定值电阻的使用教师版

定值电阻在电学实验中的使用作者：季培富孟亚男来源：《山西教育·教学》 2019年第3期电学实验是高三物理教学的重点之一。

电路设计是电学实验中的难点,经常用到定值电阻。

定值电阻如何使用,是学生学习中最困惑的地方。

为此,本文将对电学实验中定值电阻常见的使用方法进行归类分析。

一、定值电阻作为负载电阻使用定值电阻最常见的用途是作为电源的用电器,或作为电源负载的一部分使用,称为负载电阻。

【例1】如图所示电路中, 电阻R1=R2=3Ω,R3=6Ω,单刀双掷开关S扳至1 时,电流表的示数为1.0A,S 扳至2 时,电流表示数为1.5A,求电源的电动势和内电阻(电流表内阻不计)。

由①、②两式解得E=6V,r=1Ω点评:定值电阻R1、R2、R3作为电源的负载使用。

通过“两并一串”“两串一并”两种组合,使闭合电路呈现两种状态,可求出电源的电动势和内电阻这两个未知量。

二、定值电阻作为保护电阻使用定值电阻作为保护电阻,是定值电阻第二种常见的使用,这类问题的关键是弄清题目的实验原理,根据提供的数据进行必要的估算,确定保护电阻在电路中的位置和阻值,确保电表、待测元件、电源、滑动变阻器等器材在实验中不被烧坏,这是电路设计中安全性原则的要求。

【例2】现有一特殊的电池,其电动势E 约为9V,内阻r 在35Ω ~55Ω 范围内,最大允许电流为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是定值电阻,起保护作用。

实验室备有的保护电阻R0有以下几种规格,本实验应选用。

A.10Ω,2.5WB.50Ω,1.0WC.150Ω,1.0WD.1500Ω,5.0W解析:由闭合电路欧姆定律和电源最大允许电流要求可得ER +r ≤50mA,解得R+r≥180Ω,r 取最小值,得R≥145Ω,为防止变阻箱电阻为零烧坏电池,定值电阻应选C(消耗最大功率也小于1.0W)。

如何用好电路实验中的定值电阻作者：袁培耀来源：《中学生数理化·高二高三版》2015年第05期高考对电路实验的考查，大多从电路设计、器材选择、实验程序、数据处理、实物图连接等方面进行，其巾器材选择中对定值电阻的选择，最易出错，导致功亏一篑。

现从定值电阻在电路实验中的功能，展现如何正确使用定值电阻。

一、用定值电阻保护电路例1，实验室有如下器材：电流表A1（满偏电流约500μA，内阻约500 Ω，电流表A2（量程0～300μA，内阻1000Ω，电流表A3（量程0～1mA，内阻100Ω，定值电阻R0（阻值1 kΩ），滑动变阻器R（0～5Ω，额定电流2A），电池（电动势2 V，内阻不计），开关、导线若干。

要较精确地测出电流表A1的内阻和满偏电流：①画出测量电路原理图。

②应读取的物理量是。

③）用这些量读取的电流表A1的满偏电流I R=____，电流表A1的内阻r g=____。

解析：因为要测量电流表A，的满偏电流和内阻，所以电流表Al的表针虽能偏转但不能显示具体的电流值。

因为电流表A2、A3的内阻精确已知，可由电流表A2与A1并联充当电压表，可将A3接在测量干路中与A2配合提供电流数值。

当A1满偏时，流过A3的电流最大只能为0.70 mA.此时加在三表组成的测量电路两端的电压最大为0.325V，与电源电动势相比，滑动变阻器的调节范围过小，同时考虑到保护电表的因素，就需要在测量电路中串联一保护电阻，可由R0承担。

因此实验电路原理图如图1所示。

以题说法：关于保护电阻的使用，大多是与被测量部分串联以保护电表，同时增加滑动变阻器的调节范围，有时出现与电源直接串联的电阻箱或滑动变阻器时，为了防止调节过程中因操作不当造成短路，也需用定值电阻进行保护。

保护电阻的使用原则是根据测量情况和测量对象科学分析，头脑中既要有保护电阻的意识，但也不可滥用保护电阻。

如：对改装后的电流表进行校对电路设计时，因电流表内阻很小，一般都需要保护电阻；而对改装后的电压表进行校对电路设计时，因电压表内阻很大，具有自保功能，一般不需要保护电阻。

Vol.49 No.12Dec.2020+k Jfbif敎学参考实验研究定值电阻在设计电路中的巧妙应用高贺(山东省沂南第一中学山东临沂276300)文章编号：l〇〇2-218X(2020) 12-0051-02中图分类号：G632.4 文献标识码：B电学实验一直是历年高考的必考考点，也是高中 教学的重点和难点，学生在学习过程中，困难较大。

下面以定值电阻为切人点，结合教学实例，谈谈定值电阻在设计电路中的巧妙运用。

一、伏安法测电阻中定值电阻的使用1.定值电阻保护电路减少误差例1需要测量待测电阻的阻值（约3〇 n)，提供了以下实验器材。

电流表A,(量程0〜50 m A，内阻约为10 n);电压表V,(量程0〜3 V，内阻非常大）；电源E(电动势约3 V，内阻约0.2 f i);定值电阻i?(20 f l,允许最大电流1.0 A);滑动变阻器亿（〇〜10 n，允许最大电流2.0 A);单刀单掷开关S—个，导线若干。

(1)请您在虚线框内画出测量电阻的实验原理图。

（要求测量范围尽可能大）(2)在一次实验测量中，电压表的示数是17时，电流表的示数是对应的待测电阻阻值的表达式解析（1)由于实验要求测量范围尽可能大，所 以滑动变阻器应该采用分压接法。

由于待测电阻阻值远小于电压表的内阻，所以电流表采用外接法。

流过电流表的电流不能超过其最大量程，即50 m A,所以要给待测电阻串联一个定值电阻尺，起保护电路作用。

实验原理图如图1所示。

(2)根据欧姆定律可得尺,=|一尺。

结论（1)仪器的选择：①电流表量程：估算电流。

方法：电源电压除以待测电阻阻值。

②电压表量程：电源电压。

方法：电源电压在电压表满量程的三分之一和三分之二之间。

③滑动变阻器：常选小电阻，调节灵敏。

(2)定值电阻：①保护电路：与电流表、待测电阻串联。

②扩大待测电阻电压范围，减少读数误差。

2.电流表G与定值电阻改装为其他电表例2现要测量一未知电阻(电阻较小约为几欧姆），可用器材有：多用电表（仅可使用欧姆挡）；一个电池组£(电动势是6 V);一个滑动变阻器尺（〇〜20 D，额定电流是1 A);两个相同的电流表G(内阻i?K=l 000 £1，满偏电 流 JgSlOO f^A);两个标准的电阻（尺i=29 000 ==〇. 1⑴一个开关S、导线若干。

定值电阻在电学设计性实验中的巧用设计性物理实验是近几年高考试题中的一个新亮点，也是高三复习教学的重点之一;设计性实验主要以电路设计为主.电路设计经常要用到定值电阻，定值电阻如何使用往往是学生最感困惑的地方，也是教学的薄弱环节.鉴于此，下面将对电学实验设计的基本原则和基本思想特别是定值电阻在其中的巧用进行系统的介绍，并对相应问题归类分析。

一. 基本原则1. 安全性：保证不损坏实验器材。

2. 精确性：电表指针偏转要明显，尽可能减小实验误差，并测得多组数据。

3. 方便性：在保证实验正常进行的前提下，选用的电路和器材应便于操作，所得的实验数据便于处理。

（又称可“操作性”）以上原则是必须遵循的原则。

另外有一个附加要求，即在同时满足以上原则的基础上，尽可能地节省器材，节约能源。

（在平时练习中，若题目无特别说明，一般不予以考虑。

）二. 基本思想1. 分压、限流电路的选择根据分压、限流电路的特点和制约电路的几种因素，有以下选择：（1）若负载电阻的阻值远大于滑动变阻器的总电阻，因滑动变阻器限流作用弱，如果采用限流电路，电表指针在滑动变阻器阻值改变后偏转不明显，无法测得多组数据，故应采用分压电路。

（2）如果负载电阻的阻值与滑动变阻器的总电阻相差不大，分压、限流电路都可。

（3）若要求负载上电压或电流从零开始连续变化，须用分压电路。

（4）两种电路均可的情况下，若要求电源消耗功率小，须用限流电路。

（证明从略）2. 其它设计思想（5）若知道电压表的量程和阻值，则电压表兼有电流表的功能。

（6）若知道电流表的量程和阻值，则电流表兼有电压表的功能。

（7）根据电压表的构造可知，可以用电流表和电阻串联作电压表使用涉及知识：1.伏安法测电阻2. 半偏法测电阻3.电流表电阻的测量4.电压表电阻的测量5.伏安法测电源的电动势和内电阻6.电表的改装一、定值电阻作为保护电阻定值电阻作为保护电阻，是定值电阻最常见的应用,这类问题的关键是弄清题目的设计原理，根据提供的数据进行必要的估算，确定好保护电阻在电路中的位置. 串联电阻具有分压作用，并联电阻具有分流作用，利用定值电阻的这种作用，可以用定值电阻来保护电表、待测元件、电源、滑动变阻器等器材的使用安全，这种做法遵循的是电学实验中的“安全性原则”．【调研1】利用下面适当的实验器材，设计一电路来测量电流表A 1的内阻r 1，要求方法简捷，有尽可能高的测量精度，并能测出多组数据.A.电流表(A 1)量程0～10 mA 、内阻r 1待测(约40 Ω)；B.电流表(A 2)量程0～500 μA 、内阻r 2=750 Ω；C.电压表(V)量程0～10 V 、内阻r 3=10 kΩ；D.定值电阻(R 1)阻值约100 Ω、做保护电阻用；E.滑动变阻器(R 2)总阻值约为50 Ω；F.电源(E )电动势1.5 V 、内阻很小；G.开关(S )、导线若干.(1)画出电路图，标明所用器材的代号.(2)若选测量数据中的一组来计算r 1，则所用的表达式为r1= ，说明式中各符号的意义.〖巧解〗 由A 1的量程和内阻值可知，其两端的最大电压大约为U 0=10×10-3×40V=0.4 V<10 V.为便于测量的精确度尽可能高，10V 的电压表不能选用，要测量A 1的内阻值r 1，由伏安法测电阻原理必须知道它两端的电压U 1和其中的电流I 1，而电流I 1可由其读数读出，把电流表A 2和电流表A 1并联起来，电流表A 2的读数为I 2，则I 2 r 2即为电流表A 1两端的电压，在这里电流表A 2当作电压表使用.如果滑动变阻器作限流使用，电路中电流的最小值约为:I 0=121E R R r ++= 1.51005040++=7.9mA>500μA ，滑动变阻器应采用分压接法.点评 该电路仅需保护支路，保护电阻的位置有如图甲，乙所示两个方案，通过估算可知保护电阻在干路的保护能力比在支路的保护能力略强，但相差极小,故这两种方案均可.【调研2】有一电压表V 1，其量程为3 V ，内阻约为3000Ω，要准确地测量该电压表的内阻，提供的实验器材有:电源E :电动势约为15 V ，内阻可忽略不计；A 1 R 2 E r SA 2 R 1甲A 1 R 2 ES A 2 R 1乙电流表A 1:量程为0～100 mA ，内阻r 1=20 Ω； 电压表V 2:量程为0～2 V ，内阻r 1=2000 Ω； 定值电阻R 1:阻值20 Ω； 定值电阻R 2:阻值3 Ω；滑动变阻器R 0:最大阻值10 Ω，额定电流1 A ； 单刀单掷开关S ，导线若干.(1)实验中应选用的电表是 ，定值电阻应选用 . (2)设计一个测量电压表V 1内阻的实验电路，画出原理图. (3)说明实验所要测量的量: . (4)写出电压表V 1内阻的计算表达式 .〖巧解〗 电压表V 1两端的电压由其读数读出，当电压表V 1接入电路中时，流过它的最大电流约为I 1=33000=1 mA 远小于电流表A 1的量程，电流表A 1不能使用，由题所给实验器材只能把电压表V 2当作电流表使用，流过电压表V 2的最大电流为I ′2=22000A =1 mA 正符合要求，变阻器的阻值为10 Ω远小于电压表V 1、V 2的总电阻，应采用分压接法，变阻器的额定电流为1 A ，需要一个定值电阻作为保护，其阻值设为R x ，由I =0x E R R +可求得R x =EI-R 2=151-10=5 Ω，定值电阻应选R 1，流过电压表V 1的电流等于电压表V 2的电流，电压表V 2的电流I 等于它的示数U 2除以它的内阻r 2，所以电压表V 1的内阻R V1=1U I=12U U r 2，电路图如图所示.点评 该题的特点是不仅电表需要保护，而且滑动变阻器也需要保护，故保护电阻只能连在干路上. 二、定值电阻可以用来完善实验条件为了提高测量精确度，实验中常常需要满足一定的实验条件，以减小测量的系统误差，常采用的方法就是增大待测量，利用定值电阻和电表等元件连接可以达到此目的，这遵循的是电学实验中的“精确性原则”． 【调研3】要求选用以下部分器材能较准确测量待测电阻R x 的阻值： 待测电阻R x ：阻值约为200 Ω；A.电源E :电动势约为12.0 V ，内阻较小；B.电流表A 1：量程50 mA 、内阻r 1=40 Ω；C.电流表A 2：量程300 mA 、内阻r 2约为4 Ω ；D.电压表V ：量程3 V 、内阻r 3约为5 k Ω；V 1V 2R 1 E SR 0E.定值电阻R 0：阻值为40 Ω；F.滑动变阻器最大阻值为10 Ω；G.单刀单掷开关S 、导线若干.①在方框内做出测量待测电阻R x 的电路原理图。

物理《电阻的测量》一等奖教学设计第3节电阻的测量第1课时伏安法测电阻知识目标知识要点课标要求1．测量定值电阻的阻值掌握电压表和电流表的使用方法，学会用伏安法测量电阻2．测量小灯泡的电阻通过实验探究小灯泡电阻不断变化的原因情景导入爷爷的收音机坏了，小聪和小明决定把它修好，经过检查发现一只标注模糊的电阻引线断了，需要更换，怎样才能知道它的电阻值呢？这时小明犯了愁？聪明的你能够替小明想一想办法吗？这节课我们就来解决这个问题，从而导入新课。

合作探究探究点一测量定值电阻的阻值1．设计实验：从情景导入中让学生讨论、探究如何测量出一个定值电阻的阻值？需要哪些测量工具？电路图如何设计？学生总结：用电压表和电流表测量分别测量出未知电阻的电压和电流，然后通过公式计算出电阻的阻值。

电路图为：归纳总结：为了减小误差，采用通过滑动变阻器改变定值电阻两端的电压来获取多组电压值和电流值，利用多次测量求平均值的方法来得出电阻的阻值。

故电路图如下：2.进行实验:活动1：让学生根据经验分析，在连接实物图时应该注意哪些问题？并适当的整理。

学生总结：（1）连接实物图时，开关应该断开，滑动变阻器应该滑到最大值。

（2）电流表和电压表的量程选择要正确，两表的连接方式、接线柱接法要正确。

滑动变阻器的接法要正确。

活动2：小组之间交流分析需要测量的数据和记录的数据，划片移动的次数。

设计出实验表格，并记录数据。

实验次数电压/V电流/A电阻/Ω电阻的平均值/Ω1233．分析与论证通过实验数据，让学生分析根据实验数据你能够得出的实验结论有哪些？归纳总结：（1）当定值电阻两端的电压改变时，通过它的电流也随之改变，但电压与电流的比值不变，即电阻不变；（2）同时证明了导体的电阻是导体本身的一种性质，它的大小由材料、长度和横截面积决定，与电压和电流无关。

4．交流与评估实验完成后，让每一个小组进行评估自己组的实验过程。

师做最后的归纳总结。

归纳总结：（1）连接电路时，开关应该处于断开状态；（2）连接实物图时，滑动变阻器应该“一上一下”接入电路中，且滑到最大值。

电学实验专题：定值电阻的使用一、定值电阻可以作为保护电阻定值电阻作为保护电阻，是定值电阻最常见的应用,这类问题的关键是弄清题目的设计原理，根据提供的数据进行必要的估算，确定好保护电阻在电路中的位置. 串联电阻具有分压作用，并联电阻具有分流作用，利用定值电阻的这种作用，可以用定值电阻来保护电表、待测元件、电源、滑动变阻器等器材的使用安全，这种做法遵循的是电学实验中的“安全性原则”．【例1】测量电源的电动势E及内阻r( E约为4.5V，r约为1.5Ω)．实验器材：量程3V 的理想电压表V ；量程0.5A的电流表A(具有一定内阻)；定值电阻R=4Ω；滑动变阻器R’；电键K ;导线若干．(1)画出实验电路原理图，图中各元件需用题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I2时，电压表读数为U2,则可以求出E= ，r = ．(用I1、U1、I2、及U2表示)【例2】利用下面适当的实验器材，设计一电路来测量电流表A1的内阻，要求方法简捷，有尽可能高的测量精度，并能测出多组数据.A.电流表（A1）量程0～10mA 、内阻待测(约40Ω;B.电流表（A2）量程0～500μA 、内阻r2=750Ω ;C.电压表（V）量程0～10V 、内阻r1=10KΩ ;D.定值电阻（R1）阻值约100Ω 、做保护电阻用;E.滑动变阻器（R2）总阻值约为50Ω;F.电源（E）电动势1.5V 、内阻很小;G.开关（S）、导线若干.(1)画出电路图，标明所用器材的代号.(2)若选测量数据中的一组来计算r1，则所用的表达式为r1 = ，说明式中各符号的意义.【例3】有一电压表V1,其量程为3V，内阻约为3000Ω ,要准确地测量该电压表的内阻，提供的实验器材有:电源E :电动势约为15V，内阻可忽略不计;电流表A1:量程为0～100mA ，内阻r1=200Ω ;电压表V2:量程为0～2V ，内阻r2=2000Ω;定值电阻R1:阻值20Ω;定值电阻R2:阻值3Ω;滑动变阻器R0:最大阻值10Ω，额定电流1A ;单刀单掷开关，导线若干.(1)实验中应选用的电表是;定值电阻应选用.(2)设计一个测量电压表V1内阻的实验电路，画出原理图.(3)说明实验所要测量的量: .(4)写出电压表V1内阻的计算表达式.二、定值电阻可以用来完善实验条件为了提高测量精确度，实验中常常需要满足一定的实验条件，以减小测量的系统误差，常采用的方法就是增大待测量，利用定值电阻和电表等元件连接可以达到此目的，这遵循的是电学实验中的“精确性原则”．【例4】某待测电阻Rx的阻值约为20Ω，实验室提供如下器材：A.电流表A1(量程150mA，内阻r1=10Ω )B.电流表A2(量程20mA，内阻r2=30Ω )C.定值电阻R0=10ΩD.滑动变阻器R，最大阻值为10ΩE.电源E，电动势E=4V (内阻不计)F.开关S及导线若干(1)根据上述器材完成此实验，测量时要求电表读数不得小于其量程的1/3，请你画出测量Rx 的一种实验原理图(图中元件用题干中相应的物理量符号标注).(2)实验时电流表A1的读数为I1，电流表A2的读数为I2,用已知量和测得的物理量表示Rx=_____三、定值电阻用于改装电表，扩大电表量程在有些需要测电流或电压的实验中，当只有表头没有电流表或电压表，或者有电流表或电压表但它们的量程过小不能满足实验的要求时，为了完成实验，必须对其进行改装或将电表的量程扩大．表头串联(并联)一个定值电阻可以将其改装成电压表（电流表），电流表（电压表）并联（串联）一个定值定值，可以将其量程扩大.【例5】某同学在实验室测定一节干电池的电动势和内阻，实验室有如下器材：A.待测干电池B.表头G (量程3mA,内阻r1=20Ω )C.电流表A (量程0.6A ,内阻r2=0.2Ω )D.滑动变阻器甲（最大阻值10Ω）E.滑动变阻器乙（最大阻值100Ω）F.定值电阻（R1=100Ω）G.定值电阻（R2=500Ω）H.定值电阻（R3=1.5KΩ）I.开关、导线若干(1)由于没有电压表，他决定用表头和定值电阻改装，定值电阻应选用，为了方便并能较准确地测量，滑动变阻器应选．(填写各器材前的序号)(2)请画出实验电路(3)若某次测量中表头G的示数为I1，电流表A的示数为I2,改变滑动变阻器阻值后，表头G 的示数为I1’，电流表A的示数为I2’ ,则电源的内阻r = ，电动势 E = .【例6】实验室准备了下列器材:电流表A1 (量程为0.6A，内阻约0.1Ω );电流表A2 (量程为600μA，内阻为100Ω）;定值电阻R1 (阻值9900Ω );滑动变阻器R2 (0～10Ω );电源(E=6V，内阻不计，允许通过的最大电流为0.5A );待测电阻Rx (约10Ω);开关S一个，导线若干.要求选择上述器材，设计一个用伏安法测电阻Rx的电路.四、定值电阻可以当电压表使用在有些需要测电压的实验中，没有电压表或给定的电压表不能用来直接测电压，此时可利用定值电阻与其他电表组合，间接测出待测元件两端的电压．【例7】要测量某一电流表A的内阻r1，给定的器材有：A.待测电流表A (量程300μA ，内阻r1约为100Ω )B.电压表V (量程3V，内阻r2=1KΩ)C.电源E (电动势4V，内阻忽略不计)D.定值电阻E.滑动变阻器R2 (阻值范围O～20Ω，允许最大电流0.5A )F.电键S，导线若干要求测量时两电表指针的偏转均超过其量程的一半．(1)画出实验电路图．(2)电路接通后，测得电压表读数为U，电流表读数为I，用已知量和测得的量表示电流表内阻r1=___________【例8】某待测电阻Rx的阻值在80～100Ω之间，现要测量其电阻的阻值，实验室提供如下器材：A．电流表A1 (量程0.9mA、内阻r1约为10Ω)B．电流表A2 (量程300μA 、内阻r2 = 30Ω)C．电流表A3(量程0.6A、内阻r3约为0.2Ω)D．电压表V (量程4V 、内阻约为20KΩ)E．定值电阻R0=20ΩF．滑动变阻器R，最大阻值约为10ΩG．电源E (电动势15V)H．开关S、导线若干(1)在上述提供的器材中，要完成此试验，应选用_____________(填字母代号)(2)测量要求电表读数不得小于其量程的1/3，请你在虚框内画出测量电阻Rx的一种实验电路原理图(图中元件用题干中相应的英文字母标注)(3)用已知量和测量的量表示Rx的表达式Rx= __________________，说明式中各字母所表示的物理量：_____________________________五、定值电阻可以当电流表使用在有些需要测电流的实验中，没有电流表或给定的电流表不能满足实验要求，此时可利用定值电阻与其他电表组合，间接测出待测元件两端的电流．【例9】现要测量某一电压表V的内阻．给定的器材有：待测电压表V(量程2V，内阻约为4KΩ )；毫安表G (量程1.2mA，内阻约500Ω)；直流电源E (电动势约2.4V ,内阻不计)；定值电阻3个：R1=4000Ω，R2=10000Ω，R3=15000Ω电键S及导线若干.要求测量时两电表指针偏转均超过其量程的一半．（1）试从3个定值电阻中选用比较合适的1个，与其他器材一起组成测量电路，并画出测量电路的原理图．(要求电路中各器材用题中给定的符号标出)（2）电路接通后，若电压表读数为U,电流表读数为I,则电压表内阻Rv= .。