制流电路与分压电路实验报告(完整资料).doc

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 滑线变阻电阻箱 器 型号 C19－mA C31－DH1718C BX7－11 ZX25a mV 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；R0为滑线变阻箱，A 为电流表；RZ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 RAC，从而改变整个电路的电流I，

IERZRAC (1)

0,ImaxERZ当C滑至A点RAC当C滑至B点RACUminERZ RZR0，负载处UmaxE；

ERZR0R0，Imin，

图1

RZEE R0RZEE相应的电流变化为

R0RZRZ电压调节范围：

一般情况下负载 RZ中的电流为

图2

IERZRACER0ImaxKRZRACKXR0R0， (2)

式中

KRRZ,XAC. R0R0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） K1时调节的线性较好； （3） K较小时（即 R0RZ），X接近O时电流变化很大，细

调程度较差；

（4） 不论R0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，因此一圈电阻的大小就决定了电流的最小改变量。因为I微分

IIERACRZ，对

RAC

IE•RAC RACRACRZ2I2I2R0•R0•EEN，

图3

min， (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I2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Imax 变小，而R0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R10 阻值大，作粗调用，R20阻值小作细调用，一般R20取 R1010，但R10,R20 的额定电流必须大于电路中的最大电流。 2. 分压电路

E,RZ,R0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RZ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。

UERzRACRBCRZRAC•RZRACKRACERZRACRZRBCXRRZ,KACR0R0 (4)

式中R0RACRBC,K

从曲线可以清楚看出分压电路有如下几个特点：

（1）不论 R0 的大小，负载 RZ 的电压调节范围均可从0E；

图5

（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Umax整个范围内均匀变化，则取 K1 比较合适，实际K=2那条线可近似

RZ作为直线，故取 即可认为电压调节已达到一般均匀的要

2求了。当 K1时即RZR0 略去（4）分母项中的RZ，近似有

R0RUZE，

RBC经微分可得：URZERBC2•RBCU2RBC 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

UminRU2U2R0•0RZERZEN (5)

式中N为变阻器总圈数，RZ越小调节越不均匀。

当K》1时（即RZR0），略去式（4）中的RBC•X，近似有

URACEE，对上式微分得URAC，细调最小的分压R0R0值莫过于一圈对应的分压值，所以

UminEER0R0N (6)

从上式可知，当变阻器选定后 E,R0,N均为定值，

故当K》1 时Umin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，R0越小越好，但R0上的功耗也将变大，因此还要考

图6

虑到功耗不能太大，则R0不宜取得过小，取R0RZ2 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R10和R20串联进行分压，其中大电阻作粗调，小电阻用于细调。 3. 制流电路与分压电路的差别与选择

(1)调节范围

分压电路的电压调节范围大，可从OE ；而制流电路电压条件范围较小，只能从

(2)细调程度

R0RZ2RZ•EE。 RZR0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。 实验内容 1、 仔细观察电表的度盘，记录下度盘下侧的符号及数字，说明其意义？说明所用电表的最大引用误差是什么？ 电流表左边有“C19－mA”是型号，右边有“1.0∩

Ⅱ

a ＿2 ”其中“1.0”代表电表的等级，说明这电流的最大引用误差为：Δmax= (Xmax量程) ×a% = (使用的电流表量程) ×1.0%，“∩ ”说明此电流表为磁电系仪表，“Ⅱ ”说明此电流表具有Ⅱ级防外磁场及电场的作用，“”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，不能测量交流电，“2 ” 表示此电流表进行绝缘强度

试验电压为2KV。

电压表左边有“C31－mV”是型号，右边有“0.5∩ ＿

Ⅱ ”其中“0.5”代表电表的等级，说明这电流的最大引用误差为：Δmax= (Xmax量程) ×a% = (使用的电压表量程) ×0.5%，“∩ ”说明此电压表为磁电系仪表， “”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，“Ⅱ ”说明此电压表具有Ⅱ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，RZ用ZX25a电阻箱，其额定功率为1W，R0用10Ω滑线变阻器，请计算以下数值后，确定电流表 A用 500mA 档毫安表，E≤RZImax 。制流电路特性的研究计算公式PIz2Rz，I总=IZ，E=I总×R总下表数据。

K值 RZ大小(Ω) RZ容许电流IZ 最大总电流I总电源电压(mA) E(V) max(mA) 0.1 1 1000 实验时取300 0.3 1 10 316 实验时取300 0.3 b. 移动变阻器滑动头C，在电流从最小到最大过程中，测量11次电流值及C在标尺上的位置l，并记下变阻器绕线部分的长度l0，以l/l0为横坐标，电流I的纵坐标作图。记录l0=140mm K值 l l0 130 120 110 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 l / l0 1.000.920.850.780.710.640.570.500.420.350.280.210.140.070.000 9 7 6 4 3 1 0 9 7 6 4 3 1 0 0.1 I(m38 41 45 49 53 57 64 72 80 91 110 128 158 219 300 A) 153 158 164 171 179 187 198 206 216 228 238 251 265 284 300 1 3分压电路特性的研究 a.分压电路特性的研究计算公式R总＝

总

RzR0RzR0，I总＝IZ+ I0，E＝I

R总，PIz2Rz以下数值，电路中最小总电阻R总，最大总电流I总 。

最大电压电源电压Umax(mV E(V) 实验时取2 20 224 4480 1 1000 实验时取0.1 1 1000 1000 1 1000 b.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l，并记下变阻器绕线部分的长度l0，以l/l0为横坐标，电压U的纵坐标作图。记录l0=140mm Kl 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 l0 值 l / l0 0.000 0.071 0.143 0.214 0.286 0.357 0.429 0.500 0.571 0.643 0.714 0.786 0.857 0.929 1.000 2 0 51 142 194 252 327 396 461 526 598 683 755 860 991 1000 U(V) 0.1 0 45 81 105 120 144 165 190 223 263 322 405 548 972 1000

KRZ大小RZ容许电流RZ容许端电压值 (Ω) Iz(mA) Uz(V)