限流电路和分压电路
限流电路和分压电路
1. 限流和分压接法的比较
（1） 限流电路：如图 2所示，实际上滑动变阻器的右边部分并没
有电流流过。该电路的特点是：在电源电压不变的情况下， R 用两端的电 压调节范围：U > U 用》UR 用 / （ R 0+R 用），电流调节范围： JR 用》I 用》U / （Fb+R 用）。即电压和电流不能调至零，因此调节范围较小。要使限流 电路的
电压和电流调节范围变大，
可适当增大R ）o 另外，使用该电路时， 在接通电前，R ）应调到最大。
（2） 分压电路：如图3所示，实质上滑动变阻器的左边部分与
R 用 并联后再与滑动变阻器的右边串联。 注意滑动变阻器的两端都有电流流
过，且不相同。该电路的特点是：在电源电压不变的情况下，
R 用两端的 电压调节范围为 U> U 用》0，即电压可调到零，电压调节范围大。电流 调节范围
为曰R 用》I 用》0o
使用分压电路，在当 F 0 2两种用法的选择 A 优先选用限流式，从电能损耗方面分析消耗电能少。用限流式具有电源负担轻，电路连 接简便等优点。 B 如果滑动变阻器的额定电流够用，在下列三种情况下必须采用分压接法： ① 用电器的电压或电流要求从零开始连续可调。 例1、1993年全国高考题）将量程为 100卩A 的电流表改装成量程为 1 mA 的电流表，并用一标 准电流表与改装后的电流表串联，对它进行校准?校准时要求通过电流表的电流能从零连续调到 1 mA,试按实验要求画出电路图 ? 例2、（1999广东卷）用图3中所给的实验器材测量一 个 “ 12V, 5W 的小灯泡在不同电压下的功率，其中电 流表有3A 、 0.6A 两档，内阻可忽略，电压表有 15V 、3V 两档，内阻很大。测量时要求加在灯泡两端的电压可连 续地从 0V 调到12V o ⑴按要求在实物图上连线（其中部分线路已连好） 。 ⑵其次测量时电流表的指针位置如下图（ b ）所示，其 读数为 _____ A ___ ② 要求电器的电压或电流变化范围大，负载电阻的阻值远大于变阻器的总电阻，须用分压式电 路。若接成限流式，当改变滑动变阻器的阻值时，电路中电流变化不明显，测得的电压和电流 取值范围小。 R 0 R 用 U 1~— 图2 例3、为了测定一个“ 6.3V 、1W 的小电珠在额定电压下较准确的电阻值，可供选择的器材有： A.电流表（0?3A,内阻约0.04 Q ） B.毫安表（0?300mA 内阻约4 Q ） C.电压表（0?10V,内 阻10K Q ） D.电压表（0?3V,内阻10K Q ） E.电源（额定电压6V,最大允许电流2A ） F.电源（额 定电压9V,最大允许电流1A ） G.可变电阻（阻值范围 0?10Q ，额定电流1A ） H.可变电阻（阻 值范围0?50Q,额定功率0.5W ） I.导线若干根，电键一个。 ⑴为使测量安全和尽可能准确，应选用的器材是 _________ ______________ 。（用字母代号填写） ⑵在右边虚线框内画出电路图，并把图 6所示实物图用线连接起来。 分析：①表及内外解法的选取 P 1 小电珠的额定电流 I 额=一=—— A 沁0.16A=16mA v 300mA 电流表应选 B 。U 额=6.3V v 10V,电 额U 6.3 额 6 32 —40 Q 比10K Q 小得多，仅比毫安表内阻大 10倍，故 1 额定电流"J 05" V °18A ，而G 的额定电流为 考虑不宜选用H 。由于40Q 是可变电阻 G 的中值的8倍，故 选用分压式连接方式。若使用限流 式，则在灯泡额定电压下，I 额= A,具体操作时I 额 63 疋0.16A 应体现在安培表上，故滑动变阻器此时大约 分压为U 滑=9V — 6.3V=2.7V 。故此时滑动变阻器调节 2 7 的阻值 R= 疋17Q> 10Q ，因此 G 不可能用限流 10 63 法，必须使用分压式。 答案：⑴BCFG ；⑵电路图如图 7所示，实物连接如 图8 所示 解法指导|本题的关键是在“额定电压下”较准确测量这一要求使得变阻器 G 无法使用限流式, 一般来说，若待测电阻比滑动变阻器阻值大得多时，一般采用分压式。 例4、（97年高考）某电压表的内阻在 20K Q --50 K Q 之间，现要测量其内阻，实验室提供下列 可选用的器材: 压表选C,电源选F 。R 珠 = f P 选用安培表外接法。 ②滑动变阻器及连接方法的选取 将可变电阻H 接到电源两端，其上电流大若致为 9 50 图8 图 2 图1 滑动变阻器的分压接法和限流接法 邛崃一中——杨忠林 滑动变阻器是中学电学实验中常用的仪器，它在电路中的接法有分压和限流两种，近几年高考电学设计性实验命题对其应用多次直接或渗透考查。教材对此又没有理论的讲解，又没有实际的指导，学生感到无从下手，笔者从多年的教学经验，结合电路分析，对滑动变阻器的这两种接法使用作一点探讨。 一、 滑动变阻器的分压接法和限流接法的电路分析 1．滑动变阻器的分压接法 如图1所示的电路中，滑动变阻器总电阻为R 0，输入电压为U 0，负载电阻R 两端的电压U 随变阻器调节变化情况作如下的讨论： 首先，不接负载R 时，输出端的电压U=U 0 R 0 R ap ，可见，U 与成正比，输出电压电线性 的，如图1（b ）中①所示。换言之，触头P 在ab 间移动时，左半部分分得的电压是均匀变化的，电压的变化范围是0—U 0。 其次，当滑动变阻器的aP 连接负载电阻R 时，P 点左边电路的等效电阻减小，与P 点右边部分串联而得的电压将比原来减小，如图1（b ）②所示。 再次，当负载电阻R 很小，对于确定的R ap ，左部分分得的电压将更小，如图如图1（b ）③所示。 可以得出结论：分压接法要能通过连续调节滑动变阻器得到平缓变化的电压，负载阻值应该较大。换言之，分压接法滑动变阻器应该选用阻值相对较小的。 2．动变阻器的限流接法 如图2所示的电路输入电压为U 0，滑动变阻器总阻值为R 0，滑动变阻器对负载R 0电流的控制情况作如下的讨论： 首先，电路中的电流：I= U 0 R aP +R ，可见，I 随R aP 的增大而减小，如图（b ）所示。 当Rap=0时，电路中的最大电流I m =U 0 R ，R 两端 的电压最大U max =U 0。 当Rap 最大值R 0分别为负载电阻1、3、5……倍时，电路中电流的最小值为I m 2 、I m 4 、 WORD 格式可编辑 限流电路和分压电路 1. 限流和分压接法的比较 （ 1）限流电路： 如图 2 所示，实际上滑动变阻器的右边部分并没 有电流流过。该电路的特点是：在电源电压不变的情况下， R 用两端的 电压调节范围： U ≥U 用≥UR 用/（R 0+R 用），电流调节范围： U/R 用≥I 用 ≥U/（R 0+R 用 ）。即电压和电流不能调至零，因此调节范围较小。要使 限流电路的电压和电流调节范围变大， 可适当增大 R 0。另外， 使用该电 路时，在接通电前， R 0 应调到最大。 （ 2）分压电路： 如图 3 所示，实质上滑动变阻器的左边部分与 R 用 并联后再与滑动变阻器的右边串联。 注意滑动变阻器的两端都有电流流 过，且不相同。该电路的特点是：在电源电压不变的情况下， R 用 两端 的电压调节范围为 U ≥U 用≥0，即电压可调到零，电压调节范围大。电 流调节范围为 E/R 用≥ I 用≥ 0。 使用分压电路，在当 R 0 图3 限流电路和分压电路 1. 限流和分压接法的比较 （1）限流电路：如图2所示，实际上滑动变阻器的右边部分并没 有电流流过。该电路的特点是：在电源电压不变的情况下，R 用两端的 电压调节范围：U ≥U 用≥UR 用/（R 0+R 用），电流调节范围：U /R 用≥I 用 ≥U /（R 0+R 用 ）。即电压和电流不能调至零，因此调节范围较小。要使 限流电路的电压和电流调节范围变大，可适当增大R 0。另外，使用该电 路时，在接通电前，R 0 应调到最大。 （2）分压电路：如图3所示，实质上滑动变阻器的左边部分与R 用 并联后再与滑动变阻器的右边串联。注意滑动变阻器的两端都有电流流 过，且不相同。该电路的特点是：在电源电压不变的情况下，R 用两端 的电压调节范围为U ≥U 用≥0，即电压可调到零，电压调节范围大。电 流调节范围为E /R 用≥I 用≥0。 使用分压电路，在当R 0 滑动变阻器分压与限流两种接法的选择 滑动变阻器是电学实验中常用的仪器，近几年高考电学设计性实验命题对其应用多次直接或渗透考查.如何选择滑动变阻器的接法设计控制电路仍是历届考生应考的难点. 一、滑动变阻器的限流接法与分压接法的特点： 如图10-2所示的两种电路中，滑动变阻器（最大阻值为R0）对负载R L的电压、电流强度都起控制调节作用，通常把图（a）电路称为限流接法，图（b）电路称为分压接法. 负载RL上电压调节范围 （忽略电源内阻） 负载RL上电流调节范围 （忽略电源内阻） 相同条件下电路消 耗的总功率 限流 接法 E U E R R R L L L≤ ≤ + 0L L L R E I R R E ≤ ≤ + L EI 分压 接法 E U L ≤ ≤ L L R E I≤ ≤ 0) ( ap L I I E+ 比较分压电路调节范围较大分压电路调节范围较大限流电路能耗较小①限流法： 如图（a）所示，待测电阻上电压调节范围为E E R R R L L~ + .显然，当R0< 2.下列情况可选用限流式接法 （1）测量时对电路中的电流或电压没有要求从零开始连续调节，只是小范围内测量，且R L与R0相差不大或R L略小于R0，采用限流式接法. （2）电源的放电电流或滑动变阻器的额定电流太小，不能满足分压式接法的要求时，采用限流式接法. （3）没有很高的要求，仅从安全性和精确性角度分析两者均可采用时，可考虑安装简便和节能因素优先采用限流式接法. 三、例题赏析 例1：如图10-3所示，滑动变阻器电阻最大值为R，负载电阻R1=R， 电源电动势为E,内阻不计. （1）当K断开，滑动头c移动时，R1两端的电压范围是多少？ （2）当K闭合，滑动头c移动时，R1两端的电压范围是多少？ （3）设R的长度ab=L,R上单位长度的电阻各处相同，a、c间 长度为x，当K接通后，加在R1上的电压U1与x的关系如何？ 【审题】电键断开或闭合导致电路出现两种截然不同的控制电路：限流和分压，把握限流和分压电路的原理是关键 【解析】（1）若K断开，则该控制电路为滑动变阻器的限流接法，故≤U1≤E （2）若K闭合，则该控制电路为滑动变阻器的分压接法，故0≤U1≤E （3）U1=IR并，R并=,I=得：U1= 【总结】该题考察两种控制电路的原理即两者获取的控制电压范围不同 例2：用伏安法测量某一电阻Rx阻值，现有实验器材如下：待测电阻Rx（阻值约5 Ω,额定功率为1 W）；电流表A1（量程0~0.6 A,内阻0.2 Ω）;电流表A2（量程0~3 A，内阻0.05 Ω）;电压表V1（量程0~3 V，内阻3 kΩ）;电压表V2 图3 图 2 限流和分压电路的选取 在测量待测电阻以及电学实验的创新设计类问题中，常常涉及到滑动变阻器的分压式或限流式接法，这类问题常常困绕着老师们的教与学生们的学。笔者在此问题上有一点粗浅的认识，现提出来与同仁、专家们商榷。 一、两种接法 1、限流式 如图1所示的电流中变阻器起限流作用，待测电阻R x 的电压可调范围为εε~R R R x x +（电源内阻不计）。在合上开关前要使变阻器所使用的阻值最大，因此，在闭合开关s 前一定要检查滑动触头p 是否在B 端。 2、分压式 如图2所示的电路中变压器起分压作用，待测电阻R x 的电压可调范围为0~ε（电源内阻不计），显然比限流时电压调节范围大。在合上开关s 前滑动触头p 应在A 端，此时对R x 的输出电压为0，滑动触头p 向B 滑动过程，使待测电阻R x 的电压、电流从最小开始变化。 限流和分压电路的选取，总的来说，应从测量的要求和电路的调节两个方面考虑。 二、测量要求 若题目中明确要求电压从0开始测量，电路的连接一定用分压式。 例1：（1999广东卷）用图3中所给的实验器材测量一个“12V ，5W ”的小灯泡在不同电压下的功率，其中电流表有3A 、0.6A 两档，内阻可忽略，电压表有15V 、3V 两档，内阻很大。测量时要求加在灯泡两端的电压可连续地从0V 调到12V 。 ⑴按要求在实物图上连线（其中部分线路已连好）。 ⑵其次测量时电流表的指针位置如下图（b ）所示，其读数为 A 5W ”的小灯泡其额定电流大约是I= 12 5＜0.6A ，故安培表的量程分析：对于“12V 、应选0～0.6A 。根据测量要求，电压连续地从0V 调到12V ，应接成分压电路，而不应接限流电路。又因为电流表内阻可忽略，电压表内阻很大，对电路无影响，电流表内接或外接都可以。 4所示 ⑵0.36A （或0.360） 解法指导 实物连接图的画法，要先画出原理图，其中涉及的电学元件按实物图位置排放，便于实物连接。 图4 X R 图1 滑动变阻器的限流接法和分压接法 被测电路对供电电压或供电电流有一定的要求，为满足这一要求，供电电路一般由电源和滑动变阻器按一定的连接方式组成，滑动变阻器在电路中有两种连接方式： 1．限流接法 如图4为滑动变阻器的限流接法.它的连接方式是电压表、滑动变阻器与待测电阻三者串联.该接法对外供电电压的调解范围是：E R R E R x x ~0 ，为了保护负载，闭合电键前滑动触头应滑到b 点. 2．分压接法 如图5是滑动变阻器的分压接法.它的连接方式是电源与滑动变阻器组成闭合电路，而待测电阻与滑动变阻器的一部分电阻并联.该接法对外供电电压的调解范围是：E ~0，为了保护负载，闭合电键前滑动触头应滑到b 点. 3．两种接法的比较：分压接法电压调解范围大，限流接法电压调解范围小，但限流接法电路耗能小. 4．两种接法的选择 滑动变阻器的两种接法都能控制调解负载的电流和电压，但在相同条件下调解效果不同，实际应用中要根据具体情况恰当地选择限流接法和分压接法. （1）通常情况下（满足安全条件），由于限流电路能耗较小，电路结构简单，因此应优先考虑. （2）为了便于调解，在待测电阻的阻值与滑动变阻器的阻值相差不大的情况下应选择限流接法；在待测电阻的阻值远大于滑动变阻器阻值的情况下应选择分压接法. （3）在下列情况下必须采用分压接法： ①要使某部分电路的电压或电流从零开始连续调解，只有分压接法才能满足. ②如果实验所提供的电表量程或其它元件允许通过的最大电流很小，若采用限流接法，无论怎样调解，电路中实际电流（或电压）都会超过电表量程或元件允许的最大电流（或电压），为了保护电表或其它元件，必须采用分压接法. ③伏安法测电阻实验中，当滑动变阻器的阻值远小于待测电阻时，若采用限流接法，待测电阻上的电流（或电压）变化很小，不利于多次测量取平均值或用图象法处理数据，也起不到保护用电器的作用.为了在上述情况下尽可能大范围地调解待测电阻上的电流（或电压），应选择分压接法. 图4 图5 分压式和限流式电路的比较和应用 一 知识教学点 知道滑动变阻器有分压接法和限流接法，理解两种接法的原理，并能在实际情况中作出选择、应用。 二 重点、难点及解决办法 1．重点 难点 分压接法和限流接法的选择和判断，并能在实际情况中选择应用 2. 解决办法 通过两种电路分析，结合具体实际情况，判断合适的接法，并在此基础上总结适用条件，培养学生解决实际问题的能力。 三 学生活动设计 在教师的引导下，分析两种接法的特点及适用条件，利用自行设计电路进一步体会适用条件，通过练习题，进一步培养学生综合分析能力，解决实际问题能力。 四 教学过程： 1．限流接法与分压接法的比较 例1 图（a ）为___________接法，图（b ）为__________ 接法。在这两种电路中，滑动变阻器（最大阻值为R 0）对 负载R L 的电压、电流强度都起控制调节作用，通过计算 完成下表： 思考（1） 当E =3V ，r =0Ω，0R =100Ω，L R =1000Ω时，两种电路中R L 上电压调节范围及电流调节范围如何? 若0R =100Ω，L R =50Ω，两种电路R L 上电压调节范围及电流调节范围是多少？ 通过对数据的观察能得到怎样的结论？ 思考（2）：图甲和图乙中的滑动触头P 从a 端向b 端滑动时，两图中电压表、电流表的读数如何变化？试 在丙图中定性作出U~R ap的图像（已知电源内阻0 r) = ２．应用： 例2有一未知电阻的阻值在20KΩ～50 KΩ之间，现要测量其阻值， 实验室提供下列可选的器材： 电流表A 电压表V 滑动变阻器R（最大阻值1 KΩ）， 电源E，电键S。 为了尽量减少误差，要求测多组数据。试在方框中画出符合要求的实验电 路图（其中电源和电键及其连线已画出）。 例 3 如图是一种自动测定油箱内油量多少的装置，R是滑动变阻器，它的金属滑片是杠杆的一端，从油量表(由电流表改装而成)指针所指的刻度，就能知道油箱内油 量的多少，则 ( ) (A)油量增加，R增大，油量表指针偏转变小 (B)油量增加，R减小，油量表指针偏转变大 (C)油量减少，R增大，油量表指针偏转变大 (D)油量减少，R减小，油量表指针偏转变小 思考：（1）小明家的汽车某次加满油后，开车过程中发现油量表指针始终指向零刻度，经判断装置的机械部分完好，试分析电路故障原因。 （2）油量表刻度是否均匀？ （3）如果没有电流表，请在下图中用电压表接入电路，使改装后的油量表刻度均匀。 高考物理难点分析 ——限流式与分压式的选择 一个简单的方法，一般电路都要就限流式，因为可以节能，但是有下列三种情况必须用分压式。 1．描绘小灯泡的伏安特性曲线时，要求电压和电流必须从零开始测量，就必须用分压式。可以归结为：实验中要求从零开始测量的，就必须用分压式。 2．如果整个电路中，滑动电阻器比较小，对整个电路几乎没有影响的，也必须用分压式。例如：测量电阻实验时，待测电阻大约是1000欧姆，而滑动电阻器仅有20欧姆，因为还要考虑到各种仪器的内阻问题，所以滑动电阻器对整个电路就几乎没有影响，这时就必须用分压。 3．在测量电路中，如果电压表或者电流表的量程比较小，（比限流式电路中的最小电流还要小）这时候为了安全起见，也必须用分压。 只有这三大类必须用分压法，而其他的就要用限流法了。当然，能用限流法的也可以用分压法，但是要考虑到节能问题，就只好选用限流法了。 综上所述，可以简记为：零起必分（压），滑小必分（压）;滑大可限（流），但烧表必分。 选用分压法的时候要选用小的滑动电阻器，同样还是为了节能。 ①负载Rx两端电压变化范围限流ERx/(Rx+R)~E （R是变阻器最大阻值）分压0～E ②能用限流一定能用分压。以下情况只能用分压： a．电阻or滑动变阻器or电流表允许通过的最大电流 3 电阻的串联、并联及其应用 课时1 串联、并联电路 限流和分压电路 一、串联电路和并联电路 1．串联电路：把几个导体或用电器依次首尾连接构成的电路，如图1甲所示． 2．并联电路：把几个导体或用电器并列地连接在一起构成的电路，如图乙所示． 二、电阻的串联和并联 1．串联电路的特点： (1)电流关系：I ＝I 1＝I 2＝I 3＝…＝I n ，串联电路各处的电流相等． (2)电压关系：U ＝U 1＋U 2＋U 3＋…＋U n ，串联电路两端的总电压等于各部分电路电压之和． (3)电阻关系：R ＝R 1＋R 2＋R 3＋…＋R n ，串联电路的总电阻等于各部分电路电阻之和． (4)电压分配规律：U R ＝U 1R 1＝U 2R 2＝…＝U n R n ，串联电路中各电阻两端的电压跟它的电阻成正比． 2．并联电路的特点： (1)电流关系：I ＝I 1＋I 2＋I 3＋…＋I n ，并联电路的总电流等于各支路电流之和． (2)电压关系：U ＝U 1＝U 2＝U 3＝…＝U n ，并联电路的总电压与各支路电压相等． (3)电阻关系：1R ＝1R 1＋1R 2＋1R 3＋…＋1 R n ，并联电路的总电阻的倒数等于各部分电路电阻的倒 数之和． (4)电流分配规律关系：IR ＝I 1R 1＝I 2R 2＝…＝I n R n ＝U ，并联电路中通过各支路电阻的电流跟它们的阻值成反比． 三、限流电路和分压电路 1．限流电路：如图2甲所示限流电路中，器件D(电阻为R )两端电压的变化范围是R R 0＋R U ～ U . 图2 2．分压电路：如图乙所示分压电路中，器件D(电阻为R )两端电压的变化范围是 . 限流分压两种连接方式的选取 例1：测定小灯泡“6V，3W”的伏安特性曲线，要求实验中灯泡两端的电压从零开始连续可调。供选择的器材有： 电压表V，(量程6V，内阻20k欧,)， 电流表A．(量程3A，内阻0．2欧)， 电流表A，(量程0．6A，内阻l欧)， 变阻器R，(0～100欧，0．5A)， 变阻器R，(0～20欧，0．2A)， 学生电源E(6—8v)、开关及导线若干。 选择出符合实验要求的实验器材并设计出实验电路。 【例2】用伏安法测量某一电阻R x阻值，现有实验器材如下：待测电阻R x（阻值约5 Ω，额定功率为1 W）；电流表A1（量程0~0.6 A，内阻0.2 Ω）；电流表A2（量程0~3 A，内阻0.05 Ω）；电压表V1（量程0~3 V，内阻3 kΩ）；电压表V2（量程0~15 V，内阻15 kΩ）；滑动变阻器R0（0~50 Ω），蓄电池（电动势为6 V）、开关、导线. 为了较准确测量R x阻值，电压表、电流表应选________，并画出实验电路图. 例3：为了较准确地用伏安法测定一只阻值大约是3k欧的电阻，备用的器材有： A、直流电源，电压12V，内阻不计； B、电压表，量程O一3—15V，内阻10k欧； C、电流表，量程0～0．6～3A，内阻20欧； D、毫安表，量程5mA，内阻200欧； E、滑动变阻器，阻值0～50Q； G、电键及导线若干。试设计出实验电路。 【例4】某电流表的内阻在0.1Ω～0.2Ω之间，现要测量其内阻，可选用的器材如下：A．待测电流表A1（量程0.6A）；B．电压表V1（量程3V，内阻约2kΩ）C．电压表V2（量程15V，内阻约10kΩ）；D．滑动变阻器R1（最大电阻10Ω）E．定值电阻R2（阻值5Ω）F．电源E（电动势4V） G．电键S及导线若干 （1）电压表应选用_____________；（2）画出实验电路图； （3）如测得电压表读数V，电流表读数I，则电流表A1内阻表达式为：R A = ____。 例5：用伏安法测一个电阻Rx的阻值。提供器材有：待测电阻Rx(约5k欧、电压表(0—3V，内阻100k欧)、微安表(0～500uA，内阻100欧)、变阻器(0～20k欧)、稳压电源(输出电压15V)。试设计出实验电路。 [例6」用伏安法测金属电阻 R(约为5Ω)的阻值，已知电流表内阻为1Ω量程为 x 分压与限流的研究实验报告 【实验目的】 1．熟悉分压电路和限流电流，并比较分压电路和限流电路的性能； 2．研究滑线变阻器的有关参数； 【实验原理】 （1） 1.分压电路 如图（1）所示，滑动触头P 从a 移动到b ，电阻箱的电阻为R ，由于调解滑动变阻器，电路中总电阻发生变化，使电阻箱R 的电压也发生变化，即电压表的示数有变化，设电路的电源电动势为E ，忽略电源的内阻，由欧姆定律可得出变阻器两端的电压的计算公式，推导过程如下： 电路中总电阻为： 21 1R R R RR R ++=总 （1） 根据欧姆定律得电路中总电流为： 21 1R R R RR E R E I ++==总 （2） 所以在此根据欧姆定律得出电阻箱的电压为： 2 121111)(R R R R R ERR R R RR I U ++=+?= （3） 又因为滑动变阻器的最大电阻为210R R R += 带入（3）式，并化简可得： 2 10101R RR R R ERR U -+= （4） 设0R R X = 01R R Y = （5） 联立（4）、（5），消去R ，1R ，可得： 2Y Y X XYE U -+= （6） 所以： 2 Y Y X XY E U -+= （7） 由式（7）可知，当X 一定时，E U 与Y 值存在一定的函数关系，可以多测几组数据，得出函数图像，分析分压电路的性能。 2. 限流电路 如图2所示，滑动触头P 移动到a ，负载电阻R 上的电压最大，为电源电压E ，相应的电流此时也是最大的，由欧姆定律可得此时电路中的最大电流为： R E I =max （8） 在滑动触头不在a 或者b 位置时，电路中的电流大小为： 1 R R E I += （9） 联立式（5）、（8）、（9），消去E ，R ，1R ,并化简整理可得： Y X X I I +=max （10） 滑动变阻器的限流式和分压式接法 （一）滑动变阻器在电路中的两种接法： ⑴限流式接法⑵分压式接法 1．通过改变变阻器电阻来改变电路中的电流，以控制电路中的电流——限流式； 如图1所示，当滑动头P从右端向左移动过程，滑动变阻器电阻逐渐减小，电路中的电流逐渐增大，变阻器起控制电路电流作用。 注意：实验开始时应使滑动变阻器连入电路的电阻最大。 2．通过变阻器改变电阻来改变用电器两端的电压，起调压器的作用——分压式。 如图2所示，电阻R与变阻器左边电阻并联,用电器与左边电阻的电压相等，改变P的位置改变用电器R两端电压，实现调制电压作用。 （二）两种电路选取： 1．两种电路的比较： ⑴分压电路的电流和电压调节范围都大于限流电路的调节范围。 ⑵在电源滑动变阻器和用电器一定的条件下，限流电路消耗的电能小于分压电路消 耗的电能。 2．选择原则： 由于限流式电路能节约能源，一般情况下优先选择限流式接法（以提高电路效率）。 例：在如图所示电路，已知U=5V，通过变阻器AB连成分压式电路 向小灯泡L供电，电灯L上标有“2.5V、25Ω”字样。求： ⑴为使小灯泡正常发光且上述电路的效率达到40%， 应如何选择变阻器的额定电流和电阻值。 ⑵变阻器如何连接才能使电路的效率达到最大？最大效率为多少？ 但在下列几种情况下，必须选择分压式连接方式： ①当滑动变阻器全电阻远小于被测电阻时，且实验要求电压（电流）的变化范围较大； ②明确要求某部分电路的电压从零开始变化； 例：测定小灯泡的伏安特性曲线。 ③若采用限流接法，电路中的最小电流仍超过用电器的额定电流。 例：用伏安法测金属电阻R x （约为5Ω）的值，已知电流表内阻为1Ω，量程为0.6A ，电压表内阻为几k Ω，量程为3V ，电源电动势为9V ，滑动变阻器的阻值为0～6Ω，额定电流为5A ，试画出测量R x 的原理图。 3．几点说明： ⑴对实验器材和装置的选择，应遵循的几条主要原则：①安全性原则 ②准确性原则 ③方便性原则 ④经济性原则 ⑵分压电路中，在通过变阻器实际电流小于变阻器额定电流（或电压）的条件下，尽量选用变阻器总阻值小的变阻器做分压电路使用。 例：在采用分压电路做实验，提供滑动变阻器有：滑动变阻器A ，阻值范围0～20Ω，额定电流2.0A ；滑动变阻器B ，阻值范围0～200Ω,额定电流1.0A ，根据其它实验仪器的规格和实验需要，若两个变阻器都满足电流要求，则以选滑动变阻器阻值较小的A 为好。（因为调节方便） 描绘小灯泡的伏安特性曲线 （一）目的： 1.描绘小灯泡的伏安特性曲线； 2.学习如何设计实验电路以及如何确定实验器材的规格。 （二）原理： 金属导体的电阻率随温度的升高而增大，从而使金属导体的电阻随温度的升高而增大，因此，对一只灯泡来说，未正常发光和正常发光时灯丝的电阻可相差几倍甚至几十倍，它的伏安特性曲线应该是一条曲线。根据部分电路欧姆定律R U I =可得：R U I 1=，即在I －U 坐标系中，图线的斜率等于电阻的倒数。 （三）器材： 小灯泡、电压表、电流表、滑动变阻器、学生电源、开关、 导线若干。 （四）实验步骤 1、确定电流表、电压表的量程，采用电流表外接法，按原理 图所示的电路图连接好实验电路。 2、把滑动变阻器的滑片调节到使接入电路中的电阻值最小的位置，电路经检查无误后，闭合开关S 。 图1电路称为限流接法，图2电路称为分压接法。 其中R L指的是待测元件电阻（即平时所说的R X），R0是滑动电阻滑动变阻器的分压接法 分压接法要能通过连续调节滑动变阻器得到平缓变化的电压，负载阻值应该较大。换言之，分压接法滑动变阻器应该选用阻值相对较小的。 滑动变阻器的限流接法 限流式接法要能在调节过程中平缓控制电流，滑动变器阻值要稍大些。一般来说，约为待测电阻的3—10倍。 1．在下面三种情况下必须选择分压接法： a．要使某部分电路的电压或电流从零开始连续调节，只有滑动变阻器分压接法的电路才能满足（如测定导体的伏安特性、校对改装后的电表等电路） b．如果实验所提供的电压表、电流表量程或电阻元件允许最大电流较小，采用限流接法时，无论怎样调节，电路中实际电流(电压)都会超过电表量程或电阻元件允许的最大电流(电压)，为了保证电表和电阻元件免受损坏，必须采用滑动变阻器分压接法连接电路． c．伏安法测电阻实验中，若所用的变阻器阻值小于待测电阻阻值，若采用限流接法时，即使变阻器触头从一端滑至另一端，待测电阻上的电流（电压）变化小，这不利于多次测量求平均值或用图像法处理数据，为了变阻器远小于待测电阻阻值的情况下能大范围地调节待测电阻上的电流（电压），应选择滑动变阻器的分压接法。 2．以下情况可选用限流接法： a．测量时电路电流（电压）没须要求从零开始连续调节，只是小范围内测量，且负载电阻R接近或小于滑动变阻器电阻R0，采用滑动变阻器限流接法。 b．电源的放电电流或滑动变阻器的额定电流太小，不能满足分压接法的要求，应采用滑动变阻器限流接法。 c．没有很高的要求，仅从安全性和精确性角度分析两者无可采用时可考虑安装简便和节能因素采用滑动变阻器限流接法。 一、伏安法测电阻 1．原理：根据欧姆定律R ＝U I ，只要测量出待测电阻 R x两端的电压U及流过的电流I即可． 2．测量器材：电流表、电压表 3．电流表的内接法和外接法的比较 内接法外接法 电路图 误差原因 电流表分压 U测＝U x＋U A 电压表分流 I测＝I x＋I V 电阻测量值 R 测 ＝ U测 I测 ＝R x＋R A>R x 测量值大于真实值 R 测 ＝ U测 I测 ＝ RxRV Rx＋RV 2.两种接法的适用条件 (1)限流式接法适合测量阻值小的电阻(与滑动变阻器总电阻相比相差不多或比滑动变阻器的总电阻还小)．因为Rx小，限流式中滑动变阻器分得电压大，移动滑动触头调节范围大． (2)分压式接法适合测量阻值较大的电阻(比滑动变阻器的总电阻大)．因为Rx大，分压式中Rx几乎不影响电压的分配，移动滑动触头电压变化明显，便于调节 3．两种接法的选择原则 (1)在两种电路均可使用的情况下，应优先采用限流式接法，因为限流式接法电路简单、耗能低． (2)若采用限流式不能控制电流满足实验要求，即不论怎样调节滑动变阻器，待测电阻上的电流(或电压)都会超过电流表(或电压表)的量程，或超过待测电阻的额定电流，则必须选用分压式接法． (3)若待测电阻的阻值比滑动变阻器总电阻大得多，以致在限流电路中，滑动变阻器的滑动触头从一端滑到另一端时，待测电阻上的电流或电压变化范围不够大，不利于多次测量求平均值，此时，应改用分压式接法． (4)若实验中要求电压从零开始连续可调，则必须采用分压式接法． 4、典型题 一、伏安法测电阻 1、如图所示是一些准备用来测量待测电阻Rx阻值的实验器材，器材及其规格列表如下： 待测电阻Rx阻值在900 Ω～1 000 Ω之间 电源E 具有一定内阻，电动势约9.0 V 电压表V1 量程2.0 V，内阻r1＝1 000 Ω 电压表V2 量程5.0 V，内阻r2＝2 500 Ω 电流表A 量程3.0 A，内阻r＝0.10 Ω 滑动变阻器R 最大阻值约100 Ω，额定电流0.5 A 开关S、导线若干 （1）为了能正常进行测量并尽可能减少测量误差，实验要求测量选用哪些 电表？（2）画出余下的电路连线 1.【答案】测量Rx阻值的电路如图 解析由于待测电阻约为1 000 Ω，滑动变阻器阻值为100 Ω，且要使电表 读数有较明显的变化，因此滑动变阻器应采用分压接法，由于加在待测电阻的最 大电流约为10 mA，显然3 A的电流表不能用，因此将V1当作电流表使用．由 于V1表的电压能够测量，故采用V1表内接法．时电表的读数大于其量程的一半， 而且调节滑动变阻器能使电表读数有较明显的变化．请用实线代表导线，在所给 的实验器材图中选择若干合适的器材，连成满足要求的测量Rx阻值的电路． 2、某同学测量阻值约为25 kΩ的电阻Rx，现备有下列器材： A．电流表(量程100 μA，内阻约2 kΩ) B．电流表(量程500 μA，内阻约300 Ω) C．电压表(量程15 V，内阻约100 kΩ) D．电压表(量程50 V，内阻约500 kΩ) E．直流电源(20 V，允许最大电流1 A) F．滑动变阻器(最大值1 kΩ，额定功率1 W) G．电键和导线若干 电流表应选____________，电压表应选____________．(填字母代号) 该同学正确选择仪器后连接了以下电路，为保证实验顺利进行，并使测量误差尽量减小，实验前请你检查该电路，指出电路在接线上存在的问题： ①____________________________________________； ②_____________________________________________. 2.【答案】B C①电流表应采用内接法．②滑动变阻器应采用分压式接法． 限流法与分压法的区别 与选取原则 WEIHUA system office room 【WEIHUA 16H-WEIHUA WEIHUA8Q8- 限流法与分压法的区别与选取原则 限流法与电路串联，分压法与电路并联（如果在有箭头的划变导线上联有用电器，且划变接有三根导线时就为此） 区别： 1.限流接法线路结构简单，消耗能量少； 2.分压接法电压调整范围大，可以从0到路端电压之间连续调节； 选用原则： 1.优先限流接法，因为它电路结构简单，消耗能量少； 2.下列情况之一者，必须采用分压接法： （1）当测量电路的电阻远大于滑动变阻器阻值，采用限流接法不能满足要求时； （2）当实验要求多测几组数据（电压变化范围大），或要求电压从0开始变化时； （3）电源电动势比电压表量程大很多，限流接法滑动变阻器调到最大仍超过电压表量程时时。 分压，电压的变化范围是0-E （滑动变阻器的两端接电源的正负极，滑片接一条支路，也就并联在电路中） 限流，电压的变化范围是X-E（也就是不能调处0电压，这个是一端不接，也就是只连接两根导线，串联在电路中） 一般接电路优先考虑的是限流，因为，功耗小。 但是需要电压从0开始变化的时候，就要使用分压法了，测伏安特性的时候，一定要采用分压法。 区别—— 1.滑动变阻器的限流法是串联在电路中的。 滑动变阻器的分压法是并联在电路中的。 2.滑动变阻器的分压法的电压可从零开始调节，而限流法不能从零开始调节（即分压法比限流法的可调节范围大） 3.限流法消耗的功率比分压法少。 应用—— 1.需要调节范围大，且可从零开始调节时，用分压法。 2.要使电路中消耗的功率较小时，用限流法。 滑动变阻器分压与限流接法的选择滑动变阻器常被用来改变电路的电压和电流，根据连接方法的不同，可分为分压接法和限流接法.分压法是把整个变阻器的所有阻值接入电路，再从滑片和变阻器的一个端点上引出部分电压向外供电. 用滑线变阻器分压和限流 电路一般都包括电源、控制和测量三部分。三部分中测量电路是根据实验目的事先确定的，它等效于一个负载。根据要求，必须给负载提供一定的电压和电流，这就确定了电源的规格。控制电路的作用是控制负载的电流和电压达到要求，完成这一任务的电路分别称限流电路和分压电路。滑线变阻器的优点是连续可调，串联在电路中可控制电流大小，并联在电路中可控制电压，因而常用的电路控制元件。 本实验通过对滑线变阻器分压特性和限流特性的研究，了解滑线电阻与负载应如何匹配从而达到预期结果。 【实验目的】 1、了解基本电学仪器的性能和使用方法； 2、掌握滑线变阻器限流与分压两种电路的联接方法、性能和特点； 2、熟悉电学实验的基本操作规程和安全常识。 【实验仪器】 稳压电源，滑线变阻器，电阻箱，电压表，电流表，开关，导线（红、黑各 4条）。 【实验原理】 1. 滑线变阻器的分压特性 图1 分压电路 滑线变阻器作分压的电路如图1所示。滑线变阻器的两固定端分别接于电源的正负极，负载电阻与R 1并联，U 0为电源的端电压。 电路的总电阻R 可以看成是R 1和R L 并联后，再与R 2串联： L L R R R R R R ++ =112 因此，回路的总电流I 为 L L R R R R R U R U I ++ == 1120 （1） 而R L 上的电压U L 即为 L L L L L L L L L L R R R R R U R R R R R R R U R R R R R R R R I U 112011120 1111)(++= ++ +=+?= （2） 对于一定的电源E 和负载R L ，U L 只与R 1和R 2有关，又注意到021R R R =+是一常量（即滑线变阻器的总电阻），所以可以表示出U L 与滑键位置的关系。为了得到较明显而普遍的式子，现令 1 R R X = （滑键在电阻上的相对位置） 0 R R K L = （负载与电阻之比） 则负载R L 上的电压为 2 X X K KXU U L -+= （3） 则 2 0L U KX U K X X =+- 2. 滑线变阻器的限流特性 图2 限流电路 滑线变阻器作限流器的电路如图2所示。这时负载R L 中电流等于 2 R R U I L L += 若K 与X 的定义式不变，并令L R U I 0 0= ，则可导出通过负载的电流 X K KI I L -+= 10 则 01L I K I K X =+- 1.限流和分压接法的比较 （1）限流电路：如图 2所示，实际上滑动变阻器的右边部分并没 有电流流过。该电路的特点是：在电源电压不变的情况下， R 用两端的 电压调节范U ≥J 用≥JR 用/ （R o +R 用），电流调节范围:U /R 用≥用≥ U /（ R o +R 用）。即电压和电流不能调至零，因此调节范围较小。要使限流电路的 电压和电流调 节范围变大，可适当增大 R o o 另外，使用该电路时，在接通电前， R o 应调 到最大。 （2）分压电路：如图 3所示，实质上滑动变阻器的左边部分与 用并联后再与滑动变阻器的右边串联。注意滑动变阻器的两端都有电流 流过，且不相同。该电路的特点是：在电源电压不变的情况下， R 端的电压调节范围为 U ≥J 用≥）,即电压可调到零，电压调节范围大。 电流调节范围为 E /R 用≥用≥0o 使用分压电路，在当 R o 例1、1993年全国高考题）将量程为100 IA的电流表改装成量程为 1 mA的电流表，并用一标 准电流表与改装后的电流表串联，对它进行校准?校准时要求通过电流表的电流能从零连续调到 1 mA ,试按实验要求画出电路图? 例2、（1999广东卷）用图3中所给的实验器材测量一 个12V，5W ”的小灯泡在不同电压下的功率，其中电流 表有3A、0.6A两档，内阻可忽略，电压表有15V、3V 两 档，内阻很大。测量时要求加在灯泡两端的电压可连续地从 12V。 ⑴按要求在实物图上连线（其中部分线路已连好）。 图3 ⑵其次测量时电流表的指针位置如下图（b）所示，其读数为___________ A ②要求电器的电压或电流变化范围大，负载电阻的阻值远大于变阻器的总电阻，须用分压式电路。若接成限流式，当改变滑动变阻器的阻值时，电路中电流变化不明显，测得的电压和电流取值范围小。 例3、为了测定一个“ 6.3V、1W”的小电珠在额定电压下较准确的电阻值，可供选择的器材有: 限流电路和分压电路 1. 限流和分压接法的比较 （1） 限流电路：如图 2所示，实际上滑动变阻器的右边部分并没 有电流流过。该电路的特点是：在电源电压不变的情况下， R 用两端的电 压调节范围：U > U 用》UR 用 / （ R 0+R 用），电流调节范围： JR 用》I 用》U / （Fb+R 用）。即电压和电流不能调至零，因此调节范围较小。要使限流 电路的 电压和电流调节范围变大， 可适当增大R ）o 另外，使用该电路时， 在接通电前，R ）应调到最大。 （2） 分压电路：如图3所示，实质上滑动变阻器的左边部分与 R 用 并联后再与滑动变阻器的右边串联。 注意滑动变阻器的两端都有电流流 过，且不相同。该电路的特点是：在电源电压不变的情况下， R 用两端的 电压调节范围为 U> U 用》0，即电压可调到零，电压调节范围大。电流 调节范围 为曰R 用》I 用》0o 使用分压电路，在当 F 0滑动变阻器的分压接法和限流接法
限流电路和分压电路
限流电路和分压电路
高二物理-分压法、限流法
限流和分压电路的选取(新)
滑动变阻器的限流接法和分压接法
分压式和限流式的比较和应用
分压式与限流式的选择
第二章 3 课时1 串联、并联电路 限流和分压电路(答案附后面)
限流法与分压法的选择
分压与限流地的研究实验报告材料
专题：滑动变阻器的限流式和分压式接法要点
分压和限流接法
伏安法测电阻分压限流电路选择知识点讲座及练习题
限流法与分压法的区别与选取原则修订稿
用滑线变阻器分压和限流
限流电路和分压电路
限流电路和分压电路