实验报告制流电路与分压电路

K值
l/ l0
37 38 40 42 45 48 53 57 63 73 90 118 160 220 300
I(mA)
1
150 160 170 180 191 203 215 225 235 246 258 269 278 287 300
3、分压电路特性的研究
a. 按图 1-4 联结电路， RZ 用 ZX25a 电阻箱，其额定功率为 1W，R0 用 10Ω滑线变阻器，电压表 V 用 1V
ZX21 (1)W 型
档
10000 1000
100
10
1
电阻箱规格
等级
/ 当 R=Ω时 UB (R)=(9000 × %+500× %+60× %+3× %+×%) 3 =Ω
/ 当 R=Ω时 UB (R)=(+ × %) 3 =Ω
2、以下电路正确吗？若有错误说明原因，并改正之。
RZ
RZ
R0
V
EK 图a
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。
U
E
? RZ RAC
K RAC E
(4)
Rz RAC
RBC RZ RAC
RZ RBC X
RZ RAC
式中 R0
RAC RBC , K
RZ , K
RAC
R0
R0
从曲线可以清楚看出分压电路有如下几个特点：
（ 1）不论 R0 的大小，负载 RZ 的电压调节范围均可从 0 E ；
V
EK 图b
A EK 图c
R0 A
EK 图d
图 a、b、c 都是错误的，只有图 d 是正确的。因为图 a 这电路虽然也能起到分压作用，但负载电 阻 RZ 两端不能分到 0 伏的电压，而且当滑动变阻器的滑动触头向左边移动到尽头处，电源变成短路， 这是非常危险的电路；图 b 这电路没有分压作用；图 c 这电路没有制流作用；正确的电路图如下图
2
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“ ∩
＿Ⅱ
2 ”其中“” 代表电表的等级，
∩ 说明这电流的最大引用误差为：Δ = max (X max量程 ) × a% = ( 使用的电压表量程 ) ×%，“
”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，
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 ，
E
I
(1)
RZ RAC
当 C 滑至 A 点 RAC
0, I max
E ，负载处 U max
RZ
E；
当 C 滑至 B 点 RAC
RZ
R0
I/mA
制流电路特性的研究
280 230
V
EK 图 a、 b 的正确图
A EK
图 c 的正K确=图0.1
K=1
180
130
80
30
l /l 0
0.000 0.200 0.400 0.600 0.800 1.000
分析：从这制流电路特性曲线图中可以看出，实验结果与实验原理的曲线非常一致，也就是说
“＿”
表示此电压表为直流电压表， 不能测量交流电， “ Ⅱ ”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， RZ用 ZX25a 电阻箱，其额定功率 P=1W， R0 用 10Ω滑线变阻器，实验时填
下表的数据，实验时电流表 A 用 500mA 。
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 RZ 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
图4
E
I
，对 RAC 微分
RAC RZ
I
I RAC
E
2 ? RAC ，
RAC RZ
I min
I2 ? R0
E
I 2 ? R0 ， EN
(3)
式中 N 为变阻器总圈数。从上式可见，当电路中的
E , RZ , R0 确定后，Δ I 与 I 2 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
2
＿
”其中“”代表电表的
等级，说明这电流的最大引用误差为：Δ
∩ = max (X max量程 ) × a% = ( 使用的电流表量程 ) × %，“
”
说明此电流表为磁电系仪表， “ Ⅱ ”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
4480
实验时实际取 1000
1
1
1000
1000
实验时实际取 1000
b. 联结好电路，取好电源电压 E 与 RZ 的值， RAC取最小值，复查一次电路无误后，闭合开关
常，移动 C 点观察电压值是否符合设计要求。
1 K，如无异
c. 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=140
将变大，因此还要考虑到功耗不能太大，则
R0 不宜取得过小，取 R0
RZ
即可兼顾两者的要求。
2
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 R10 和 R20 串联进行分压，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
l
0
K值
l/ l0
10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 l 0
2
U(V)
0 25 68 115 165 210 270 330 390 460 550 650 760 880 1000 0 12 25 45 65 85 110 140 180 230 290 380 520 752 1000
其次， 测一下当电压值 U在最小和最大时， C 移动一小格时电压 值的变化，记录 K=2 时 U 最小时Δ U=，U 最大时Δ U= 18mV；记录 K= 时 U 最小时Δ U=， U最大时Δ U= 35mV
RZ V
取 K=，重复上述测量并绘图。
思考题
1、 ZX21 型电阻箱的示值为Ω，试计算它允许的基本误差，它的额定电流值，若示值为Ω二，段试分计压电路 算它允许的基本误差。
RAC E ， R0
RAC ，细调最小的分压值莫过于一圈对应的分压值，
图6
所以
E
E
U min
R0
(6)
R0
N
从上式可知，当变阻器选定后 E , R0, N 均为定值，故当 K》1 时 U min 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，
R0 越小越好，但 R0 上的功耗也
（ 1） K 越大电流调节范围越小；
（ 2） K 1 时调节的线性较好；
（ 3） K 较小时（即 R0 RZ ）， X 接近 O时电流变化很大，细调程度较差；
（ 4） 不论 R0 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
图3
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
R0 ， I min
E
，
RZ R0
U min
E RZ
RZ R0
电压调节范围：
RZ E E
图1
R0 RZ
相应的电流变化为
E
E
R0 RZ
RZ
一般情况下负载 RZ 中的电流为
E
I
E
RZ RAC
R0 RZ RAC R0 R0
I max K ， (2) KX
式中 K RZ , X RAC .
图2
R0
R0
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：
（ 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 U max 整个范围内
均匀变化，则取 K 1 比较合适，实际 K=2 那条线可近似作为直
图5
线，故取 R0
RZ
即可认为电压调节已达到一般均匀的要求了。当
2
（ 4）分母项中的 RZ ，近似有 U
RZ E ， 经微分可得： RBC
分压电路 的电压 调节范围大，可 从 O E ；而 制流电 路电压条件范围 较小， 只能从
RZ ? E RZ R0
E。
(2) 细调程度
R0 RZ 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， 2
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
K 越大电流的调节范围越小； K≥ 1 时，曲线趋近直线，线上每点的斜率变化越平缓，说明调节线性较
好，这种情况就是我们使用滑线变阻器所需要的效果，所以实验时选择仪器时可以考虑的重要条件； K 值较小 (K= 时， X 接近 0 时电流变化很大，细调程度较差，遇到这种情况不方便调节电流，我们选
择仪器时要避免这种情况。
实验仪器
毫安表
伏特表wenku.baidu.com
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
实验原理：
1. 制流电路
电路如图 1 所示，图中 E 为直流电源； R0 为滑线变阻箱， A 为电流表； RZ 为负载； K 为电源
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“ ∩ Ⅱ
K值
RZ 大小 ( Ω )
RZ 容许电流 (mA)
最大总电流 I max(mA)
电源电压 E(V)
1
实验时实际取 300
1
1
1
10
实验时实际取 300
1
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= 140
其次，测一下当电流值 I 在最小和最大时， C 移动一小格时电流值的变化，记录 Δ I= ，I 最大时Δ I=11mA，记录 k=1 时 I 最小时Δ I= ， I 最大时Δ I=
k=时， I 最小时
取 K=1，重复上述测量并绘图。
l
l 0 130 120 110 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0
档，请计算以下数值，电路中最小总电阻 总 R总，
R 总 ，最大总电流 I 总。 R 总＝ R z R0 ， I 总 ＝I Z+ I 0， E＝I R z R0
K 值 RZ大小 ( Ω ) RZ 容许电流 (mA) RZ 容许端电压 Uz(mV) 最大电压 Umax(mV) 电源电压 E(V)
2
20
224
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。
使
I max
变小，而
R0 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 R10 阻值大，作粗调用， R20 阻值
小作细调用， 一般 R20 取 R10 10 ，但 R10, R20 的额定电流必
U/mV
1000
分压电路特性的研究
k=2 800
k=0.1
600
400
200
0
l /l 0
0. 000 0.143 0. 286 0. 429 0. 571 0.714 0.857 1.000
U
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
U min
U2 R0
U 2 ? R0
(5)
RZ E
RZ E N
式中 N为变阻器总圈数， RZ 越小调节越不均匀。
K 1时 即 RZ R0 略去
RZ E RBC 2
?
RBC
U2 RZ E RBC
当 K》1 时（即 RZ E
对上式微分得 U R0
R0 ），略去式（ 4）中的 RBC ? X ，近似有 U