高二物理限流电路和分压电路

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

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100μA 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 。

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。

图3 S R 0 R 用 E A B 图2 S

R 0 R 用 U

图 8 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0.04Ω）

B.毫安表（0～300mA ，内阻约4Ω）

C.电压表（0～10V ，内阻10K Ω）

D.电压表（0～3V ，内阻10K Ω）

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0～10Ω，额定电流1A ）

H.可变电阻（阻值范围0～50Ω，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

小电珠的额定电流额I =U P =A 3

.61≈0.16A=16mA ＜300mA ，电流表应选B 。额U =6.3V ＜10V ，电压表选C ，电源选F 。珠R =1

3.62

2 P U Ω≈40Ω比10K Ω小得多，仅比毫安表内阻大10倍，故选用安培表外接法。

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I=50

9A=0.18A ，而H 的额定电流H I =50

5.0=0.1A ＜0.18A ，而G 的额定电流为1A ，故从安全性上考虑不宜选用H 。由于40Ω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，额I =63

10A ，具体操作时额I ≈0.16A 应体现在安培表上，故滑动变阻器此时

大约分压为滑U =9V －6.3V=2.7V 。故此时滑动变阻器

调节的阻值R=6310

7

.2≈17Ω＞10Ω，因此G 不可能用

限流法，必须使用分压式。

答案：⑴BCFGI ；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20KΩ--50 KΩ之间，现要测量其内阻，实验室提供下列可选用的器材：

A 、待测电压表V （量程3V ）；

B 、电流表（量程）；

C 、电流表（量程）；

D 、电流表（量程）

E 、滑动变阻器R （最大阻值）；

F 、电源（电动势4V ）；

G 、电键K 。

（1）所提供的电流表中，应选用____________。

（2）为了尽量减小误差，要求测多组数据。试画出符合要求的实验电路图。

分析：将电流表、电压表串联，只要读出两表读数，即可用公式I=U/R 求得电压表的内阻。通过电压表的最大电流值

故电流表应选A 1。

由于变阻器的阻值远小于电压表的内阻，且要求测多组数据，故变阻器用分压式连接，如图3所示。

例5. 已知某电阻丝的电阻约为10Ω，现有下列器材供测量该电阻丝的电阻时使用；

A. 量程为0.6A ，内阻是0.5Ω的电流表。

B. 量程为3V ，内阻是6K Ω的电压表。

C. 阻值是0--20Ω，额定电流为2A 的滑动变阻器。

D. 蓄电池（6V ）。

E. 开关一个，导线若干。 要求：画出用伏安法测上述电阻丝的电阻的电路图，测量数据要尽量

多。

分析：若采用限流式接法，由于电阻丝阻值为10Ω，在3V 电压（电

压表的量程）下工作，则流过它的最大电流为，改变滑动变阻器

的阻值（0～20Ω），电路中电流变化范围约为，电流取

值范围比较小，故采用分压式接法比较好。电路图如图4所示。

③采用限流接法时限制不住，电表总超量程，用电器总超额定值。 在安全（I 滑额够大，仪表不超量程，用电器上的电流、电压不超

额定值，电源不过载）、有效（调节范围够用）的前题下，若R 用< R 0 ，原则上两种电路均可采用，但考虑省电、电路结构简单，可先采用限流接法；而若R 用>>R 0，则只能采用分压电路. 例6、用伏安法测量一个定值电阻的器材规格如下：待测电阻R x （约100 Ω）;直流电流表（量程0~10 mA 、内阻50 Ω）;直流电压表（量程0~3 V 、内阻5 k Ω）;直流电源（输出电压4 V 、内阻不计）；滑动变阻器（0~15 Ω、允许最大电流1 A ）；开关1个，导线若干.根据器材的规格和实验要求画出实验电路图. 用伏安法测量电阻有两种连接方式，即电流表的内接法和外接法，由于R x ＜，故电流表应采用外接法.在控制电路中，若采用变阻器的限流

接法，当滑动变阻器阻值调至最大，通过负载的电流最小，I min =

=24 mA ＞10 mA,此时电流仍超过电流表的量程，故滑动变阻器必须采用分压接法.

图3 图4