定 值 电 阻 的 作 用
湖北襄阳四中 周永康
（地址 湖北襄阳四中 邮编 441021 邮箱 [email protected] 电话 [1**********]）
作者简介：襄阳名师 教育科研学术带头人 省示范高中物理教研室主任
在高中物理电学实验中，电路的设计和仪器的选择涉及较多的问题，其中定值电阻的选用就是一个值得关注和研究的问题.
归纳起来，定值电阻（包括电阻箱——可取多个值的定值电阻）大致可以起到六种作用：
1、知道电流可作为电压表用；2、知道电压，可作为电流表用；3、扩大量程，即对电表进行改装（与电压表串联，扩大电压表的测量量程；与电流表并联，扩大电流表的测量量程）；
4、扩大测量（I、U）的范围（如测电源的电动势和内阻时，由于电源内阻很小，可直接和电源串联一个几欧的电阻，使电压表的读数范围扩大，减小测量误差，同时起到保护电源和电表的作用）；5、作保护电阻（降压与限流）；6、在半偏法、等效替代法中，可直接读出待测元件的电阻（起到了欧姆表的作用）.
下面通过几个例子来说明定值电阻的用法.
例1、某物理兴趣小组要精确测量一只电流表G (量程为1mA、内阻约为100Ω) 的内阻.实验室中可供选择的器材有：
电流表A1：量程为3mA 内阻约为200Ω；
电流表A2：量程为0.6A，内阻约为0.1Ω；
定值电阻R1：阻值为10Ω；
定值电阻R2：阻值为60Ω；
滑动变阻器R3：最大电阻20Ω，额定电流1.5A；
直流电源：电动势1.5V，内阻0.5Ω；
开关，导线若干.
（1）为了精确测量电流表G的内阻，你认为该小组同学应选择的电流表为 、定值电阻为 .（填写器材的符号）
（2）画出你设计的实验电路图.
（3）按照你设计的电路进行实验，测得电流表A的示数为I1，电流表G的示数为I2，则电流表G的内阻的表达式为rg= .
分析：要测电流表G的内阻，需要测出其电压和电流，电流可直接由G读出，电压只能通过计算得出.如果使用定值电阻，且又测出通过它的电流，则电压即可算出.同时看到G表量程比A1、 A2的量程小得多，匹配不佳，影响测量的精确度，可以考虑用定值电阻和G表并联（就是把G表进行改装），以扩大它的量程.基于上述考虑，选择定值电阻R2与G表并联，这样既把G表的量程扩大到了2.7mA,又能够用两个电流表读数的差值来计算G的电压.
参考答案如下：
(1) A1、 R2
(2) 如图所示 (II2)R2(3)1 I2
这里定值电阻的作用有二：1、改装了G表，扩大了它的量程.2、起到了电压表的作用. 例2、（2010天津理综）要测量电压表V1的内阻RV，其量程为2V，内阻约2kΩ.实验室提供的器材有：
电流表A，量程0.6A，内阻约0.1Ω；
电压表V2，量程5V，内阻约5kΩ;
定值电阻R1，阻值30Ω；
定值电阻R2，阻值3kΩ；
滑动变阻器R3，最大阻值100Ω,额定电流1.5A；
电源E，电动势6 V，内阻约0.5Ω；
开关S一个，导线若干
.
1
①有人拟将待测电压表V1和电流表A串联接入电压合适的测量电路中，测出V1的电压和电流，再计算出RV.该方案实际上不可行，其最主要的原因是 ； ②请从上述器材中选择必要的器材，设计一个测量电压表V1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（图中电源与开关已连好），并标出所选元件的相应字母代号；
③由上问写出V1内阻RV的表达式，说明式中各测量量的物理意义.
分析：设计思路和例1相同，不赘述.这里定值电阻既改装了电压表V1，扩大了它的量程，又起到了电流表的作用.
参考答案如下：①电流表A不能准确测量出流过电压表V1的电流；②测量电压表V1内阻RV的实验电路如图所示；③RVU1R2，U1表示的V1电压，U2表示V1和R2串联的U2U1
总电压.
例3、一位电工师傅为准确测量某电线厂生产的铜芯电线的电阻率，他截取了一段长为L的电线，并用螺旋测微器测得其直径为D，用多用电表测其电阻发现小于1Ω；为了尽可能的提高其测量精度，他从下列器材中挑选了一些元件，设计了电路，重新测量这段导线的电阻.
A．电源E：电动势约为3.0V，内阻不计；
B．电压表V1：量程为0~3V，内阻约2kΩ；
C．电压表V2：量程0~15V、内阻约为6kΩ；
D．电流表A1：量程为0~0.6A，内阻约1Ω；
E．电流表A2：量程为0~3.0A、内阻约0.1Ω
F．滑动变阻器R1：最大阻值10Ω，额定电流2.0Ａ；
G．滑动变阻器R2：最大阻值1kΩ，额定电流1.0Ａ；
H．定值电阻R0：阻值为3Ω；
I．开关S一个，导线若干.
请你按照电工设计的电路，在实物下图甲中用笔画线代替导线连接元件.
分析：实物连接如下图乙，在该实验中由于待测电阻太小，分压太小不易测量，故用定值电阻R与待测电阻串联，以增大待测量，减小测量的相对误差.
这里定值电阻的引入，起到了扩大测量范围的作用.
2
定 值 电 阻 的 作 用
湖北襄阳四中 周永康
（地址 湖北襄阳四中 邮编 441021 邮箱 [email protected] 电话 [1**********]）
作者简介：襄阳名师 教育科研学术带头人 省示范高中物理教研室主任
在高中物理电学实验中，电路的设计和仪器的选择涉及较多的问题，其中定值电阻的选用就是一个值得关注和研究的问题.
归纳起来，定值电阻（包括电阻箱——可取多个值的定值电阻）大致可以起到六种作用：
1、知道电流可作为电压表用；2、知道电压，可作为电流表用；3、扩大量程，即对电表进行改装（与电压表串联，扩大电压表的测量量程；与电流表并联，扩大电流表的测量量程）；
4、扩大测量（I、U）的范围（如测电源的电动势和内阻时，由于电源内阻很小，可直接和电源串联一个几欧的电阻，使电压表的读数范围扩大，减小测量误差，同时起到保护电源和电表的作用）；5、作保护电阻（降压与限流）；6、在半偏法、等效替代法中，可直接读出待测元件的电阻（起到了欧姆表的作用）.
下面通过几个例子来说明定值电阻的用法.
例1、某物理兴趣小组要精确测量一只电流表G (量程为1mA、内阻约为100Ω) 的内阻.实验室中可供选择的器材有：
电流表A1：量程为3mA 内阻约为200Ω；
电流表A2：量程为0.6A，内阻约为0.1Ω；
定值电阻R1：阻值为10Ω；
定值电阻R2：阻值为60Ω；
滑动变阻器R3：最大电阻20Ω，额定电流1.5A；
直流电源：电动势1.5V，内阻0.5Ω；
开关，导线若干.
（1）为了精确测量电流表G的内阻，你认为该小组同学应选择的电流表为 、定值电阻为 .（填写器材的符号）
（2）画出你设计的实验电路图.
（3）按照你设计的电路进行实验，测得电流表A的示数为I1，电流表G的示数为I2，则电流表G的内阻的表达式为rg= .
分析：要测电流表G的内阻，需要测出其电压和电流，电流可直接由G读出，电压只能通过计算得出.如果使用定值电阻，且又测出通过它的电流，则电压即可算出.同时看到G表量程比A1、 A2的量程小得多，匹配不佳，影响测量的精确度，可以考虑用定值电阻和G表并联（就是把G表进行改装），以扩大它的量程.基于上述考虑，选择定值电阻R2与G表并联，这样既把G表的量程扩大到了2.7mA,又能够用两个电流表读数的差值来计算G的电压.
参考答案如下：
(1) A1、 R2
(2) 如图所示 (II2)R2(3)1 I2
这里定值电阻的作用有二：1、改装了G表，扩大了它的量程.2、起到了电压表的作用. 例2、（2010天津理综）要测量电压表V1的内阻RV，其量程为2V，内阻约2kΩ.实验室提供的器材有：
电流表A，量程0.6A，内阻约0.1Ω；
电压表V2，量程5V，内阻约5kΩ;
定值电阻R1，阻值30Ω；
定值电阻R2，阻值3kΩ；
滑动变阻器R3，最大阻值100Ω,额定电流1.5A；
电源E，电动势6 V，内阻约0.5Ω；
开关S一个，导线若干
.
1
①有人拟将待测电压表V1和电流表A串联接入电压合适的测量电路中，测出V1的电压和电流，再计算出RV.该方案实际上不可行，其最主要的原因是 ； ②请从上述器材中选择必要的器材，设计一个测量电压表V1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（图中电源与开关已连好），并标出所选元件的相应字母代号；
③由上问写出V1内阻RV的表达式，说明式中各测量量的物理意义.
分析：设计思路和例1相同，不赘述.这里定值电阻既改装了电压表V1，扩大了它的量程，又起到了电流表的作用.
参考答案如下：①电流表A不能准确测量出流过电压表V1的电流；②测量电压表V1内阻RV的实验电路如图所示；③RVU1R2，U1表示的V1电压，U2表示V1和R2串联的U2U1
总电压.
例3、一位电工师傅为准确测量某电线厂生产的铜芯电线的电阻率，他截取了一段长为L的电线，并用螺旋测微器测得其直径为D，用多用电表测其电阻发现小于1Ω；为了尽可能的提高其测量精度，他从下列器材中挑选了一些元件，设计了电路，重新测量这段导线的电阻.
A．电源E：电动势约为3.0V，内阻不计；
B．电压表V1：量程为0~3V，内阻约2kΩ；
C．电压表V2：量程0~15V、内阻约为6kΩ；
D．电流表A1：量程为0~0.6A，内阻约1Ω；
E．电流表A2：量程为0~3.0A、内阻约0.1Ω
F．滑动变阻器R1：最大阻值10Ω，额定电流2.0Ａ；
G．滑动变阻器R2：最大阻值1kΩ，额定电流1.0Ａ；
H．定值电阻R0：阻值为3Ω；
I．开关S一个，导线若干.
请你按照电工设计的电路，在实物下图甲中用笔画线代替导线连接元件.
分析：实物连接如下图乙，在该实验中由于待测电阻太小，分压太小不易测量，故用定值电阻R与待测电阻串联，以增大待测量，减小测量的相对误差.
这里定值电阻的引入，起到了扩大测量范围的作用.
2