分压电路

１、通常情况下（满足安全），由于限流电路的能耗小，结构连接简单，所以优先考虑限流接法

２、有以下３种情况就必须采用分压接法

（１）、要使某部分电路的电压或电流从０开始调节，只有分压电路才能满足

（２）、如果实验所提供的电压表，电流表的量程或电阻元件允许最大的电流较小，采用限流接法，无论怎样调节，电路中实际电流（压）都会超过电流表的量程或电阻元件允许的最大电流（压），为保持电表和电阻元件免受损害，必须采用分压法；（３）、伏安法测电阻实验中，若所用的变阻器阻值远小于待测电阻阻值，采用限流接法即使变阻器触头从一端滑至另一端，待测电阻上的电流（压）变化也很小，不利于多次测量平均值或用图象处理数据，为了在变阻器阻值远小于待测电阻的情况下能大范围地调节待测电阻上的电流（压），应选择变阻器分压的接法

３、分压电路

电阻器在分压电路中的作用

分压电路实际上是电阻的串联电路，如图1所示。它有以下几个特点：

①通过各电阻的电流是同一电流，即各电阻中的电流相等I=I1=I2=I3;

②总电压等于各电阻上的电压降之和，即V=V1+V2+V3;

③总电阻等于各电阻之和，即R=R1+R2+R3。

在实践中可利用电阻串联电路来进行分压以改变输出电压，如收音机和扩音机的音量调节电路、半导体管工作点的偏置电路及降压电路等．

图1电阻的串联电路

研究滑动变阻器的限流电路和分压电路

滑动变阻器在电路中可以作限流器用，也可以作分压器用，应当如何选用这两种不同的形式呢？这首先是由电路中的需要来决定的，例如，有时需要负载电压有较大幅度的变化，有时需要能够做到细微的调节。哪一种电路能满足这些要求，这就需要我们研究两种电路的输出特性。

实验前取滑动变阻器（20Ω／0．5A）、直流电流表、直流电压表、直流电源（6伏）、电阻箱（0－9999Ω）、开关、直尺各1个备用。

分压电路及其应用

湖南彭友山

在《恒定电流》一章中，经常用到分流和分压电路，特别是利用串联电路的分压作用，可以将滑动变阻器接成分压器来调节用电器两端的电压。这种电路在实际中用得较多，学生对于该问题常常出错。本文就该问题进行一些探讨。

1.分压电路的分析

如图1所示，滑动变阻器两端接在电源的正负极上，固定端和滑动端P分别跟用电器的

两端连接，这样就组成分压器。在空载时，

从该式可得到三种情况：

所以在实际中要使用电器两端的电压变化与滑动触头位置的变化成线性关系，应该选取阻值远小于用电器电阻的滑动变阻器。这也可以说明，当在输出端接上大电阻时，对输出电压的影响极小，电压表并联在用电器的两端就属于这种情况。

图1

出端接一个小电阻时，输出端就近似于短路。

③如果用电器与滑动变阻器的阻值相差不多，电源内阻又不可忽略，我们也可以作如下的定量分析：如图2所示，设电源的电动势为E，内阻为r，滑动变阻器的最大电阻为

，电压表的影响不计。则回路的总电阻为：

当P向右滑动时大小，

小。根据闭合电路欧姆定律，回路中的总电流I增大。

图2

由以上的分析，可得出这样的结论：当P向右滑动时，I、都增大，灯泡两端的电压也增大，随之出现电压表的读数增大，灯泡的亮度有增强的现

象。这时，通过的电流随着P的位置的改变而发生变化，

和的电流也变化了。

2.分压电路的应用

例1.如图3所示，是课本中安培表改装成伏特表实验的电路图，这里滑动变阻器R起着分压作用。虚线框内是改装的伏特表，输出端连接了一个并联的伏特表。根据前面的分析，

当并联伏特表的总电阻远大于变阻器的电阻时，伏特表上就可得到与成正比关系的连续变化的电压读数。

图3

在该实验中我们一般选取的滑动变阻器，是符合前面的要求的。

例2.小灯泡的额定电压为2.8V，额定电流为0.25A，在测定小灯泡的曲线的实验中，请作出电路原理图，并在图4的实物图中画出连接线。在闭合电键前，滑动变阻器的滑动片应该放在________端。

图4

解析：在测定小灯泡的曲线的过程中，小灯泡的电流和电压的变化应该从0开始，则该实验电路要用分压电路，其实验原理图如图5所示。在电键闭合前要使小灯泡两端的电压为0，则滑动变阻器应该放在最左端的位置。

验的方法与要求如下：

1．按图（一）3．53－1连接好串联电路，分别取负载电阻R为2欧，200欧，2000欧，实验时将滑线变阻器的阻值从最大逐次调小，记录各次中滑动变阻器滑臂触头离开起点的距离L及通过负载的电流强度I，作出I－L图象。

2．按图（一）3．53－2所示的分压电路接线。分别取负载电阻R为2欧，200欧，2000欧进行实验，使分压器输出电压从零开始，逐步移动滑臂，记录滑臂移动距离L和输出电压U，作出U－L图象。

根据你作出的图象，描述负载电阻对输出特性的影响。并应用串、并联电路的原理分析实验的结果。

实验后思考下列问题：

1．比较使用分压器和限流器时输出电压的调节范围。

2．当负载电阻R比较大时，采用什么样的电路，输出电压随滑臂移动距离的线性较好，且变化率较大？

3．在负载电阻较小时，为了在输出低电压段获得较精细的调节，可使用何种电路？

4．当负载电阻R较大时，为了获得较大范围的输出电压，而又能做到比较精细调节，可采用何种电路？

【提示与答案】

这里用表格将限流器和分压器的电路特点作一比较。表格中R为负载电阻，r0为滑动变阻器的最大电阻，r为滑动变阻器连入电路的限流电阻或分压电阻。

不同负载时，限流器连接电路的I－l图象和分压器电路U－l图象如图（二）3．53－1所示。

从以上分析和实验图象可以看出：

（1）使用分压器有较大的输出电压调节范围0－E，采用限流器的输出电压调节范围是：

R ／（r 0＋R ）·（E －E ），r 0越小调节范围越小。

（2）当负载电阻较大时，采用分压器的输出线性较好。

（3）在既要求较大的电压调节范围，又要示易于实现精细的微调的情况下，可以同时采用两种电路，如图（二）3．53－2协同调节R 1和R 2，可以取得较好的效果。

用几何画板研究分压电路

陈建

（南通师范学校江苏南通226006）

如图1，将滑动变阻器的两个固定端A 、B 分别与电源两极相连，负载L R 两端分别与固定端A 及滑动头C 相连.接通电源后，AC 间的电压（即负载L R 两端

电压L U ）仅是电源电压E 的一部分，且随着滑动

头C 的移动而改变，故称分压电路.分压电路是物

理实验中常用的基本电路.由于电路结构简单，实

验中实验条件、器材的选择往往有较大的随意性，

在一定程度上影响实验效果.对电路进行实验研究

并从理论上分析，能指导我们更有效地开展实验，

而几何画板这一工具可使我们直观、方便地把握影响L U 大小的因素，同时更有效地解决真实实验中调节电源内阻r 不便的困难，更好地探究内在规律.

软件制作的主要步骤及关键点：

1．在屏幕左方制作图1所示电路图，其中C 为AB 上的动点（AB 长为5cm ）；

2．在屏幕下方分别画三条长3cm 、5cm 、

7.36cm 的线段JQ 、DF 、MN （如图2），并在MN

线段上距离M 端1.02cm 处构造点K ，构造线段

KN.在JQ 、DF 、KN 上分别构造点R 0、r 、R L ；

3．测算JR 0的长度并标注为

l ，用计算器计算

10002)3sgn()2sgn(1002)2sgn()1sgn(102)1sgn(1?---+?---+?--l l l l l （滑动变阻器全电阻0R 分别取10Ω、100Ω、1000Ω）；测算Dr 的长度并标注为r 0,用计算器计算20?r ,电源内阻r 在0~10Ω间连续可调；测算MR L 的长度并标注为R ，用

计算器计算250ln ?R ,负载电阻L R 在5~500Ω间连续可调；测算AB 及AC 的长度

并标注为AB 、x ，计算0R AB x ?标注为A R ；

4．计算负载两端的电压L U （计算公式为

L A L A L A L A A R R R R R R R R r E

+??++-+0，

本例中电源电动势E 取6V ）； 5．建立坐标系，构造0/~R R U A L 曲线.

软件应用:

通过对有关参数的调节,研究L U 的变化,可得出:

1．不考虑电源内阻(0=r )时

从调节范围看,分压电路从E ~0,与变阻器全电阻0R

无关；从调节的线性程

图2

度看,1

0>>R R L 时,在整个调节范围内,L U 随A R 均匀变化,线性变化性能好；10<

2．考虑电源内阻r 时

电压调节范围变小,且与变阻器全电阻0R 有关.0R 增大，调节范围大；0R 减小，调节范围小.而调节的线性程度与不考虑电源内阻时相似,只是必须用L R 与(0R +r )比较，且在A R 较大时L U 对滑动头C 的位置（A R 的变化）敏感程度有所降低.

图3中将不同r 、0R 、L R 情况下的0

/~R R U A L 典型曲线作于同一图象，其中：

(1)0=r ,=0R 0.1L R (=L R 100Ω)

(2)0=r ,=0R L R (=L R 10Ω)

(3)0=r ,=0R 10L R (=L R 10Ω) (4)Ω=10r ,=0R 10L R (=L R 10Ω)

启示：

1．根据实验要求确定负载L R 后，对电源的选择一般要求其电动势E 略大于负载所要求的最大电压max U ，电源的额定电流大于工作电流即可，并尽可能选择内阻较小者；

2．一般电路希望在整个调节范围内，调节的线性程度较好.在负载L R

确定后，

图3

选取作分压用的变阻器时，其全电阻取20L

R R <，但0R 不可取得过小，否则电流

易超过额定电流而使其损坏，且影响电源的安全性、增加其消耗.

用几何画板研究分压电路

陈建

（南通师范学校江苏南通226006）

如图1，将滑动变阻器的两个固定端A 、B 分别与电源两极相连，负载L R 两端分别与固定端A 及滑动头C 相连.接通电源后，AC 间的电压（即负载L R 两端

电压L U ）仅是电源电压E 的一部分，且随着滑动

头C 的移动而改变，故称分压电路.分压电路是物

理实验中常用的基本电路.由于电路结构简单，实

验中实验条件、器材的选择往往有较大的随意性，

在一定程度上影响实验效果.对电路进行实验研究

并从理论上分析，能指导我们更有效地开展实验，

而几何画板这一工具可使我们直观、方便地把握影响L U 大小的因素，同时更有效地解决真实实验中调节电源内阻r 不便的困难，更好地探究内在规律.

软件制作的主要步骤及关键点：

1．在屏幕左方制作图1所示电路图，其中C 为AB 上的动点（AB 长为5cm ）；

2．在屏幕下方分别画三条长3cm 、5cm 、

7.36cm 的线段JQ 、DF 、MN （如图2），并在MN

线段上距离M 端1.02cm 处构造点K ，构造线段

KN.在JQ 、DF 、KN 上分别构造点R 0、r 、R L ；

3．测算JR 0的长度并标注为

l ，用计算器计算

10002)3sgn()2sgn(1002)2sgn()1sgn(102)1sgn(1?---+?---+?--l l l l l （滑动变阻器全电阻0R 分别取10Ω、100Ω、1000Ω）；测算Dr 的长度并标注为r 0,

用计

图2

算器计算20?r ,电源内阻r 在0~10Ω间连续可调；测算MR L 的长度并标注为R ，用

计算器计算250ln ?R ,负载电阻L R 在5~500Ω间连续可调；测算AB 及AC 的长度

并标注为AB 、x ，计算0R AB x ?标注为A R ；

4．计算负载两端的电压L U （计算公式为

L A L A L A L A A R R R R R R R R R R r E

+??+?+-+0，

本例中电源电动势E 取6V ）； 5．建立坐标系，构造0/~R R U A L 曲线.

软件应用:

通过对有关参数的调节,研究L U 的变化,可得出:

1．不考虑电源内阻(0=r )时

从调节范围看,分压电路从E ~0,与变阻器全电阻0R 无关；从调节的线性程度看,1

0>>R R L 时,在整个调节范围内,L U 随A R 均匀变化,线性变化性能好；10<

2．考虑电源内阻r 时

电压调节范围变小,且与变阻器全电阻0R 有关.0R 增大，调节范围大；0R 减小，调节范围小.而调节的线性程度与不考虑电源内阻时相似,只是必须用L R 与(0R +r )比较，且在A R 较大时L U 对滑动头C 的位置（A R 的变化）敏感程度有所

降低.

图3中将不同r 、0R 、L R 情况下的0

/~R R U A L 典型曲线作于同一图象，其中：

(1)0=r ,=0R 0.1L R (=L R 100Ω)

(2)0=r ,=0R L R (=L R 10Ω)

(3)0=r ,=0R 10L R (=L R 10Ω) (4)Ω=10r ,=0R 10L R (=L R 10Ω)

启示：

1．根据实验要求确定负载L R 后，对电源的选择一般要求其电动势E 略大于负载所要求的最大电压max U ，电源的额定电流大于工作电流即可，并尽可能选择内阻较小者；

2．一般电路希望在整个调节范围内，调节的线性程度较好.在负载L R 确定后，选取作分压用的变阻器时，其全电阻取20L

R R <，但0R 不可取得过小，否则电流

易超过额定电流而使其损坏，且影响电源的安全性、增加其消耗.

分压电路及其应用

湖南彭友山

在《恒定电流》一章中，经常用到分流和分压电路，特别是利用串联电路的分压作用，可以将滑动变阻器接成分压器来调节用电器两端的电压。这种电路在实际中用得较多，学生对于该问题常常出错。本文就该问题进行一些探讨。

1.分压电路的分析

如图1所示，滑动变阻器两端接在电源的正负极上，固定端和滑动端P 分别跟用电器的两端连接，这样就组成分压器。在空载时，输出电压为

：

图3

，这时与成正比，变化范围是。在接上负载后，输出电压为：

从该式可得到三种情况：

①当时，，所以有：。这说明在输出电压

与的关系仍然是成正比。所以在实际中要使用电器两端的电压变化与滑动触

头位置的变化成线性关系，应该选取阻值远小于用电器电阻的滑动变阻器。这也可以说明，当在输出端接上大电阻时，对输出电压的影响极小，电压表并联在用电器的两端就属于这种情况。

图1

②当时，的值很大，有：。这说明在输出端接一个小电阻时，输出端就近似于短路。

③如果用电器与滑动变阻器的阻值相差不多，电源内阻又不可忽略，我们也可以作如下的定量分析：如图2所示，设电源的电动势为E，内阻为r，滑动变

阻器的最大电阻为，电压表的影响不计。则回路的总电阻为：

，当P

向右滑动时，增大，减小，增大。由于可以看作一个不变的值，所以回路中的总电阻减小。根据闭合电路欧姆定律，回路中的总电

流I增大。又由于灯泡两端的电压，当增大时，

也增大，所以也随着增大。

图2

由以上的分析，可得出这样的结论：当P向右滑动时，I、都增大，

灯泡两端的电压也增大，随之出现电压表的读数增大，灯泡的亮度有增强的

现象。这时，通过的电流随着P的位置的改变而发生变化，通过和的电流也变化了。

2.分压电路的应用

例1.如图3所示，是课本中安培表改装成伏特表实验的电路图，这里滑动变阻器R起着分压作用。虚线框内是改装的伏特表，输出端连接了一个并联的伏特表。根据前面的分析，当并联伏特表的总电阻远大于变阻器的电阻时，伏特表上

就可得到与成正比关系的连续变化的电压读数。

图3

在该实验中我们一般选取的滑动变阻器，是符合前面的要求的。

例2.小灯泡的额定电压为2.8V，额定电流为0.25A，在测定小灯泡的曲线的实验中，请作出电路原理图，并在图4的实物图中画出连接线。在闭合电键前，滑动变阻器的滑动片应该放在________端。

图4

解析：在测定小灯泡的曲线的过程中，小灯泡的电流和电压的变化应该从0开始，则该实验电路要用分压电路，其实验原理图如图5所示。在电键闭合前要使小灯泡两端的电压为0，则滑动变阻器应该放在最左端的位置。

图5

研究滑动变阻器的限流电路与分压电路

这里用表格将限流器和分压器的电路特点作一比较。表格中R为负载电阻，

r

为滑动变阻器的最大电阻，r为滑动变阻器连入电路的限流电阻或分压电阻。

不同负载时，限流器连接电路的I－l图象和分压器电路U－l图象如图（二）3．53－1所示。

从以上分析和实验图象可以看出：

（1）使用分压器有较大的输出电压调节范围0－E，采用限流器的输出电压

调节范围是：R／（r

0＋R）·（E－E），r

越小调节范围越小。

（2）当负载电阻较大时，采用分压器的输出线性较好。

（3）在既要求较大的电压调节范围，又要示易于实现精细的微调的情况下，

可以同时采用两种电路，如图（二）3．53－2协同调节R

1和R

2

，可以取得较好

的效果。

图5