实验报告制流电路与分压电路

1、图2dRACE（Rac + Rz ）-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Ba组实验日期_:学号25号老师评定实验题目：制流电路与分压电賂实验目的：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-mAC31-mVDH1718CBX7-11ZX21a规格1000mAlOOOmV0-30V 5A10 Q111111Q实验原理：1. 制流电路电路如图1所示，图中E为直流电源；心为滑线变阻箱，）为电流表；Rz为负载；K为电

2、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,Rz + RacE 当 C 滑至 A 点 /?.c=07max= 负载处t/max = E :KzEE当C滑至B点% = % 人貯盯U罰=厂卞&电压调节围： J EtER + Rz相应的电流变化为一Ro + Rz Rz一般情况下负载Rz中的电流为EE _ 瓦 _ LA 心+ % Rz十心c K + X R（）R（）式心7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越大电流调节围越小；（2

3、）Khl时调节的线性较好；（3）K较小时（即R宀 R八X接近0时电流变化很大，细调程度较差；（4）不论大小如何，负载上通过的电流都不可能为零。细调围的确定：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 E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/= ，Rac + Rz对Rac微分NLn哙皿哙等,式中N为变阻器总圈数。从上式可见，当电路中的E,R“R确定后，AI与八成正比，故电流越大, 则细调越困难，假如负载的电流在最大肘能满足细调要求而小 电流时也能满足要求，这就要使|A/|max变小，而A。不能太小， 否则会影响电流的调节围，所以只能总N变大，由于N大而使变 阻

4、器体积变得很大，故N又不能増得太多，因此经常再串一变阻 器，采用二级制流，如图3所示，其中阻值大，作粗调用， 鸟。阻值小作细调用，一般尺2。取但&（）尺20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。U2. Rz Rac = K RacERz + RacRac * Rrc Rz + Rac Rz + RrcX式和

5、厂RS弋,K七从曲线可以清楚看出分压电路有如下几个特点:（1）不论 心 的大小，负载 也 的电压调节围均可从0 E；（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到皿整个围均匀%HieI图4图5变化，则取K1比较合适，实际K=2那条线可近似作为直线, 故取RqS且即可认为电压调节已达到一般均匀的要求了。当Kvl时即Rz R。略去（4）分母2项中的/?z，近似有U = E ,经微分可得：卜（/|= 一 zX/?bc =ARbcRbcxbc）Rz E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“ U2U2 &）At/min =A/?o =RzE RZE N式中N为

6、变阻器总圈数，小调节越不均匀。当K1时（即Rz R.）,略去式（4）中的 %必，近似有U = !-E,对上式微分得 RFu = 乂皿，细调最小的分压值莫过于一圈对应的分压值，所以 REE（ACZ）.= （6）从上式可知，当变阻器选定后E、R,N均为定值，故当K1时（A（/）min 为一个常数，它表示在整个调节围调节的精细程度处处一样。从调节的均匀度 考虑，越小越好，但上的功耗也将变大，因此还要考,虑到功耗不能太大, 则不宜取得过小，取Ro= 即可兼顾两者的要求。与此同时应注意流过图62 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&0和/?20串联进行分压，

7、其电阻作粗调，小电阻用于细调。3. 制流电路与分压电路的差别与选择(1) 调节围分压电路的电压调节围大，可从OtE ；而制流电路电压条件围较小，只能从 伦 EtE。Rz +(2) 细调程度瓦5且时，在整个调节围调节基本均匀，但制流电路可调当围小；负载上的电压值小，能调得较精 2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，调节围较 宽时选分压电路；反之，当负载电阻较小，功耗较大，调节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。实验容1、察电表的度

8、盘.下度盘下侧的符号及数已明其意义？说明所用电表的最大引用误差什么？电流表左边有C19mA”是型号，右边有“1.0。回 厂一1其中代表电表的等级，说明这电流的最大引用误差为：(Xzc量程)Xa%=(使用的电流表量程)X1.0%, “ ”说 明此电流表为磁电系仪表，回”说明此电流表具有II级防外磁场及电场的作用，厂一1”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，不能测疑交流电，表示此电流表进行绝缘强度试验电压为2KV。电压表左边有C31mV是型号，右边有0.5 0 卫除”其中0.5”代表电表的等级, 说明这电流的最大引用误差为：示(X“量程)Xa% =(

9、使用的电压表量程)X0.5%, “ 0 ”说明此电 压表为磁电系仪表，“LI”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，回说明此电压表具有I【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，&用ZX25a电阻箱，其额定功率P二1W, R。用10Q滑线变阻器，实验时填下表的数据，实验时电流表| A用00啦。K值&大小(Q)&容许电流(mA)最大总电流lax (mA)电源电压E(V)0. 10. 11实验时实际取3001110实验时实际取3001b移动变阻器滑动头C,在电流从最

10、小到最大过程中，测量11次电流值冬C爭标尺上的位置人并记下变 阻器绕线部分的长度儿 以ZZ7。为橫坐标，电流I的纵坐标作图。记录川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k=01 Bi, I最小时 T I 最大0T A 1=11mA,记录 k=l 时 I 最小时 A 1=0. 4mA , I 最大时 A 1=2. 8mA 取K=l,重复上述测量并绘图。K值1h13012011010090807060504030201001 / 7|1.0000.9290. 8570. 7860.7140. 6430. 5710. 5000. 4290. 3570. 2860.

11、2140. 1430. 0710. 0000. 1I(mA)373840424548535763739011816022030011501601701801912032152252352462582692782873003.分ZE电路特,生的研究a按图1-4联结电路，&用ZX25a电阻箱，其额定功率为1W,乩用10Q滑线变阻器，电压表|V用凶档,R R请计算以下数值，电路中最小总电阻“最大总电流5 步7 u EFZK值&大小(Q)&容许电流(mA)&容许端电压Uz (mV)最大电压Unu(mV)电源电压E(V)2202244480实验时实际取100010. 1110001000实验时实际取10

12、001b联结好电路，取好电源电压E与Rz的值，Rm取最小值，复查一次电路无误后，闭合开关K,如无异常， 移动C点观察电压值是否符合设计要求。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在标尺上的位置人并记下变阻器绕线部分的长度厶 以/ZZ。为橫坐标，电压U的纵坐标作图。记录厶二140K值101020304050607080901001101201307/3 =7. 03 Q当 R二0.8Q 时山(R) = (+0.8X5.0%)/二0.04Q2、以下电路正确吗？若有错误说明原因，并改正之。图纭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

13、电阻出 两端不能分到0伏的电压，而且当滑动变阻器的滑动蝕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Rz112EK /1图a、b的正确图分析：从这制流电路待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K越 大电流的调节围越小；KM1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二0. 1） 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。分析：从这分压电路特性曲线图中可以看出，实验结果与实