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

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；0

R 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

；

A 图

当C 滑至B 点0

R R

AC

=，0

min

R R E I

Z +=

， Z

Z R R R E

U

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

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： （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0

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，最少位移是一圈，因此一圈电阻

图

图

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0

R 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10

R 阻值大，

作粗调用，20

R 阻值小作细调用，一般20

R 取 10

10

R

，

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

图

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) 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 0

R 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

Z

R R

≤

即可认为电压调节已达到一般均匀的要求了。当

1

<

R R

Z

<<即 略去（4）分母项中的Z

R ，近似有

E

R R U BC

Z =， 经微分可得：()

BC

Z BC

BC Z R E

R U R R E

R U

∆⋅=∆•⋅=

∆22

图