分压与制流电路研究

实用文档分压与制流电路研究实验目的1、了解电磁学实验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连接方法，性能和特点。3、熟悉电磁学实验的操作规程和安全知识。二、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1000mA1000mV0－30V5A580Ω99999.9Ω实验原理制流电路图1电路如图1所示，图中E为直流电源；为滑线变阻箱，A为电流表；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，从而改变整个电路的电流I，图1A(1)当C滑至A点，负载处；当C滑至B点，，图2电压调节范围：图2相应的电流变化为一般情况下负载中的电流为，(2)式中图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：K越大电流调节范围越小；时调节的线性较好；K较小时（即），X接近O时电流变化很大，细调程度较差；不论大小如何，负载上通过的电流都不可能为零。图3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，因此一圈电阻的大小就决定了电流的最小改变量。因为，对微分图3，，(3)式中N为变阻器总圈数。从上式可见，当电路中的确定后，ΔI与成正比，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，这就要使变小，而不能太小，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，其中阻值大，作粗调用，阻值小作细调用，一般取，但的额定电流必须大于电路中的最大电流。图4（二）分压电路图4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。(4)图5式中图5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；（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到整个范围内均匀变化，则取比较合适，实际K=2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。当时，，略去（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(5)式中N为变阻器总圈数，越小调节越不均匀。图6当时（即），略去式（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(6)图6从上式可知，当变阻器选定后均为定值，故当K》1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6将两个电阻和串联进行分压，其中大电阻作粗调，小电阻用于细调。实验步骤1、制流电路按如图1连接电路，电源电压为3V，分别选全电阻为580滑动变阻器作为限流电阻，将电阻箱电阻分别调到29、58、116、290、580、5800作为负载电阻。每确定一个的值时，改变滑动片的位置，使得分别取值0,0.1,0.2,0.3,0.4,0.5,0.6,0.7,0.8,0.9,1.0,记录电流表的示数。2、分压电路按如图2连接分压电路，让电源电源为3V，选用全电阻为580的变阻器，用让变组箱分别为29、58、580、1160、5800、29000作为负载电阻。每确定一个的值时，改变滑动片的位置，使得分别取值0,0.1,0.2,0.3,0.4,0.5,0.6,0.7,0.8,0.9,1.0,记录电压表的示数。数据处理1、制流电路E=3V，，电流表示数与K和X的关系表，单位（mA）当k=0.05时，其制流范围为（4.74~93.9）当k=0.1时，其制流范围为（4.61~49.6）当k=0.2时，其制流范围为(4.38~25.64)当k=0.5时，其制流范围为(3.48~10.5)当k=1.0时，其制流范围为(2.63~5.3)当k=10时，其制流范围为(0.41~0.444)用WPS表格工具把上述数据制成散点曲线图，如下图所示：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=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。分压电路E=3V，，电压表示数与K和X的关系表，单位（mV）分压范围都为：0~E用WPS表格工具把上述数据制成散点曲线图，如下图所示：分析：从这分压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，也就是说不轮K的大小，负载RZ的电压调节范围均为0－E；K值越小(K=0.1)时，电压调节越不均匀，遇到这种情况不方便调节电压，我们选择仪器时要避免这种情况；K值越大电压调节越均匀，因此要电压U在0到Umax整个范围均匀变化，则取K>1比较合适，K=2时曲线趋近直线，线上每点的斜率变化较小，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。3、制流电路与分压电路的差别与选择(1)调节范围分压电路的电压调节范围大，可从；而制流电路电压条件范围较小，只能从。(2)细调程度时，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，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。误差分析1、电表内阻影响。2、移动滑动变阻器时操作不精确，既取值不精确。3电源