限流电路和分压电路

图3 限流电路和分压电路1. 限流和分压接法的比较（1）限流电路：如图2所示，实际上滑动变阻器的右边部分并没有电流流过。

该电路的特点是：在电源电压不变的情况下，R 用两端的电压调节范围：U ≥U 用≥UR 用/（R 0+R 用），电流调节范围：U /R 用≥I 用≥U /（R 0+R 用 ）。

即电压和电流不能调至零，因此调节范围较小。

要使限流电路的电压和电流调节范围变大，可适当增大R 0。

另外，使用该电路时，在接通电前，R 0 应调到最大。

（2）分压电路：如图3所示，实质上滑动变阻器的左边部分与R 用并联后再与滑动变阻器的右边串联。

注意滑动变阻器的两端都有电流流过，且不相同。

该电路的特点是：在电源电压不变的情况下，R 用两端的电压调节范围为U ≥U 用≥0，即电压可调到零，电压调节范围大。

电流调节范围为E /R 用≥I 用≥0。

使用分压电路，在当R 0<R 用时，调节性能好。

通电前，滑片P 置于A 端，使U 用 =0。

2两种用法的选择A 优先选用限流式，从电能损耗方面分析消耗电能少。

用限流式具有电源负担轻，电路连接简便等优点。

B 如果滑动变阻器的额定电流够用，在下列三种情况下必须采用分压接法： ① 用电器的电压或电流要求从零开始连续可调。

例1、1993年全国高考题）将量程为100μA 的电流表改装成量程为1 mA 的电流表，并用一标准电流表与改装后的电流表串联，对它进行校准.校准时要求通过电流表的电流能从零连续调到1 mA ，试按实验要求画出电路图.例2、（1999广东卷）用图3中所给的实验器材测量一个“12V ，5W ”的小灯泡在不同电压下的功率，其中电流表有3A 、0.6A 两档，内阻可忽略，电压表有15V 、3V 两档，内阻很大。

测量时要求加在灯泡两端的电压可连续地从0V调到12V 。

⑴按要求在实物图上连线（其中部分线路已连好）。

⑵其次测量时电流表的指针位置如下图（b ）所示，其读数为 A②要求电器的电压或电流变化范围大，负载电阻的阻值远大于变阻器的总电阻，须用分压式电路。

若接成限流式，当改变滑动变阻器的阻值时，电路中电流变化不明显，测得的电压和电流取值范围小。

例3、为了测定一个“6.3V 、1W ”的小电珠在额定电压下较准确的电阻值，可供选择的器材有：A.电流表（0～3A ，内阻约0.04Ω）B.毫安表（0～300mA ，内阻约4Ω）C.电压表（0～10V ，内阻10K Ω）D.电压表（0～3V ，内阻10K Ω）E.电源（额定电压6V ，最大允许电流2A ）F.电源（额定电压9V ，最大允许电流1A ）G.可变电阻（阻值范围0～10Ω，额定电流1A ）H.可变电阻（阻值范围0～50Ω，额定功率0.5W ）I.导线若干根，电键一个。

图3图2图8 ⑴为使测量安全和尽可能准确，应选用的器材是。

（用字母代号填写）⑵在右边虚线框内画出电路图，并把图6所示实物图用线连接起来。

分析：①表及内外解法的选取小电珠的额定电流额I =U P =A 3.61≈0.16A=16mA ＜300mA ，电流表应选B 。

额U =6.3V ＜10V ，电压表选C ，电源选F 。

珠R =13.622 P U Ω≈40Ω比10K Ω小得多，仅比毫安表内阻大10倍，故选用安培表外接法。

②滑动变阻器及连接方法的选取将可变电阻H 接到电源两端，其上电流大若致为I=509A=0.18A ，而H 的额定电流H I =505.0=0.1A ＜0.18A ，而G 的额定电流为1A ，故从安全性上考虑不宜选用H 。

由于40Ω是可变电阻G 的中值的8倍，故选用分压式连接方式。

若使用限流式，则在灯泡额定电压下，额I =6310A ，具体操作时额I ≈0.16A 应体现在安培表上，故滑动变阻器此时大约分压为滑U =9V －6.3V=2.7V 。

故此时滑动变阻器调节的阻值R=63107.2≈17Ω＞10Ω，因此G 不可能用限流法，必须使用分压式。

答案：⑴BCFGI ；⑵电路图如图7所示，实物连接如图8所示本题的关键是在“额定电压下”较准确测量这一要求使得变阻器G 无法使用限流式，一般来说，若待测电阻比滑动变阻器阻值大得多时，一般采用分压式。

例4、（97年高考）某电压表的内阻在20KΩ--50 KΩ之间，现要测量其内阻，实验室提供下列可选用的器材：A 、待测电压表V （量程3V ）；B 、电流表（量程）；C 、电流表（量程）； D 、电流表（量程）E 、滑动变阻器R （最大阻值）；F 、电源（电动势4V ）； G 、电键K 。

（1）所提供的电流表中，应选用____________。

（2）为了尽量减小误差，要求测多组数据。

试画出符合要求的实验电路图。

分析：将电流表、电压表串联，只要读出两表读数，即可用公式I=U/R 求得电压表的内阻。

通过电压表的最大电流值故电流表应选A 1。

由于变阻器的阻值远小于电压表的内阻，且要求测多组数据，故变阻器用分压式连接，如图3所示。

例5. 已知某电阻丝的电阻约为10Ω，现有下列器材供测量该电阻丝的电阻时使用；A. 量程为0.6A ，内阻是0.5Ω的电流表。

B. 量程为3V ，内阻是6K Ω的电压表。

C. 阻值是0--20Ω，额定电流为2A 的滑动变阻器。

D. 蓄电池（6V ）。

E. 开关一个，导线若干。

要求：画出用伏安法测上述电阻丝的电阻的电路图，测量数据要尽量多。

分析：若采用限流式接法，由于电阻丝阻值为10Ω，在3V 电压（电压表的量程）下工作，则流过它的最大电流为，改变滑动变阻器的阻值（0～20Ω），电路中电流变化范围约为，电流取值范围比较小，故采用分压式接法比较好。

电路图如图4所示。

③采用限流接法时限制不住，电表总超量程，用电器总超额定值。

在安全（I 滑额够大，仪表不超量程，用电器上的电流、电压不超额定值，电源不过载）、有效（调节范围够用）的前题下，若R 用< R 0 ，原则上两种电路均可采用，但考虑省电、电路结构简单，可先采用限流接法；而若R 用>>R 0，则只能采用分压电路.例6、用伏安法测量一个定值电阻的器材规格如下：待测电阻R x （约100 Ω）;直流电流表（量程0~10 mA 、内阻50 Ω）;直流电压表（量程0~3 V 、内阻5 k Ω）;直流电源（输出电压4 V 、内阻不计）；滑动变阻器（0~15 Ω、允许最大电流1 A ）；开关1个，导线若干.根据器材的规格和实验要求画出实验电路图. 用伏安法测量电阻有两种连接方式，即电流表的内接法和外接法，由于R x＜，故电流表应采用外接法.在控制电路中，若采用变阻器的限流接法，当滑动变阻器阻值调至最大，通过负载的电流最小，I min==24 mA＞10 mA,此时电流仍超过电流表的量程，故滑动变阻器必须采用分压接法.④当负载电阻的阻值小于变阻器总电阻R 或相差不多时，若两种电路都可以对负载的电流和电压有明显的调节，或两种电路都满足实验要求，且电压、电流变化不要求从零调起，则多采用限流式接法，这样的接法电源负担轻，能耗小。

例4. 在一次实验中需要较准确地测量某一个金属丝的电阻，已知金属丝的电阻，约为；电流表量程3A ，内电阻约；电压表量程3V ，内电阻约；电源电动势6V ；滑动变阻器R 的总电阻，额定电流。

试画出测量金属丝电阻的电路图。

图3 图4分析：电源电动势为，流过金属丝的电流约可采用限流接法，电路如图6所示。

图6组成可调分压电路[目的]1．掌握将滑动变阻器接成分压电路的方法，认识其原理和用途。

2．学习使用多用电表的直流电压档。

[器材]滑动变阻器(标称规格(50Ω，1.5A)、小灯泡(标称规格6.3V0.15A)、多用电表、电池组(电压约6伏)、开关、导线。

[原理和方法]如图6所示，将电阻R1与R2串联后接到电压为U的电源上，就构成一个固定分压电路。

由于P、b两点间的电压变小而变小。

若用另一个电阻Rf作为负载(用电器)并联接在P、b两点，那么加在负载R f上的电压也将随R2的减小而减小。

根据欧姆定律，由于R f的并入使P、b间原有电阻R2变小，因此用上式计算U2时，应将式中的R2用R f与R2并联的等效电阻代替，得到的U2叫做分压电路的输出电压。

在实际应用中，若用更换电阻R2来改变输出电压很不方便，于是用一个滑动变阻器代替R1和R2，如图6所示。

滑动点P将变阻器R分为R1和R2两部分，负载Rf与P、b间这部分电阻R2并联。

如上所述，在U不变时，当P由a端向b端滑动时，输出电压就逐渐减小，反之，输出电压就增大，这样，变阻器就作为一个可调分压器。

本实验学习用多用电表测电压。

J0411型多用电表的正面如图7所示，当选择开关指向写有符号“V”的各档位时，它就是一个直流电压表，字母下的小横线表示直流，有些多用电表上用“DC”表示。

红黑两色表笔要分别接在标有“+”“ ”的插口中，测量直流电压时应让红笔与电位高的一点接触，黑笔与电位低的一点接触。

本实验将选择开关旋到直流10伏档，读数时应从盘上第二排刻度线(它有50个分度，分度值为0.2伏，最右端为10伏)中读出，本实验不做精密测量，估读1／2分度即可，如指针在图示位置读数为3.l伏。

实验电路如图8所示。

实物接线如图9所示，注意，变阻器采用三端接法(即三个接线柱均要用上)。

此电路的规范接线顺序是：先用导线1、2、3把变阻器上的两端(即固定端)接线柱a、b分别连接电源两极，其中a端是通过开关S接正极的。

再用导线4、5把一个固定端b和滑动端P连接负载(小灯泡H)的两端。

注意，此时导线5不要接到P上而应与接线柱c和d连接。

b端既接电源又接负载，叫做公共端，习惯上公共端接电源负极。

最后用导线6、7将电压表与负载并联。

通电(即合开关S)前，必须将滑动片P预置在靠近公共端b的地方，使分压器输出的电压很小，起保护负载的作用。

通电后，将P向a端缓慢滑动，观察灯的亮度和电压表的示值各怎样变化，P到a端时输出电压是否最大。

再将P向b端滑动，看又如何变化，P到b端时输出电压是否为零。

从而认清这种分压电路的特点是，输出电压能在零和电源电压值之间做大范围的变化。

今后许多实验中都要用这种方法对电路实行调控。

图10所示的电路中，变阻器采用两端接法，只从a、P接出导线，b端“悬空”，负载(灯H)与P、a间这部分电阻”串联，这种电路叫制流电路。

当P向b端滑动时，负载中通过的电流减小，但不能减至零。

你可以用所给器材按图10连接电路做实验，与分压电路对比。

想一想：“分压电路是将负载与滑动变阻器并联”这种说法对吗？为什么？注意，做电学实验时，要遵守电学实验的基本操作规则：一、使用前先检查电表的指针是否对准刻度的零点，若未对准，则用螺丝刀旋动“机械零点调节螺丝”来校正。

二、接线时，开关S要断开。