制流電路和分壓電路的特性

張真 徐航

摘要： 本文根據(jù)制流電路和分壓電路的實(shí)驗(yàn)原理，對(duì)其特性曲線進(jìn)行理論分析。又通過實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的測(cè)量和處理，用作圖的方法對(duì)制流電路和分壓電路特性進(jìn)行探討。

關(guān)鍵詞： 制流電路分壓電路特性曲線

電學(xué)實(shí)驗(yàn)是普通物理的基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)，測(cè)量中經(jīng)常用滑線變阻器來(lái)調(diào)節(jié)電路的電流與電壓。一般情況下，電路分為電源、控制和測(cè)量三部分?？刂齐娐返娜蝿?wù)是控制負(fù)載的電流和電壓，使其測(cè)量的數(shù)值和范圍達(dá)到實(shí)驗(yàn)所預(yù)定的要求。本文就其制流電路和分壓電路的特性，從理論和實(shí)驗(yàn)的角度進(jìn)行系統(tǒng)的分析和探討。

1.制流電路的原理

制流電路如圖1所示，圖中E為直流電源，R為滑線變阻器，A為電流表，R■為負(fù)載，本實(shí)驗(yàn)采用電阻箱，K為電源開關(guān)。將滑線變阻器的滑動(dòng)頭c和任一固定端（如a端）串聯(lián)在電路中，作為一個(gè)可變電阻，移動(dòng)滑動(dòng)頭的位置可以連續(xù)改變ac之間的電阻R■，從而改變整個(gè)電路的電流I的值。

圖1制流電路圖

I=E/（R■+R■）（1）

當(dāng)c滑至a點(diǎn)，R■=0，I■=E/R■

當(dāng)c滑至b點(diǎn)，R■=R，I■=E/（R+R■）

一般情況下，負(fù)載R■中的電流為

I=E/（R■+R■）=E/R/[（R■/R）+（R■/R）]=I■·K/（K+X）（2）

式中：

K=R■/R，X=R■/R

實(shí)驗(yàn)中所取的K值不同，制流電路的特性曲線就不同（可以通過實(shí)驗(yàn)證明）。因此，制流電路就有幾個(gè)特點(diǎn)：當(dāng)K越大時(shí)，電流調(diào)節(jié)范圍越??；當(dāng)K≥1時(shí)，調(diào)節(jié)的線性較好；當(dāng)K較小時(shí)（R？垌R■），X接近0時(shí)，電流變化很大，細(xì)調(diào)較差。但是不論R大小如何，負(fù)載R■上通過的電流都不能為零。

2.分壓電路的原理

分壓電路如圖2所示，滑線變電阻器的滑動(dòng)頭c由a端滑至b端，當(dāng)滑動(dòng)頭c在任一位置時(shí)，ac端的分壓U為

圖2分壓電路圖

U={E/[R■·R■/（R■+R■）]+R■}·R■·R■/（R■+R■）

=[（R■/R）·R■·E]/[R■+（R■/R）·R■]

=（K·R■·E）/（R■+R■·X）（3）

式中：

R=R■+R■，K=R■/R，X=R■/R

實(shí)驗(yàn)中所取的K值不同，分壓電路的特性曲線就不同（可通過實(shí)驗(yàn)證明）。分壓電路也有幾個(gè)特點(diǎn)：不論R大小如何，負(fù)載R■的電壓調(diào)節(jié)均可以從0→E；K越小，電壓調(diào)節(jié)越不均勻；K越大，電壓調(diào)節(jié)越均勻，則取K>1比較合適。

3.制流電路的特性研究

按圖1接好線路，用電阻箱為負(fù)載R■，取K=R■/R為0.1和1時(shí)，確定R■=？實(shí)驗(yàn)儀器有：電阻箱、滑線電阻（320Ω）、毫安表（0-25-50mA）、電源、開關(guān)和導(dǎo)線等。實(shí)驗(yàn)中，合上閉合電源開關(guān)K，移動(dòng)變阻器滑動(dòng)頭c的位置，電流從最小到最大變化的過程中，測(cè)量8～10次電流值及相應(yīng)c在標(biāo)尺上位值L，并記下變阻器繞線的位置L，以L/L■為橫坐標(biāo)，電流I為縱坐標(biāo)作圖。

（1）K=0.1時(shí)，K=R■/R，R■=32Ω，L■=100刻度，數(shù)據(jù)表一：

（2）K=1時(shí)，K=R■/R，R■=320Ω，L■=100刻度，數(shù)據(jù)表二：

有制流電路特性曲線如圖3所示：

圖3制流電路的特性曲線

通過制流電路特性曲線圖看出，制流電路的電流大小的確定，是靠調(diào)節(jié)滑線電阻即滑動(dòng)端位置來(lái)改變的。改變滑線變阻器的阻值，就可以改變電流的大小。

4.分壓電路的特性研究

分壓電路按圖2進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，電阻箱當(dāng)負(fù)載R■，取K=R■/R=0.1或2時(shí)確定R■值，變阻器的容許電流I，確定電源電壓E之值。實(shí)驗(yàn)電路用的儀器有：電阻箱、滑線電阻（1900Ω）、電壓表（0-5-10V）、電源、開關(guān)和導(dǎo)線等。實(shí)驗(yàn)中，合上閉合電源開關(guān)K，當(dāng)變阻器移動(dòng)滑動(dòng)頭c時(shí)，觀察電流的變化規(guī)律，使加到負(fù)載R■上的電壓從最小變到最大，在此過程中測(cè)8～10次電壓值U及c點(diǎn)在標(biāo)尺上的位置L，用L/L■為橫坐標(biāo)，U為縱坐標(biāo)作圖。

（1）K=0.1時(shí)，K=R■/R，R■=190Ω，L■=100刻度，數(shù)據(jù)表三：

（2）K=2時(shí)，K=R■/R，R■=3800Ω，L■=100刻度，數(shù)據(jù)表四：

有分壓電路特性曲線如圖4所示：

圖4分壓電路的特性曲線

通過實(shí)驗(yàn)看出，分壓電路的電壓大小的確定，是靠調(diào)節(jié)滑線電阻即滑動(dòng)端位置來(lái)改變的。改變滑線變阻器的阻值，就可以改變電路中電壓的大小。

5.結(jié)語(yǔ)

通過對(duì)制流電路與分壓電路實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的測(cè)量和處理，繪制制流電路與分壓電路的特性曲線圖。通過實(shí)驗(yàn)看出，制流電路中和分壓電路中，電流值和電壓值的大小，是通過改變滑線變阻器的阻值而確定的。由于實(shí)驗(yàn)者的觀察會(huì)產(chǎn)生視覺誤差，儀器也存在系統(tǒng)誤差等，這都會(huì)給實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)帶來(lái)誤差。

參考文獻(xiàn)：

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