电学实验中定值电阻的两个作用

◇ 李 俊

在电学实验题中，测量通过待测电阻的电流和待测电阻两端的电压有时不一定选择电流表和电压表，在特定的条件下，定值电阻可当电流表或者电压表使用．在近几年电学实验题目中，经常考查不变目的变装置的题目，定值电阻在这类题目中扮演着重要的角色．

1 定值电阻当电流表使用

要测量通过待测电阻的电流，可以运用转换法，通过测量与待测电阻串联电阻的电流，从而巧妙地避开电流表．该类问题不仅考查了学生的实验能力，而且考查了其分析综合能力．

例1一个课外物理学习小组准备测量电阻Rx的阻值，该小组设计的实验电路如图1-甲所示．在实验电路图中用到了一个标准电阻，其阻值为R0＝20．0Ω；电压表○V可以看成是理想电表．E是电源，R是滑动变阻器，S1是单刀开关，S2是单刀双掷开关．下面是该实验小组进行实验的步骤:

(1)根据预先设计好的电路图(图1-甲)来连接实物(图1-乙)；

图1

(2)调节滑动变阻器滑片到某个合适的位置，闭合开关S1；

(3)把开关S2打到1位置，记录下电压表的读数U1，再将开关S2掷于2，记录此时电压表的示数U2；

(5)重复(3)步骤，测得表1数据；

表1

图2

(1)按照电路连接实物图如图2．

(4)电压表为理想电压表，故在滑动变阻器滑片位置不变时，将开关S2掷于1端或者2端，R0和Rx两端的总电压不变，故通过R0的电流也是通过Rx的电流，加在Rx两端的电压为U2－U1，故

2 定值电阻当电压表使用

由于高考经常变通定值电阻的作用，因此在各地市、各名校的模拟试题中经常考查这类题目，下面是一道定值电阻当电压表使用的题目．

例2一位同学想设计电路测量电流表G1的内阻(量程0～100mA，它的内阻大约为50Ω)，该同学实物连接如图3所示．

图3

(1)可以选用的实验器材如下:

A．量程为0～500mA的电流表；

B．量程为0～200mA的电流表；

C．可变电阻范围为0～10Ω的滑动变阻器；

D．可变电阻范围为0～1000Ω的滑动变阻器；

E．阻值R0＝50Ω的定值电阻．

此外，还有开关、导线和电源．

(2)该同学的具体实验如下:

①闭合开关，将滑动变阻器的滑片移至一个适合的位置，分别记录下电流表○G1和电流表○G2的示数为I1和I2；

②不断改变滑动变阻器滑片的位置，记录多组○G1和○G2的示数；

③根据实验记录的数据作出I1-I2图线，I1作为纵坐标，I2作为横坐标．

图4

根据这位同学的实验电路和实验操作步骤，用r表示电流表○G1的内阻阻值，那么I1随I2变化的函数关系式是如果作出来的I1-I2图线正好是一条直线，并通过坐标原点，如图4，它的斜率为k，那么电流表○G1的内阻都使用题目中所给出的物理量的符号来表示)．

(1)从实物连接图中可以判断出该同学采用的测量电流表内阻的方法是比较法，电流表○G1可以测量的最大电流是100 mA，和它并联的电阻R0的阻值和它相差不多，那么通过该并联电路的最大电流大约是200mA，所以电流表选B．由于滑动变阻器采用的是分压式连接方法，因而选择总阻值较小的滑动变阻器，即C．

(2)由并联电路中支路电压相等这个规律可知，定值电阻R0是作为电压表来使用的，可以得到(I2－I1)R0＝I1r，解方程得可 见I1、I2之间为正比例关系，其斜率为可 以 求 出的内阻

解答物理电学实验题，最关键的是要弄懂物理实验原理，本文给出的定值电阻的两个作用在实验中至关重要．