制流电路与分压电路(研究性实验)_基础物理实验

实验二制流电路与分压电路
一、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。

二、仪器与用具
毫安计，伏特计，万用电表，直流电源，滑线变阻器，电阻箱，导线等。

图2.1 电磁学实验谈判能够用器材
三、实验原理
制流电路和分压电路时常用的控制电路，制流电路如图2.1所示，分压电路如图2.2所示。

控制元件使用滑动变阻器R0，移动滑动头的位置可以连续改变AC之间的电阻R AC，
从而改变通过负载R z的电流或加在R z上的电压。

图2.2 制流电路图
X
K K I R R R R R E R R E I MAX AC
z AC
Z +=+=
+=
000
,R R X R R K AC
Z
=
=
X R R E R K R R R R E R R R R R R R R R R R R E U BC Z AC BC
AC Z AC Z
AC
Z AC Z BC
AC
Z AC
Z +⋅⋅=
⋅+⋅⋅=+⋅⋅
++⋅=
0 ,,AC Z
O AC BC O O
R R R R R K X R R =+=
= 四、实验步骤
分别研究制流电路和分压电路的特性。

1. 取K 值，确定R Z 的值。

2. 依据K值、R Z值、R Z的最大允许电流，毫安表的量限，确定实验时的最大电流
I max和电源电压E。

（
3. 连接电路。

4. 移动滑动变阻器的滑动头C，测10组数据，列表记录。

5. 作制流电路特性曲线图和分压特性曲线图
五、实验数据与结果表示（供参考）
【数据处理示例】
1.制流电路特性的研究实验数据表（供参考）
表2.1 (K = 0.1)
2.分压电路特性的研究实验数据表（供参考）
表2.3 （K = 2）
3.部分制流电路、分压电路特性曲线
4.实验结果讨论
从图2.1-图2.4不难看出，K = 1时的制流特性曲线和K = 2时的分压特性曲线近似为线性。

K = 0.1时的制流特性曲线和K = 0.1时的分压特性曲线显然为非线性的。

但是，仍然可以K = 0.1时的制流特性曲线中X > 0.5的部分和K = 0.1时的分压特性曲线中X < 0.7的部分看作是线性的，还可以作部分地利用，这一点为我们改进电路结构
提供什么启发呢？
六、课后思考题
1． ZX21型电阻箱的示值为9 563.5Ω,试计算它的允许基本误差,它的额定电流值,若示值改为0.8Ω,试计算它的允许基本误差?
2．以下电路正确吗?若有错误说明原因,并改正之。

3．从制流和分压特性曲线求出电流值(或电压值)近似为线性变化时,滑线电阻的阻值。

思考题参考答案
1.答：示值为9563.5Ω，查P112表知a = 0.1， Ω=⨯=⨯=∆5635.9%1.05.9563%a R R 。

额定电流值，查P112表知为0.0158A 或由公式计算
A R P I 0158.09000
925.0=⨯==。

示值为0.5Ω，查P112表知a = 0.5， 4.0%5.08.0%=⨯=⨯=∆a R R Ω 2.改正后的电路如下图所示：
图
2.8
图2.9 正确的制流电路和分压电路图
3.提示：取一阻值范围。

七、参考书
[1] 林抒，龚镇雄.普通物理实验[M].北京：人民教育出版社，1981.（159－162祥）
[2] 曾贻伟，龚德纯等.普通物理实验教程[M].北京：北京师范大学出版社，1989.（136－
138）
八、教学过程
1. 检查预习情况验看《实验预习报告》。

2. 开膛白
本实验为研究性实验。

研究对象是电路中最常用的两种控制单元电路——制流电路和分压电路，如收音机上的音量调节电路、直流稳压电源上的输出电压幅度调节电路等。

这类单元电路的简化模型见教材133页如图5.2.1直流电路图和135页图5.2.4分压电路图所示。

通过改变滑动触头C来实现对负载R Z上的电流或电压的控制。

人们总愿望能实现线性控制（如触头C改变X%，相应的电流或电压也改变X%）。

但实际上这两种控制电路理论上讲都不是线性的。

那么，什么情况下可以近似线性的呢？通过本实验的研究我们可以从中得到结论。

3. 重点提示
通过预习，同学们已经设计好了实验方案，如明确了实验内容、实验方法步骤，设计了实验电路图、数据表格等。

在动手作实验之前，请先作一下估算。

（1）制流电路特性的研究：
已测得R0为100Ω，若取K = 0.1，那么R Z应取值多大？R Z确定后从电阻箱铭牌上查出（或计算）它的最大允许电流是多大？再结合毫安表的量程，实验时的最大电流及电源电压应该如何选择？
若取K = 1时又该如何估算与确定电路参数呢？
（2）分压电路特性的研究：
已测得R0为100Ω，若取K = 2，那么R Z应取值多大？R Z确定后从电阻箱铭牌上查出（或计算）它的最大允许电流是多大？再看看滑动变阻器的额定电流（特别要注意滑动变阻器的CB段），那么实验时的电源电压应该如何选择？
若取K = 0.1时又该如何估算与确定电路参数呢？
（3）强调注意人身安全和设备安全，提醒学生检查实验台上设备情况并记录。

（4）介绍本实验所用设备的特殊情况（如直流电源的示数问题，电阻箱问题，电表的使用条件，万用表的使用等
4. 实验操作每人一套实验设备，要求独立完成。

5. 在实验室完成实验报告。

6. 口头报告与答辩（小组长主持）
（1）设计一个控制电路，选择采用制流电路还是分压电路，首先考虑的依据（目标依
据或设计要求）是什么？
（2）当已知电源E，负载R Z，滑动变阻器R0的参数，而其他设计要求较模糊时，如何选择控制电路形式？
（3）当强调节能时，如何选择控制电路形式？。