制流电路与分压电路示波器等

可编辑
实验一 制流电路与分压电路
电路可以千变万化,但一个电路一般可以分为电源、控制和测量三个部分.电路中的负载
可能是容性的、感性的或简单的电阻.根据测量的要求,负载的电流值 I 和电压值U 要在一
定的范围内变化,这就要求有一个合适的电源.测量电路是根据实验要求确定好的,如电流表 与负载串联测负载中通过的电流,电压表与负载并联测负载两端的电压.
制流电路和分压电路是用来控制负载的电流和电压,使其变化范围达到预定的要求,控 制元件主要使用滑线变阻器或电阻箱.为了更好的控制负载的电流和电压,必须了解制流电 路和分压电路的特点.
[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]
直流稳压电源,电压表,电流表,万用电表,滑线变阻器,电阻箱 2 个,开关,导线.
[实验原理]
1.制流电路
制流电路如图 2-1-1 所示,图中 E 为直流电源; R0 为滑
线变阻器; 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 .
(1)调节范围 由：
Rz AC B
R0
A
E
图 2-1-1
K
制流电路图
精品文档，欢迎下载

可编辑
(2-1-1)
I E RZ RAC
当 C 滑至 A 点 RAC
0 , Imax
E RZ
,负载处U max
E;
当 C 滑至 B 点 RAC
R0 ， I min
RZ
E R0
,U min
RZ
E R0
RZ
电压调节范围： RZ E → E R0 RZ
相应的电流变化为 ： E
→E
R0 RZ
RZ
(2)制流特性曲线
一般情况下负载 RZ 中的电流为
E
I
E
R0
ImaxK
RZ RAC RZ RAC K X
R0 R0
(2-1-2)
式中 K Rz ， X RAC .
R0
R0
图 2-1-2 表示不同 K 值的制流特性曲线,从曲线可以清
I
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;
I max
K=10 K=1
② K ≥l 时调节的线性较好; ③ K 较小时(即 R0 RZ ), X 接近 0 时电流变化很
K=0.5
K=0.05
K=0.2 K=0.1
大,细调程度较差;
④不论 R0 大小如何,负载 RZ 上通过的电流都不可能
为零.
0
0.5
1.0
X
图6 图5
图 2-1-2 图 2-1-2
(3)细调范围的确定
图4
精品文档，欢迎下载

可编辑
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 R0 的大小就决定了电流的最小改变量.
因为
I E RAC RZ
对 RAC 微分
I
I RAC
RAC
E
RAC RZ
2
RAC
(2-1-3)
I
m in
I2 E
R0
I2 E
R0 N
式中 N 为变阻器总圈数.从上式可见,当电路中的 E 、RZ 、R0 确定后, I 与 I 2 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
I
变小,而
max
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 2-1-3 所示,其中 R10 阻值大,作粗调用, R20 阻值小作细调用,一般 R20 取
R10 /10 ,但 R10 、 R20 的额定电流必须大于电路中的最大电流 I max .
RZ
A
V
C
B
E
RZ
A
R0
R 10
R 20
K
图 2-1-3 二级制流电路图
2. 分压电路 (1) 调节范围
E
K
图 2-1-4 分压电路图
分压电路如图 2-1-4 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 0 变至 E ,调节的
范围与变阻器的阻值无关.
精品文档，欢迎下载

可编辑
当滑动头 C 在任一位置时, AC 两端的分压值U 为
U
E RZ RAC RZ RAC
RBC
RZ RAC RZ RAC
1
E RBC (RZ RAC )
RZ RAC
RZ (RAC
ERZ RAC RBC ) RAC RBC
E RZ RAC RZ R0 RAC RBC
(2-1-4)
RZ R0
RAC
E
K RAC E
RZ
RAC R0
RBC
RZ RBC X
式中 R0 RAC RBC
, K RZ R0
, X RAC R0
(2)分压特性曲线
由实验可得不同 K 值的分压特性曲线,如图 2-1-5
所示. 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
U U max
K=10 K=2
K=1
K=0.1 K=0.05
可从 0 → E ; ② K 越小电压调节越不均匀; ③ K 越大电压调节越均匀,因此要电压U 在 0
0
0.5
1.0
X
图 2-1-5 分压特性曲 线
到U max 整个范围内均匀变化,则取 K 1比较合适,实际 K 2 那条线可近似作为直线，故
取 R0 ≤
RZ 2
即可认为电压调节已达到一般均匀的要求了.
(3)细调范围的确定
当 K 1时(即 RZ R0 )，略去式(2-1-4)分母项中的 RZ ,近似有
经微分可得
U RZ E RBC
U
RZ E (RBC )2
RBC
U RZ
2
E
RBC
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
精品文档，欢迎下载