小电阻大用处

1、小电阻 大用处浅谈定值电阻在电路设计中的作用湖北省蕲春县实验中学 张露 邮编 435300 电话观近几年的高考物理试题，在考查电学实验中，虽然对实验的基本原理方法、数据处理等方面考查仍然是主题，但随着新课改的深入，对学生实验探究，设计创新等方面能力的要求也越来越高。实验课题更倾向于实用化，创新设计的含金量也逐渐升值，就拿一个小小的定值电阻在电路设计中的作用就多种多样，考查的花样也不断翻新。真是“小电阻 大用处”，现将这类问题作一个总结归纳。（一） 改装电表用无论是将电流表改装为伏特表，还是将它改装为大量程的电流表，都得用定值电阻。（1）利用串联电阻的分压特性将电流表改

2、装为电压表例1：某电流表，已知Ig、Rg，改装为量程为U的电压表，求分压电阻阻值：Ig.RgUgRxG= UgU-UgU分压电阻阻值的计算：若U=nUg Rx=（n-1）Rg改装后电压表总阻值为Rv=Rx+Rg（2）利用并联电阻分流特性，将小量程电流表改装为大量程的电流表例2：将满偏电流为Ig，内电阻为Rg的电流表改装为量程为I的电流表，需并联分压电阻，电阻的阻值RxRgIgII-IgRxG 计算Rx=若I=nIg Rx=改装后电流表的内阻值为Rg与Rx的并联 RA=实例分析例3.：在测定干电池的电动势和内电阻的实验中，备有下列器材：A. 待测干电池（1节）AB. 电流表G（满偏电流1mA ，

3、内阻Rg=10） C. 电流表 （0-0.6-3A ）内阻未知 ） D. 滑动变阻器R1(0-15,10A) E. 滑动变阻器R2 ( 0-200，1A)F. 定值电阻R0（阻值1990） G. 开关K，导线若干 根据题目提供实验器材，请设计出测量干电池电动势和内电阻的电路原理图。画在方框内。G 【分析】从以上实验所提供的器材中没有电压表，也没有电阻箱，采用伏阻法、安阻法是不可能。还是从伏安法上想办法，只有你留心电流表 与 与定值电阻R0，通过串联改装仍 可以作电压表的用，改装的电压表量程为2V，滑动变阻器0-15就可以了，没有必要选择R2，电路图如下：ARoG(二) 补偿作用：有些电阻本身阻

4、值较小，直接测量导致产生误差较大，从而使有些电表上发生微弱变化很难显现出来，数据处理相当困难，不妨用一个定值电阻与之串联，成为它的一部分，得出结果再减去它的阻值即可测出电阻值，这种作用称之为补偿作用。例4：利用下列器材测量一个新购买电池的内阻，选择适合的器材，并画出实验原理图测量电源B：电动势E及内阻r（E约为4.5v，r约为0.5 ）器材：量程3V的理想电压表V, 量程0.5A电流A（具有一定内阻）固定电阻R=4， 滑动变阻器R1， 开关S， 导线若干（1） 画出实验电路原理图，图中各元件需用数目中给出的符号或字母标出。（2） 实验中，当电流表读数为I1时，电压表读数为U1;当电流表读数为I

5、2时，电压表读数为U2，则可求出E= r= 【解析】（1）测电源电动势和内阻值时，内阻大一点测量误差小些，且电压表测外电压不会烧坏，所以实验原理图中固定电阻R应串联在干路上，以等效应电源的内电阻的一部分，这样既补偿了电源内阻，又能保证两电表安全。故得到如图所示：AR1RVSB实验中，当电流表读数为I1时，电压表读数为U1 当电流表读数为I2时，电压表读数为U2由闭合电路欧姆定律可得： E=U1+I1(R+r) E=U2+I2(R+r) E= r=-R通过这种补偿方式，将不容易测量的量表达出来，只需要结果再减掉补偿量而得到准确值。（三） 保护作用：防止被保护这部分电路电流和电压不能过大，有安全保

6、障。一般接法是保护电阻与被保护电路直接串联或并联，有贴身护卫之意。例5:（2000年全国）从下表中选出适当实验器材，设计电路来测量电流表A1的内阻r1，要求方法简捷，有尽可能高的测量精度，并能测量多组数据：器材代号规格电流表（A1）量程10mA，内阻值r1待测（约40）电流表（A2）量程500uA，内阻r2=750电流表（U）量程10V，内阻值r3=10k电阻R1阻值约100滑动变阻器R2总阻值约50电池（E）电动势1.5V，内阻很小开关（S）导线若干（1） 在虚线框中画出电路图，标明所用器材代号（2） 选择测量数据中的一组来计算r1，则所用的表达式为r1= 式中各符号的意义是： 【分析】测量

7、方案一：采用伏安法A1VVA1两端允许的最大电压Ig、r1=0.4v ，远小于 V量程，不准确，故不可取测量方案二：采用安安法A2A1A1A2A1 A2两端允许的最大电压I2gr2=0.375v与 两端电压接近，但由于 、 量程较小，安全起见，应加一个保护电阻，此保护电阻只能有R1承担，至于滑动变阻器由于其最大电阻远小于测量电路的电阻，故只能采用分压接法，具体实验电路图为：（1） R1A2A1A2A1A2（2）r1= （I1，I2分别为某次 、 表示数，r2 为 表的内阻值）（四） 其它作用：例6：（2010年天津卷）要测量电压表V1的内阻Rv，其量程为2V，内阻约为2k。实验室提供的器材有：

8、电流表A，量程0.6A，内阻约0.1电流表V2，量程5V，内阻约5k 定值电阻R1，阻值30 定值电阻R2，阻值3k 滑动变阻器R3，最大阻值100，额定电流1.5A电源E，电动势6V，内阻约0.5 开关S一个，导线若干1. 有人拟将待测电压表V1和电流表A串联接入合适的测量电路中，测出V1的电压和电流，再计算RV，该方案实际上不可行，其主要的原因是 2. 请从上述器材中选择必要的器材，设计一个测量电压表内阻RV的实验电路。要求测量尽量准确，实验须在同一电路中，且在不增减元件的条件下完成。试画出符合要求的实验电路(图中电源与开关已连好)并标出所选元件的相应字母代号：【分析】(1)首先想到测量电

9、路是伏安法，见下图AV1AAV1而通过 电流，Im=1mA<<0.6A, 表量程太大不合适，此方案行不通，主要原因 表量程太大，在实际读数时误差大。V2（2）选用两电压表，由于 表内阻未知: V2V1 此方案仍行不通，而只有用定值电来参与测量电路10 R1V1V2 V2Rv2=5k R1=30V1V2V2V2此方法 分流太小， 偏角太小，无法读数，且内阻 未知，无法测量 内阻。 V2R1V120R1=30，V1=2k，V2=5kV1R1阻值太小，分压作用太小，很难使V2偏角，达到偏角上，且V2内阻未知，无法测量 内阻。，30 V1V2R2R1=5k，R2=3K，V2由于 分流误差较大，测量结果偏差较远V1R2V240 V1AR2=3k R2相当于电流表 ,通过 电流 I1= RU1=实现误差较小的要求，控制电路，由于R3<<Rv，选用分压接法，最终电路设计图为：V2R3R2V1A这个实验定值电阻在电路中起测量电流，可等效为电流表 ，同理在其它情况下，定值电阻也可等效为电压表，例如：A1A2RA1这样可测 内阻总之，定值电阻在设计实验电路中作用依据实验条件灵活处理而起作用。（1） 在实验中缺少电流表或电压表的情况下，其所给电表量程较小的情