制流电路与分压电路实验报告
制流电路与分压电路实验报告
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实验题目： 制流电路与分压电路
实验目的：
1.了解基本仪器的性能和使用方法；
2.掌握制流与分压两种电路的联结方法、性能和特点，学习检查电路故障的一般方法；
3.熟悉电磁学实验的操作规程和安全知识。
实验仪器
毫安表 伏特表 直流电源 滑线变阻器 电阻箱 型号 C19－mA C31－mV DH1718C BX7－11 ZX25a 规格
1000mA 1000mV 0－30V 5A 10Ω 111111Ω
实验原理：
1. 制流电路
电路如图1所示，图中E 为直流电源；0R 为滑线变阻箱，
为电流表；Z
R
为负
载；K 为电源开关。它是将滑线变阻器的滑动头C 和任一固定端（如A 端）串联在电路中，
作为一个可变电阻，移动滑动头的位置可以连续改变AC 之间的电阻
AC R ，从而改变整个电路的电流I ，
AC
Z R R E
I +=
(1)
当C 滑至A 点Z
AC R E
I R =
=max ,0，负载处E U =max ； 当C 滑至B 点0R R AC =，0min
R R E I Z +=， Z Z R R R E U 0
min += 电压调节范围：
E E R R R Z
Z
→+0
相应的电流变化为
Z
Z R E
R R E →+0
一般情况下负载 Z R 中的电流为
X K K I R R R R R E R R E I AC Z AC
Z +=+=+=
max 0
00， (2)
A 图
图
式中 .,0
0R R X R R K AC Z
==
图2表示不同K 值的制流特性曲线，从曲线可以清楚地看到制流电路有以下几个特点：
（1） K 越大电流调节范围越小； （2） 1≥K 时调节的线性较好；
（3） K 较小时（即 Z R R >>0），X 接近O 时电流变化很大，细调程度较差； （4） 不论0R 大小如何，负载上通过的电流都不可能为零。
细调范围的确定：制流电路的电流是靠滑线电阻滑动端位置移动来改变的，最少位移是一圈，因此一圈电阻的大小就决定了电流的最小改变量。因为Z
AC R R E
I +=
，对 AC R 微分
()AC Z AC AC R R R E
R I I ??+-=??=
?2
， N
R E I R E I I
0202min
?=??=?， (3) 式中N 为变阻器总圈数。从上式可见，当电路中的 0,,R R E Z 确定后，ΔI 与2
I 成
正比，故电流越大，则细调越困难，假如负载的电流在最大时能满足细调要求，而小电流时也能满足要求，这就要使max
I
? 变小，而0R 不
能太小，否则会影响电流的调节范围，所以只能使N 变大，由于N 大而
使变阻器体积变得很大，故N 又不能增得太多，因此经常再串一变阻器，采用二级制流，如图3所示，其中10R 阻值大，作粗调用，20R 阻值小作细调用，一般20R 取 1010R ，但20,10R R 的额定电流必须大于电路中的最大电流。
2. 分压电路
分压电路如图4所示，滑线变阻器两个固定端A 、B 与电源E 相接，
负载Z R 接滑动端C 和固定端A （或B ）上，当滑动头C 由A 端滑至B 端，负载上电压由O 变至E ，调节的范围与变阻器的阻值无关。当滑动头C 在任一位置时，AC 两端的分压值U 为由实验可得不同K 值的分压特性曲线，如图5所示。
X
R R E
R K R R R R R R R R R E U
BC Z AC AC Z AC Z BC
AC
Z AC
z +?=
+??
++? (4) 图
图
式中0
00,,R R K R R K R R R AC Z
BC AC ==
+= 从曲线可以清楚看出分压电路有如下几个特点：
（1）不论 0R 的大小，负载 Z R 的电压调节范围均可从E →0； （2）K 越小电压调节不均匀；
（3）K 越大电压调节越均匀，因此要电压U 在0到max U 整个范围内均匀变化，则取 1>K 比较合适，实际K=2那条线可近似作为直线，故取 2
0Z
R R ≤
即可认为电压调节已达到一般均匀的要求了。当 1< Z = ， 经微分可得：() BC Z BC BC Z R E R U R R E R U ??=???= ?2 2 最小的分压量即滑动头改变一圈位置所改变的电压量，所以 N R E R U R E R U U Z Z 02 02min ??=??=? (5) 式中N 为变阻器总圈数，Z R 越小调节越不均匀。 当K 》1时（即0R R Z >>），略去式（4）中的X R BC ?，近似有E R R U AC = ，对上式微分得AC R R E U ?=?0 ，细调最小的分压值莫过于一圈对应的分压值，所以 ()N E R R E U =?= ?00min (6) 从上式可知，当变阻器选定后 N R E ,,0均为定值，故当K 》1 时()min U ?为一个常数，它表示在整个调节范围内调节的精细程度处处一样。从调节的均 匀度考虑，0R 越小越好，但0R 上的功耗也将变大，因此还要考虑到功耗不能太大，则0R 不宜取得过小，取2 0Z R R = 即可兼顾两者的要求。与此同时应注意流过变阻器的总电流不能超过它的额定值。若一般分压不能达到细调要求可以如图6将两个电阻10R 和20R 串联进行 图 分压，其中大电阻作粗调，小电阻用于细调。 3. 制流电路与分压电路的差别与选择 (1)调节范围 分压电路的电压调节范围大，可从E O → ；而制流电路电压条件范围较小，只能从 E E R R R Z Z →?+0 。 (2)细调程度 2 0Z R R ≤ 时，在整个调节范围内调节基本均匀，但制流电路可调范当围小；负载上的电压值小，能调得较精细，而电压值大时调节变得很粗。 (3)功耗损耗 使用同一变阻器，分压电路消耗电能比制流电路要大。基于以上的差别，当负载电阻较大，调节范围较宽时选分压电路；反之，当负载电阻较小，功耗较大，调节范围不太大的情况下则选用制流电路。若一级电路不能达到细调要求，则可采用二级制流（或二段分压）的方法以满足细调要求。 实验内容 1、 仔细观察电表的度盘，记录下度盘下侧的符号及数字，说明其意义？说明所用电表的最 大引用误差是什么？ 电流表左边有“C19－mA ”是型号，右边有“1.0 ＿ ”其中“1.0” 代表电表的等级，说明这电流的最大引用误差为：Δmax = (X max 量程) ×a% = (使用的电流表 量程) ×1.0%，“”说明此电流表为磁电系仪表，“”说明此电流表具有Ⅱ级防外磁场及电场的作用，“ ”表示此电流表的标尺位置必须水平放置电表标针指示的值才准确， “＿”表示此电流表为直流电流表，不能测量交流电，“” 表示此电流表进行绝缘强 度试验电压为2KV 。 电压表左边有“C31－mV ”是型号，右边有“0.5 ＿ ”其中“0.5” 代表电表的等级，说明这电流的最大引用误差为：Δmax = (X max 量程) ×a% = (使用的电压表 量程) ×0.5%，“”说明此电压表为磁电系仪表， “ ”表示此电压表的标尺位置必 须水平放置电表标针指示的值才准确，“＿”表示此电压表为直流电压表，不能测量交流电，“ ”说明此电压表具有Ⅱ级防外磁场及电场的作用，“ ” 表示此电压表没有进行绝 缘强度试验。 2、制流电路特性的研究 a. 按电路图1-1联结电路，R Z 用ZX25a 电阻箱，其额定功率为1W ，R 0用10Ω滑线变阻 器，请计算以下数值后，确定电流表 A 用 500mA 档毫安表，E ≤R Z I max 。制流电 路特性的研究计算公式z z R I P ?=2 ，I 总=I Z ，E=I 总×R 总下表数据。 K 值 R Z 大小(Ω) R Z 容许电流I Z (mA) 最大总电流I 总max (mA) 电源电压E(V) 0.1 1 1000 实验时取300 0.3 Ⅱ Ⅱ ∩ ∩ 2 Ⅱ ∩ ∩ 2 Ⅱ 1 10 316 实验时取300 0.3 b. 移动变阻器滑动头C ，在电流从最小到最大过程中，测量11次电流值及C 在标尺上的 位置l ，并记下变阻器绕线部分的长度l 0，以l/l 0为横坐标，电流I 的纵坐标作图。记录l 0=140mm K 值 l l 0 130 120 110 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 l / l 0 1.000 0.929 0.857 0.786 0.714 0.643 0.571 0.500 0.429 0.357 0.286 0.214 0.143 0.071 0.000 0.1 I(mA) 38 41 45 49 53 57 64 72 80 91 110 128 158 219 300 1 153 158 164 171 179 187 198 206 216 228 238 251 265 284 300 3分压电路特性的研究 a.分压电路特性的研究计算公式R 总＝ 0R R R R z z +，I 总＝I Z + I 0，E ＝I 总R 总，z z R I P ?=2 以下 数值，电路中最小总电阻R 总，最大总电流I 总 。 K 值 R Z 大小(Ω) R Z 容许电流I z (mA) R Z 容许端电压U z (V) 最大电压U max (mV 电源电压E(V) 2 20 224 4480 实验时取1000 1 0.1 1 1000 1000 实验时取1000 1 b.移动变阻器滑动头C ，在电压从最小到最大过程中，测量11次电压值及C 在标尺上的位置l ，并记下变阻器绕线部分的长度l 0，以l/l 0为横坐标，电压U 的纵坐标作图。记录l 0=140mm K 值 l 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 l 0 l / l 0 0.000 0.071 0.143 0.214 0.286 0.357 0.429 0.500 0.571 0.643 0.714 0.786 0.857 0.929 1.000 2 U(V) 0 51 142 194 252 327 396 461 526 598 683 755 860 991 1000 0.1 45 81 105 120 144 165 190 223 263 322 405 548 972 1000 实验一制流电路与分压电路 【目的与任务】 1、学习和掌握万用电表的操作规则及具体使用方法； 2、完成制流与分压电路的联结和电路中的电流和电压的测量； 3、总结制流与分压电路各自的特点及其应用。 【仪器与设备】 万用电表（指针式、数字式各一块），低压电源（直流型、交流型各一台），滑线变阻器，电阻箱，导线。 1、万用电表的原理和结构 万用电表是实验室常用的一种仪表，可用来测量直流电压、电流，交流电压及电流，电阻等，还可用以检查电路和排除电路故障。 万用电表主要由磁电型测量机构(亦称表头)和转换开关控制的测量电路组成。实际上它是根据改装电表的原理，将一个表头分别连接各种 测量电路而改成多量程的电流表、电压表及欧姆表，是既能测量直流又 能测量交流的复合表，如图1所示。它们合用一个表头，表盘上有相应 于测量各种量的几条标度尺。表头用来指示被测量的数值，测量线路的 作用是将各种被测量转换到适合表头测量的直流微小电流，转换开关实 现对不同测量线路的选择，以适应各种测量的要求。电表的表盘上按表 的功能有各种不同的刻度，以指示相应的值，如：电流值，电压值(有 交、直流之分)及电阻值等。对于某一测量的内容一般分成大小不同的 几档，测量电阻时每档标明的是不同的倍率；测量电流、电压时每档标 明的是它相应的量限（即使用该档测量时所允许的最大值），而各种 量、各种不同的量限所对应的测量电路均通过转换开关实现和表头的连 接。 图1 图2 欧姆表测量电阻的简单原理如图2所示。 表头（其内阻R z）、干电池E、可变电阻R0及待测电阻R x串联构成回路，电流I通过表头即可使表头指针偏转，其值为 由上式可知在电池电压一定的条件下，指针偏转和回路的总电阻成反比。当被测电阻R x改变时，电流I就随着变化，表头的指针位置也有相应的变化，可见表头的指针位置与被测电阻的大小是一一对应的，如果表头的标度尺按电阻刻度，这样就可以直接用来测量电阻了。被测电阻R x越大，则回路电流I越小，指针的偏转越小，当R x为无穷大时(即表棒两端开路)，则I=0，表头指针为零，因此欧姆表的标尺刻度与电流表、电压表的标尺刻度方向相反。由于工作电流I与被测电阻R x不成正比关系，所以电阻的标度尺的分度是不均匀的。 由于电池的电动势会渐渐下降，这将会造成较大的测量误差，故该结构形式的欧姆表都设有“零欧姆”调整电路，使用时先将表棒二端短路(即R x=0)，调节“零欧姆”旋钮，使指针指向满度，即指针指向0Ω处。每当改变欧姆表的量程后，都必须重新调节“零欧姆”旋钮。 2、万用电表的操作规程 (1) 使用指针式万用电表前必须认清两极和刻度盘，熟悉转换开关的作用和用法，据待测量的种类和大小(交流和直流电压、电流、电阻)，将转换开关转到适当位置并接好表笔。 (2) 被测量不能确定其大概值时，应将转换开关旋到最大量程处。 (3) 使用前，若指针不在零位，首先调零；读数时，视线正对着指针。有反射镜的应使指针与像重合。 (4) 测量电流时，将万用表串联在被测电路中；测量电压时，将万用表并联在被测电路两端(红表笔代表“＋”，黑表笔代表“－”)。 (5) 测试时，不能旋转转换开关。 (6) 测量电流、电压时，先用跃接法试探大小，再用稳接法测量。 (7) 测量电路中电阻时，应将电路中的电源和有关电阻断开，不能带电测电阻。 (8) 每次更换电阻档后，都要调节“零欧姆”旋钮，使指针指向满度，若调不到零点，须更换电池。测试电阻时，不得用双手同时接触两表笔的金属部分。 (9) 测量完毕，务必将转换开关旋至空档或最大交流电压档。 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 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 分压电路和制流电路的特性研究 变阻器在电路中的应用十分广泛，许多电路都用变阻器来达到控制（调节）电流或电压的目的，如何根据实验要求正确选择和使用变阻器是一个重要问题，本实验将对变阻器的分压和限流特性作初步分析。 【实验目的】 1．分压电路和制流电路的使用； 2．了解滑线变阻器的两种用途； 3．进一步练习按电路图正确接线。 【实验仪器】 直流稳压电源、滑线变阻器（50Ω，420Ω）、电阻箱（10Ω，50Ω）、电压表、电流表、开关、导线。 【实验原理】 电磁测量中常常要求在一定范围内选取某一特定的电压或电流，而电源有时却只供给某一确定输出电压。解决这个问题的最简单办法是给电源加上一个分压电路或制流电路，它们是把输出电压一定的电源扩展成电压或流均可在一定 范围内连续调节的供电电路。 滑线变阻器是一种用金属电阻丝组成的可变电阻器。由于电路的连接不同，可构成分压器（如图1a 示）和制流器（如图1b 示）。 1． 滑线电阻作分压器用时的分压特性研究 （1）分压电路的接法 如图2示，将变阻器R W 的两个固定端A 和B 接到直流电源E 上，而将滑动端C 和任一固定端（A 或B ，图中为B ）作为分压的两个输出端接至负载R L 。图中B 端电位紧低，C 端电位较高，CB 间的分压大小U 随滑动端C 的位置改变而改变，U 值可用电压表来测量。变阻器的这种接法通常称为分压器接法。分压器的安全位置一般是将C 滑至B 端，这时分压为零。 （2）分压电路的调节特性 如图2所示，滑动端将滑线变阻器R W 分为R 1和R 2两部分。负载R L 上分得的电压用电压表测量。电源电压全部加在固定端A 、B 上，当滑动 端C 在AB 上滑动时，B 、C 间的电压为V BC ，由于R 1的变化而随之产生连续变化，其大小由以下几式导出： 电路的总电阻为：1 1 2R R R R R R L L ++=， 故总电流为：1 1 2 0R R R R R V R V I L L ++= = V 0是滑动端移至A 端（即R 2=0）时，电压表上读出的最高电压值。它不是电源电动势E 。 制流和分压电路 【实验目的】 1. 学习使用变阻器组成制流、分压电路，了解两种电路的特点 2. 测量不同负载电阻对分压电阻分压比的影响，了解如何根据电路调控要求选择变阻器 【实验原理】 1. 制流电路 制流基本电路如图1所示，当AC 间电阻改变时，改变了电路中的总电阻，从而起到限制电流的作用。 AC L E I R R = +（忽略电源内阻的情况下） max L E I R = ， 0 mix L E I R R =+ 故：制流电路不可能调节到电流为零，只能使电流在一定范围内变化。其范围为： L L E E I R R R ?= - + 注：为了保证安全，在接通前，必须将C 滑至B 端。如果R L 为二极管等小功耗用电器，需与此用电器串联一个电阻作为保护电阻。 2. 分压电路 分压基本电路如图2所示。如果负载电阻无穷大，则可以认为负载上没有电流，则负载上的电压可以认为电阻AC R 所分 配到的电压。当C 滑到B ，则负载电阻上的电压为E ，当C 滑到A ，则负载上的电压为零。故起电压调节范围为0～E 定义电阻比：()AC AB R K x R = 。 定义负载电阻与变阻器全电阻之比：0 L R R β= 定义分压电路的分压比：() L U x Y E = 很容易可以推导出他们之间的关系， ()()()[1()]L U x K x Y E K x K x β β = =-+ 根据上式可得：不同的β，分压比与电阻比不同，可画出不同β值时的()Y K x -图线（如图3）。由图线可知，β越大，调节越均匀。但此时变阻器上消耗的电能越大，因此在选择分压电路的滑动变阻器时，应权衡考虑。 【实验器材】 直流稳压电源，变阻器2个（全电阻分别为100Ω和1000Ω），电阻箱一个，数字万用表2块，导线，开关，多圈电位器1个（1000Ω，带电阻比显示） 【实验步骤】 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 . 开关。它是将滑线变阻器的滑动头 动滑动头的位置可以连续改变 ‘ : C 和任一固定端（如 A 端）串联在电路中，作为一个可变电阻，移 AC 之间的电阻 R AC ，从而改变整个电路的电流 R Z E R AC (1) 当C 滑至A 点 0,1 max 君，负载处U max E ； 当C 滑至B 点 R AC R 0 ， 1 min R Z R o U min E R Z R 0 R Z 电压调节范围: 相应的电流变化为 ■^E R 0 R Z E E R Z R 0 R Z 般情况下负载 R Z 中的电流为 _E _ _ R 0 R z R AC R 0 R 0 R AC R 。. R Z R AC I K I max K X 式中K 电，X R 。 图2表示不同K 值的制流特性曲线， K 越大电流调节范围越小； K 1时调节的线性较好； K 较小时（即 R 0 R Z ），X 接近O 时电流变化很大，细调程度较差; 不论R ° 大小如何，负载上通过的电流都不可能为零。 细调范围的确定：制流电路的电流是靠滑线电阻滑动端位置移动来改变的, 从曲线可以清楚地看到制流电路有以下几个特点: (1) (2) (3) (4) 电子信息与机电工程学院 普通物理实验 课实验报告 级物理（1） 班B 2组 实验日期_ 姓名： ___ 学号25号 老师评定 __________________________ 实验题目： ___ 制流电路与分压电路 实验目的： 1. 了解基本仪器的性能和使用方法； 2. 掌握制流与分压两种电路的联结方法、性能和特点，学习检查电路故障的一般方法； 3. 熟悉电磁学实验的操作规程和安全知识。 实验仪器 毫安表 伏特表 直流电源 滑线变阻器 电阻箱 型号 C19- mA C31- mV DH1718C BX7- 11 ZX21a 规格 1000mA 1000mV 0-30V 5A 10Q 111111Q 实验原理: 1. 制流电路 电路如图1所示，图中E 为直流电源；R o 为滑线变阻箱， A 为电流表；R Z 为负载；K 为电源 电子信息与机电工程学院普通物理实验课实验报告 级物理(1) 班 B 组实验日期 2 姓名:学号 25号老师评定 实验题目：制流电路与分压电路 实验目的： 1.了解基本仪器的性能和使用方法； 2.掌握制流与分压两种电路的联结方法、性能和特点，学习检查电路故障的一般方法； 3.熟悉电磁学实验的操作规程和安全知识。 实验仪器 实验原理： 1.制流电路 电路如图1所示，图中E 为直流电源；0R 为滑线变阻箱，为电流表；Z R 为负载；K 为电源开关。它是将滑线变阻器的滑动头C 和任一固定端（如A 端）串联在电路中，作为一个可变电阻，移动滑动头的位置可以连续改变AC 之间的电阻 AC R ，从而改变整个电路的电流I ， AC Z R R E I += (1) 当C 滑至A 点Z AC R E I R = =max ,0，负载处E U =max ； 当C 滑至B 点0R R AC =，0min R R E I Z += ， Z Z R R R E U 0 min += 电压调节范围： E E R R R Z Z →+0 相应的电流变化为 Z Z R E R R E →+0 一般情况下负载 Z R 中的电流为 X K K I R R R R R E R R E I AC Z AC Z +=+=+= max 0 00， (2) 式中 .,0 0R R X R R K AC Z == 图2表示不同K 值的制流特性曲线，从曲线可以清楚地看到制流电路有以下几个特点： 图1 图2 （1） K 越大电流调节范围越小； （2） 1≥K 时调节的线性较好； （3） K 较小时（即 Z R R >>0），X 接近O 时电流变化很大，细调程度较差； （4） 不论0R 大小如何，负载上通过的电流都不可能为零。 细调范围的确定：制流电路的电流是靠滑线电阻滑动端位置移动来改变的，最少位移是一圈，因此一圈电阻的大小就决定了电流的最小改变量。因为Z AC R R E I += ，对 AC R 微分 () AC Z AC AC R R R E R I I ??+-=??= ?2 ， N R E I R E I I 0202min ?=??=?， (3) 式中N 为变阻器总圈数。从上式可见，当电路中的 0,,R R E Z 确定后，ΔI 与2I 成正比，故电流越大，则细调越困难，假如负载的电流在最大时能满足细调要求，而小电流时也能满足要求，这就要使 max I ? 变小，而0R 不能太小，否则会影响电流的调节 范围，所以只能使N 变大，由于N 大而使变阻器体积变得很大，故N 又不能增得太多，因此经常再串一变阻器，采用二级制流，如图3所示，其中10R 阻值大，作粗调用，20R 阻值小作细调用，一般20R 取 1010R ，但20,10R R 的额定电流必须大于电路中的 最大电流。 图3 图4 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） 制流电路与分压电路实验报告 ————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期： 实验题目： 制流电路与分压电路 实验目的： 1.了解基本仪器的性能和使用方法； 2.掌握制流与分压两种电路的联结方法、性能和特点，学习检查电路故障的一般方法； 3.熟悉电磁学实验的操作规程和安全知识。 实验仪器 毫安表 伏特表 直流电源 滑线变阻器 电阻箱 型号 C19－mA C31－mV DH1718C BX7－11 ZX25a 规格 1000mA 1000mV 0－30V 5A 10Ω 111111Ω 实验原理： 1. 制流电路 电路如图1所示，图中E 为直流电源；0R 为滑线变阻箱， 为电流表；Z R 为负 载；K 为电源开关。它是将滑线变阻器的滑动头C 和任一固定端（如A 端）串联在电路中， 作为一个可变电阻，移动滑动头的位置可以连续改变AC 之间的电阻 AC R ，从而改变整个电路的电流I ， AC Z R R E I += (1) 当C 滑至A 点Z AC R E I R = =max ,0，负载处E U =max ； 当C 滑至B 点0R R AC =，0min R R E I Z +=， Z Z R R R E U 0 min += 电压调节范围： E E R R R Z Z →+0 相应的电流变化为 Z Z R E R R E →+0 一般情况下负载 Z R 中的电流为 X K K I R R R R R E R R E I AC Z AC Z +=+=+= max 0 00， (2) A 图 图 实验四 分压电路 实验目的 1．了解基本仪器的性能和使用方法； 2．掌握分压两种电路的联结方法、性能和特点，学习检查电路故障的一般方法； 3．熟悉电磁学实验的操作规程和安全知识。 实验仪器 伏特计，直流电源，滑线变阻器，电阻箱，开关，导线。 实验原理 电路可以千变万化，但一个电路一般可以分为电源、控制和测量三个部分。测量电路是先根据实验要求而确定好的，例如要校准某一电压表，需选一标准的电压表和它并联，这就是测量线路，它可等效于一个负载，这个负载可能是容性的、感性的或简单的电阻，以Z R 表示其负载。根据测量的要求，负载的电流值I 和电压值U 在一定的范围内变化，这就要求有一个合适的电源。控制电路的任务就是控制负载的电流和电压，使其数值和范围达到预定的要求。常用的是制流电路或分压电路。控制元件主要使用滑线变阻器或电阻箱。 1. 分压电路 (1) 调节范围 分压电路如图3-4所示，滑线变阻器两个固定端A 、B 与电源E 相接，负载Z R V Z R A C B K E R 图3-4 分压电路图 接滑动端C 和固定端A (或B )上，当滑动头C 由A 端滑至B 端，负载上电压由0变至E ，调节的范围与变阻器的阻值无关。 (2)分压特性曲线 当滑动头C 在任一位置时，AC 两端的分压值U 为 AC Z AC Z BC AC Z AC Z BC AC Z AC Z R R R R R E R R R R R R R R R E U ?++= +?? ++?= )(1 BC AC Z AC Z BC AC BC AC Z AC Z R R R R R R E R R R R R R ER +???=++= 0)( X R R E R K R R R R E R R R BC Z AC BC AC Z AC Z +??= ?+??=0 0 (3-4) 式中BC AC R R R +=0 ，0R R K z = ， 0 R R X AC = 由实验可得不同K 值的分压特性曲线，如图3-5所示 从曲线可以清楚看出分压电路有如下几个特点： ①不论0R 的大小，负载Z R 的电压调节范围均可从0 →E ； ②K 越小电压调节越不均匀； ③K 越大电压调节越均匀，因此要电压U 在0到max U 整个范围内均匀变化，则取 1>K 比较合适，实际2=K 那条线可近似作为直线，故取2 0z R R ≤即可认为电压调节已达到一般均匀的要求了。 图3-5 分压特性曲线 (3)细调程度 当K< 可编辑 实验题目： 制流电路与分压电路 实验目的： 1.了解基本仪器的性能和使用方法； 2.掌握制流与分压两种电路的联结方法、性能和特点，学习检查电路故障的一般方法； 3.熟悉电磁学实验的操作规程和安全知识。 实验仪器 毫安表 伏特表 直流电源 滑线变阻器 电阻箱 型号 C19－mA C31－mV DH1718C BX7－11 ZX25a 规格 1000mA 1000mV 0－30V 5A 10Ω 111111Ω 实验原理： 1. 制流电路 电路如图1所示，图中E 为直流电源；0R 为滑线变阻箱， 为电流表；Z R 为负载； K 为电源开关。它是将滑线变阻器的滑动头C 和任一固定端（如A 端）串联在电路中，作为一个可变电阻，移动滑动头的位置可以连续改变AC 之间的电阻 AC R ，从而改变整个电路的电流I ， AC Z R R E I += (1) 当C 滑至A 点Z AC R E I R = =max ,0，负载处E U =max ； 当C 滑至B 点0R R AC =，0min R R E I Z += ， Z Z R R R E U 0 min += 电压调节范围： E E R R R Z Z →+0 相应的电流变化为 Z Z R E R R E →+0 一般情况下负载 Z R 中的电流为 X K K I R R R R R E R R E I AC Z AC Z +=+=+= max 0 00， (2) A 图1 图2 式中 .,0 0R R X R R K AC Z == 图2表示不同K 值的制流特性曲线，从曲线可以清楚地看到制流电路有以下几个特点： （1） K 越大电流调节范围越小； （2） 1≥K 时调节的线性较好； （3） K 较小时（即 Z R R >>0），X 接近O 时电流变化很大，细调程度较差； （4） 不论0R 大小如何，负载上通过的电流都不可能为零。 细调范围的确定：制流电路的电流是靠滑线电阻滑动端位置移动来改变的，最少位移是一圈，因此一圈电阻的大小就决定了电流的最小改变量。因为 Z AC R R E I += ，对 AC R 微分 ()AC Z AC AC R R R E R I I ??+-=??= ?2 ， N R E I R E I I 0202min ?=??=?， (3) 式中N 为变阻器总圈数。从上式可见，当电路中的 0,,R R E Z 确定后，ΔI 与2 I 成正比，故电流越大，则细调越困难，假如负载的电流在最大时能满足细调要求，而小电流时也能满足要求，这就要使max I ? 变小，而0R 不能 太小，否则会影响电流的调节范围，所以只能使N 变大，由于N 大而使 变阻器体积变得很大，故N 又不能增得太多，因此经常再串一变阻器，采用二级制流，如图3所示，其中10R 阻值大，作粗调用，20R 阻值小作细调用，一般20R 取 1010R ，但20,10R R 的额定电流必须大于电路中的最大电流。 2. 分压电路 分压电路如图4所示，滑线变阻器两个固定端A 、B 与电源E 相接， 负载Z R 接滑动端C 和固定端A （或B ）上，当滑动头C 由A 端滑至B 端，负载上电压由O 变至E ，调节的范围与变阻器的阻值无关。当滑动头C 在任一位置时，AC 两端的分压值U 为由实验可得不同K 值的分压特性曲线，如图5所示。 X R R E R K R R R R R R R R R E U BC Z AC AC Z AC Z BC AC Z AC z +?= +?? ++? (4) 图3 图4 分压电路和制流电路的特性研究 变阻器的分压与限流电路 利用变阻器通过分压限流电路可以达到控制电路中电压和电流的变化 . 通常分压与 限流电路中的变阻器为滑线式变阻器，它可以连续调节电路中的电压和电流 . 因此，有必要对滑线式变阻器在分压限流电路中的不同接法与特点进行全面的研究 . 【预习要求】 1．复习电阻定律及滑线变阻器的变阻原理 . 2．复习 2.2.2 电学实验基本仪器 . 【实验目的】 1．研究滑线式变阻器的有关参数. 2．比较滑线变阻器在分压与限流电路中的接法 . 3. 学习设计简单的控制电路，正确选择滑线式变阻器电阻值、额定电流. 【实验仪器】 滑线变阻器，电阻箱，稳压电源，安培表，伏特表 【实验要求】 1 ．设计一个用伏安法测量阻值为50Ω左右负载的控制电路，测量电流的范围为 0.01A 到0.1A. (1) 选择合适的电源( 规格) ，安培表、伏特表( 量程) ，滑线式变阻器( 阻值、额定电流) ，设计电路连接的方法和依据 . (2) 用实验来验证你的选择和设计的正确性，作出特性曲线，考察细调情况，进行分析和讨论 . 2 ．设计一个用比较法来校准伏特表的控制电路，已知负载总电阻为5000Ω左右(待校表与校准表内阻并联总电阻) ，待校表量程为3V ，具体要求与第1 个设计内容的要求相同 . 【实验提示】 从研究电路的角度来看，一个实验电路一般可分为电源、控制电路和测量电路三部分 . 测量电路是事先根据实验方法确定好的，例如要用比较法校准某一安培表，先要选好一个标准安培表，使它和待校表串联，这就是测量电路 . 测量电路既已确定，总是可以把它抽象地用一个电阻R 来代替，称为负载 . 根据负载所要求的电压值U 和电流值I 就可选定电源，一般电学实验对电源并不苛求．只要选择电源的电动势E 略大于U ，电源的额定电流大于工作电流I 即可 .负载和电源都确定后，就可以确定控制电路，使负载能获得所需要的不同要求的电压和电流值 . 一般来说，控制电路中电压或电流的变化，都可用滑线式可变电阻来实现 . 控制电路有限流和分压两种最基本接法，其中要考虑的是电路的调节范围、特性曲线、细调程度等 . 1. 限流电路 (1) 调节范围 限流电路如图30 － 1 所示，滑线变阻器作为一个可变电阻R 2 （即一个固定接头A和滑动触头C 两端之间的电阻）串联到电路中 . 不计电源、安培表和伏特表的内阻，在负载R 上的电压和电流分别为： (30-1) 当滑动触头C 移到 A 端时，接入电路中的电阻最小，R 2 ＝0 ，故负载上电压电流最大： 实验二制流电路和分压电路 一、实验目的： 1、学习和掌握万用电表的操作规则及具体使用方法。 2、掌握制流与分压电路的联结方法、性能和特点。 二、实验仪器： 万用电表（指针式、数字式各一块）、低压电源（直流型、交流型各一台）、滑线变器、电阻箱、导线。 1、万用电表的原理和结构： 万用电表是实验室常用的一种仪表，可用来测量电压、电流、电阻、交流电压及电流等，还可用以检查电路和排除电路故障。 2、万用电表的操作规程： (1)、使用指针式万用电表前必须认清两极和刻度盘，熟悉转换开关的作用和用法，据待测量的种类和大小(交流和直流电压、电流,电阻) ,将转换开关转到适当位置并接好表笔。 (2)、被测量不能确定其大概值时，应将转换开关旋到最大量程处。 (3)、使用前,指针不指在0位，就首先调零；读数时，视线正对着指针。有反射镜的应使指针与像重合。 (4)、测量电流时,将万用表串联在被测电路中；测量电压时，将万用表并联在被测电路两端(红表笔代表“＋”，黑表笔代表“－”) 。 (5)、测试时，不能旋转转换开关。 (6)、测量电流、电压时，先用跃接法试探大小，再用稳接法测量。 (7)、测量电路中电阻时，应将电路中的电源和有关电阻断开，不能带电测电阻。 (8)、每次更换电阻档后，都要调节测零点，测试电阻时，不得用双手同时接触两表笔的金属部分。若调不到零点，须更换电池。 (9)、测量完毕，务必将转换开关旋至空档或最大交流电压档。 (10)、数字万用表使用完毕必须关闭电源。当屏幕出现+，-号时，必须更换电池。 三、实验原理： 电路可以千变万化，但一个电路一般可以分为电源、控制和测量三个部分。测量电路是先根据实验要求而确定好的，例如要校准某一电压表，需选一标准的电压表和它并联，这就是测量线路，它可等效于一个负载，这个负载可能是容性的、感性的或简单的电阻，以R2为负载。根据测量的要求，负载的电流值I和电压值U在一定的范围内变化，这就要求有一个合适的电源。控制电路的任务就是控制负载的电流和电压，使其数值和范围达到预定的要求。常用的是制流电流和分压电路。控制元件主要使用滑线变阻器或电阻箱。 实验报告制流电路与分 压电路 Document serial number【UU89WT-UU98YT-UU8CB-UUUT-UUT108】 电子信息与机电工程学院 普通物理实验 课实验报告 级 物理(1) 班 B 2 组 实验日期 姓名: 学号 25号 老师评定 实验题目： 制流电路与分压电路 实验目的： 1.了解基本仪器的性能和使用方法； 2.掌握制流与分压两种电路的联结方法、性能和特点，学习检查电路故障的一般方法； 3.熟悉电磁学实验的操作规程和安全知识。 毫安表 伏特表 直流电源 滑线变阻器 电阻箱 型号 C19－mA C31－mV DH1718C BX7－11 ZX21a 规格 1000mA 1000mV 0－30V 5A 10Ω 111111Ω 1. 制流电路 电路如图1所示，图中E 为直流电源；0R 为滑线变阻箱，为电流表；Z R 为负载；K 为电源开关。它是将滑线变阻器的滑动头C 和任一固定端（如A 端）串联在电路中，作为一个可变电阻，移动滑动头的位置可以连续改变AC 之间的电阻 AC R ，从而改变整个电路的电流I ， AC Z R R E I += (1) 当C 滑至A 点Z AC R E I R ==max ,0，负载处E U =max ； 当C 滑至B 点0R R AC =，0min R R E I Z +=， Z Z R R R E U 0 min += 电压调节范围： E E R R R Z Z →+0 相应的电流变化为Z Z R E R R E →+0 一般情况下负载 Z R 中的电流为 X K K I R R R R R E R R E I AC Z AC Z +=+=+=max 000， (2) 式中 .,0 0R R X R R K AC Z == 图2表示不同K 值的制流特性曲线，从曲线可以清楚地看到制流电路有以下 几个特点： A 图1 图2 实验3 制流电路与分压电路 【实验目的】 1．了解基本仪器的性能和使用方法； 2．掌握制流与分压两种电路的联结方法、性能和特点，学习检查电路故障的一般方法； 3．熟悉电磁学实验的操作规程和安全知识。 【实验仪器】 毫安计，伏特计，万用电表，直流电源，滑线变阻器，电阻箱，开关，导线。 【实验原理】 电路可以千变万化，但一个电路一般可以分为电源、控制和测量三个部分。测量电路是先根据实验要求而确定好的，例如要校准某一电压表，需选一标准的电压表和它并联，这就是测量线路，它可等效于一个负载，这个负载可能是容性的、感性的或简单的电阻，以Z R 表示其负载。根据测量的要求，负载的电流值I 和电压值U 在一定的范围内变化，这就要求有一个合适的电源。控制电路的任务就是控制负载的电流和电压，使其数值和范围达到预定的要求。常用的是制流电路或分压电路。控制元件主要使用滑线变阻器或电阻箱。 1. 制流电路 电路如图3-1所示，图中E 为直流电源；0R 为滑线变阻器；A 为电流表；Z R 为负载； K 为电源开关。它是将滑线变阻器的滑动头C 和任一固定端(如A 端)串联在电路中，作为一个可变电阻，移动滑动头的位置可以连续改变AC 之间的电阻AC R ，从而改变整个电路的电流I 。 E K A C B A R Z R 图3-1 制流电路图 (1)调节范围 由： AC Z R R E I += (3-1) 当C 滑至A 点0=AC R ，Z R E I = max ，负载处E U =max ； 当C 滑至B 点0R R AC =，0min R R E I Z += ， Z Z R R R E U 0 min += 。 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。 实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。制流与分压电路实验报告
限流电路和分压电路
限流电路和分压电路
限流和分压电路的选取(新)
分压电路和制流电路的特性研究
制流和分压电路
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)
实验报告制流电路与分压电路
实验报告制流电路与分压电路
分压与限流地的研究实验报告材料
制流电路与分压电路实验报告
分压电路
制流电路与分压电路示波器等
实验一 制流电路与分压电路
电路可以千变万化,但一个电路一般可以分为电源、控制和测量三个部分.电路中的负载
可能是容性的、感性的或简单的电阻.根据测量的要求,负载的电流值 I 和电压值U 要在一
定的范围内变化,这就要求有一个合适的电源.测量电路是根据实验要求确定好的,如电流表 与负载串联测负载中通过的电流,电压表与负载并联测负载两端的电压.
制流电路和分压电路是用来控制负载的电流和电压,使其变化范围达到预定的要求,控 制元件主要使用滑线变阻器或电阻箱.为了更好的控制负载的电流和电压,必须了解制流电 路和分压电路的特点.
[实验目的]
1.了解电磁学实验基本仪器的性能和使用方法. 2.掌握制流与分压两种电路的连结方法、性能和特点,学习检查电路故障的一般方法. 3.熟悉电磁学实验的操作规程和安全知识.
[实验仪器]
直流稳压电源,电压表,电流表,万用电表,滑线变阻器,电阻箱 2 个,开关,导线.
[实验原理]
1.制流电路
制流电路如图 2-1-1 所示,图中 E 为直流电源; R0 为滑
线变阻器; A 为电流表; RZ 为负载; K 为电源开关.它是将滑 线变阻器的滑动头 C 和任一固定端(如 A 端)串联在电路中, 作为一个可变电阻,移动滑动头的位置可以连续改变 AC 之 间的电阻 RAC ,从而改变整个电路的电流 I .
(1)调节范围 由：
Rz AC B
R0
A
E
图 2-1-1
K
制流电路图
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