）在对电阻箱进行调节时，如将其电阻值调节过小或到零，电路中的电流 大于电池所允许的最大电流，电池容易烧坏。在这个过程中，电压表不会损坏。因此定值电阻是保护电池的。由 ，可得R0=125Ω，所以R0电阻不小于125Ω， D选项定值电阻的所允许的最大电流很小，所以选择C。
（2） 如图1所示
二、改装电表
在实验中，由于电表的量程不符合测量要求，需要改装成新的电表，这需要定值电阻。电流表与定值电阻并联，可改装成较大量程的电流表；电流表与定值电阻串联，可改装成电压表；电压表与定值电阻串联，可改装成较大量程的电压表等。电表进行改装时，需知道电表和定值电阻的阻值。
例2在测定一节干电池的电动势和内阻的实验中，备有下列器材（ ）
A.干电池（电动势约为1.5V，内阻小于1.5Ω）B.开关、导线若干
C.电压表（0～15V，内阻约为104Ω） D.电流表A1（0～2mA，内阻10Ω） E.电流表A2（0～0.6A，内阻约为0.1Ω） F.滑动变阻器R1（0～20Ω，10A） G.滑动变阻器R2（0～100Ω，1A） H.定值电阻R3=990Ω
（1）为方便且能较准确地进行测量，应选用滑动变阻器________（填写序号）；
（2）画出利用本题提供的器材所设计的测量电池电动势和内阻的实验电路原理图；
解析（1）由于滑动变阻器调节内阻小于1.5Ω电池的电流，所以滑动变阻器选择E。
（2）本实验电压表的量程远大于电池的电动势，无法精确测量电压值，所以需要一个新的电压表。通过电流表A1 与定值电阻R3=990Ω串联，可改装成量程为2V的电压表。电路图如图2
例3 有一个小灯泡上标有“4.8V 2W”的字样，现在测定小灯泡在不同电压下的电功率。有下列器材可供选用：
A.电压表V1（0～3V，内阻3kΩ） B.电压表V2（0～15V，内阻15kΩ）
C.电流表A（0～0.6A，内阻约1Ω） D.定值电阻R1=3kΩ
E.定值电阻R2=15kΩ F.滑动变阻器R（10Ω，2A）
G.学生电源（直流6V，内阻不计）H.开关、导线若干
（1）实验中所用电压表应选用 ，定值电阻应选用 （均用序号字母填写）；
（2）为尽量减小实验误差，并要求测量值从零开始多取几组数据，请画出满足实验要求的电路图；
解析（1）小灯泡的额定电压为4.8V，电压表V1量程过小，电压表V2的量程太大，其测量的精度低，所以选用定值电阻R1与电压表V1串联，改装成量程为6V的电压表，符合测量要求。所以电压表选用A，定值电阻应选用D。
（2）为了尽量减小实验误差，电流表采用外接法连接；为了测量值从零开始多取几组数据，滑动变阻器采用分压式。电路图如图3
三、放大作用
在某些电路中，由于电表的量程偏大，测量值达不到电表的量程值的三分之一以上，测量误差较大。通过已知阻值的定值电阻与待测电阻串联或并联，放大测量值，使测量值达到电表所准确测量的范围值。
例3用以下器材测量待测电阻 的阻值：
A.待测电阻 （阻值约为10Ω） B.电源E（电动势约为15V，内阻小）
C.电压表V（0～15V，内阻约5kΩ） D.电流表（0～0.6A，内阻约1Ω）
E.定值电阻（ =10Ω） F.滑动变阻器R（最大阻值为10Ω）
G.单刀单掷开关S、导线若干.
（1）画出测量电阻 的电路图
（2）若某次测量中电流表A的示数为I，电压表V的示数为V，则由已知量和测得量表示 的表达式为 =
解析（1） 由于电流表的量程为0.6A，待测电阻 的最大电压约为6V，此值约为电压表量程值的三分之一，所以电压表测量准确度不高。定值电阻 与待测电阻 串联后，其两端电压最大约为12V，这样电压表测量较准确。由于电压表的内阻远大于20Ω，电流表采用外接法连接。用阻值为10Ω的滑动变阻器调节20Ω用电器的电流，滑动变阻器应采用分压式连接。电路图如图4所示。
⑵
四、充当电表
已知通过定值电阻的电流时，定值电阻的两端电压就可以确定；已知定值电阻的两端电压时，通过定值电阻的电流就可以知道。因此借助定值电阻，可以得到相应的电流值或电压值，这样定值电阻可以充当电表使用。
例3某同学要测量一电压表V1的内阻.提供的器材有：
A.电压表V1（0～3V，内阻约2kΩ） B.电压表V2（0～15V，内阻约5kΩ）
C.直流电源E（电动势约16V，内阻不计） D. 定值电阻（R=8.0kΩ）
E.滑动变阻器R（最大阻值为20Ω，额定电流为1A） F.开关S及导线若干
该同学设计了实验测量电路，通过改变滑动变阻器R的值，测量多组电压表V1的读数U1和电压表V2的读数U2，最终求出电压表V1的内阻。
（1）请画出测量电压表V1内阻的电路图
（2）若某次测量中电压表V1的示数为2.00V，电压表V2的示数为10.0V，则由已知量和测得量可得电压表V1的内阻RV=
解析（1）最大阻值为20Ω的滑动变阻器R调节内阻约2kΩ的电压表V1的电流，滑动变阻器应采用分压式连接。电路中有两个电压表，缺少电流表，通过定值电阻与两个电压表连接，获得电流值。电路图如图5所示
（2）RV= 2.0KΩ
一、保护电学仪器
在实验操作中，为了防止操作不当损坏仪器，往往加一定值电阻，保护仪器。同时，加一定值电阻后，不能影响测量要求。一般而言，对某仪器进行保护时，应当与其串联在一起。
例1 现有一电池，其电动势E约为9V，内阻r在35～55Ω范围内，最大允许为50mA.为测定这个电池的电动势和内阻，某同学利用如图甲所示的电路进行实验.图中电压表的内电阻很大，对电路的影响可以不计；R为电阻箱，阻值范围为0～9999Ω； R0为保护电阻.
（1）实验室备有的定值电阻R0有以下几种规格，本实验应选用____________
A.10Ω，2.5W B.50Ω，1.0W C.150Ω，1.0W D.1500Ω，1.0W
（2）根据实验要求，画出其电路图.
解析（1）在对电阻箱进行调节时，如将其电阻值调节过小或到零，电路中的电流 大于电池所允许的最大电流，电池容易烧坏。在这个过程中，电压表不会损坏。因此定值电阻是保护电池的。由 ，可得R0=125Ω，所以R0电阻不小于125Ω， D选项定值电阻的所允许的最大电流很小，所以选择C。
（2） 如图1所示
二、改装电表
在实验中，由于电表的量程不符合测量要求，需要改装成新的电表，这需要定值电阻。电流表与定值电阻并联，可改装成较大量程的电流表；电流表与定值电阻串联，可改装成电压表；电压表与定值电阻串联，可改装成较大量程的电压表等。电表进行改装时，需知道电表和定值电阻的阻值。
例2在测定一节干电池的电动势和内阻的实验中，备有下列器材（ ）
A.干电池（电动势约为1.5V，内阻小于1.5Ω）B.开关、导线若干
C.电压表（0～15V，内阻约为104Ω） D.电流表A1（0～2mA，内阻10Ω） E.电流表A2（0～0.6A，内阻约为0.1Ω） F.滑动变阻器R1（0～20Ω，10A） G.滑动变阻器R2（0～100Ω，1A） H.定值电阻R3=990Ω
（1）为方便且能较准确地进行测量，应选用滑动变阻器________（填写序号）；
（2）画出利用本题提供的器材所设计的测量电池电动势和内阻的实验电路原理图；
解析（1）由于滑动变阻器调节内阻小于1.5Ω电池的电流，所以滑动变阻器选择E。
（2）本实验电压表的量程远大于电池的电动势，无法精确测量电压值，所以需要一个新的电压表。通过电流表A1 与定值电阻R3=990Ω串联，可改装成量程为2V的电压表。电路图如图2
例3 有一个小灯泡上标有“4.8V 2W”的字样，现在测定小灯泡在不同电压下的电功率。有下列器材可供选用：
A.电压表V1（0～3V，内阻3kΩ） B.电压表V2（0～15V，内阻15kΩ）
C.电流表A（0～0.6A，内阻约1Ω） D.定值电阻R1=3kΩ
E.定值电阻R2=15kΩ F.滑动变阻器R（10Ω，2A）
G.学生电源（直流6V，内阻不计）H.开关、导线若干
（1）实验中所用电压表应选用 ，定值电阻应选用 （均用序号字母填写）；
（2）为尽量减小实验误差，并要求测量值从零开始多取几组数据，请画出满足实验要求的电路图；
解析（1）小灯泡的额定电压为4.8V，电压表V1量程过小，电压表V2的量程太大，其测量的精度低，所以选用定值电阻R1与电压表V1串联，改装成量程为6V的电压表，符合测量要求。所以电压表选用A，定值电阻应选用D。
（2）为了尽量减小实验误差，电流表采用外接法连接；为了测量值从零开始多取几组数据，滑动变阻器采用分压式。电路图如图3
三、放大作用
在某些电路中，由于电表的量程偏大，测量值达不到电表的量程值的三分之一以上，测量误差较大。通过已知阻值的定值电阻与待测电阻串联或并联，放大测量值，使测量值达到电表所准确测量的范围值。
例3用以下器材测量待测电阻 的阻值：
A.待测电阻 （阻值约为10Ω） B.电源E（电动势约为15V，内阻小）
C.电压表V（0～15V，内阻约5kΩ） D.电流表（0～0.6A，内阻约1Ω）
E.定值电阻（ =10Ω） F.滑动变阻器R（最大阻值为10Ω）
G.单刀单掷开关S、导线若干.
（1）画出测量电阻 的电路图
（2）若某次测量中电流表A的示数为I，电压表V的示数为V，则由已知量和测得量表示 的表达式为 =
解析（1） 由于电流表的量程为0.6A，待测电阻 的最大电压约为6V，此值约为电压表量程值的三分之一，所以电压表测量准确度不高。定值电阻 与待测电阻 串联后，其两端电压最大约为12V，这样电压表测量较准确。由于电压表的内阻远大于20Ω，电流表采用外接法连接。用阻值为10Ω的滑动变阻器调节20Ω用电器的电流，滑动变阻器应采用分压式连接。电路图如图4所示。
⑵
四、充当电表
已知通过定值电阻的电流时，定值电阻的两端电压就可以确定；已知定值电阻的两端电压时，通过定值电阻的电流就可以知道。因此借助定值电阻，可以得到相应的电流值或电压值，这样定值电阻可以充当电表使用。
例3某同学要测量一电压表V1的内阻.提供的器材有：
A.电压表V1（0～3V，内阻约2kΩ） B.电压表V2（0～15V，内阻约5kΩ）
C.直流电源E（电动势约16V，内阻不计） D. 定值电阻（R=8.0kΩ）
E.滑动变阻器R（最大阻值为20Ω，额定电流为1A） F.开关S及导线若干
该同学设计了实验测量电路，通过改变滑动变阻器R的值，测量多组电压表V1的读数U1和电压表V2的读数U2，最终求出电压表V1的内阻。
（1）请画出测量电压表V1内阻的电路图
（2）若某次测量中电压表V1的示数为2.00V，电压表V2的示数为10.0V，则由已知量和测得量可得电压表V1的内阻RV=
解析（1）最大阻值为20Ω的滑动变阻器R调节内阻约2kΩ的电压表V1的电流，滑动变阻器应采用分压式连接。电路中有两个电压表，缺少电流表，通过定值电阻与两个电压表连接，获得电流值。电路图如图5所示
（2）RV= 2.0KΩ