实验9-分压电路特性研究

实验九分压电路特性研究实验目的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，以表示其负载。根据测量的要求，负载的电流值和电压值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、与电源相接，负载图3-4分压电路图接滑动端和固定端(或)上，当滑动头由端滑至端，负载上电压由0变至，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在任一位置时，两端的分压值为(3-4)式中，，由实验可得不同值的分压特性曲线，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不论的大小，负载的电压调节范围均可从0→；②越小电压调节越不均匀；③越大电压调节越均匀，因此要电压在0到整个范围内均匀变化，则取比较合适，实际那条线可近似作为直线，故取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<<l时(即<<)，略去式(1.6-4)分母项中的，近似有经微分可得，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(3-5)式中为变阻器总圈数，越小调节越不均匀。当时(即>>)，略去式(3-4)中的近似有对上式微分得，细调最小的分压值莫过于一圈对应的分压值，所以(3-6)从上式可知，当变阻器选定后、、均为定值，故当时为一个常数，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，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3-6将两个电阻和串联进行分压，其中大电阻用作粗调，小电阻用于细调。图3-6二段分压电路图【实验内容】1．分压电路特性的研究按图3-4电路进行实验，用电阻箱当负载，取确定值，参照变阻器的额定电流和的容许电流，确定电源电压之值。要注意如图3-7所示，变阻器段的电流是和之和，确定值时，特别要注意段的电流是否大于额定电流。移动变阻器滑动头，使加到负载上的电压从最小变到最大，在此过程中，测量11次电压值及点在标尺上的位置，用为横坐标，为纵坐标作图。图3-7分压电路图取K=1、0.5重复上述测量并绘图。数据处理1．分压电路特性研究测量次数物理量1234567891011K=2，RZ=Ω，U(V)K=1，RZ=Ω，U(V)K=0.5，RZ=Ω，U(V)表一分压电路的测量表格当和K=1、0.5时分别以(即)为横