研究滑动变阻器的限流电路和分压电路

研究滑动变阻器的限流电路和分压电路

滑动变阻器在电路中可以作限流器用，也可以作分压器用，应当如何选用这两种不同的形式呢？这首先是由电路中的需要来决定的，例如，有时需要负载电压有较大幅度的变化，有时需要能够做到细微的调节。哪一种电路能满足这些要求，这就需要我们研究两种电路的输出特性。

实验前取滑动变阻器（20Ω／0．5A）、直流电流表、直流电压表、直流电源（6伏）、电阻箱（0－9999Ω）、开关、直尺各1个备用。

实验的方法与要求如下：

1．按图（一）3．53－1连接好串联电路，分别取负载电阻R为2欧，200欧，2000欧，实验时将滑线变阻器的阻值从最大逐次调小，记录各次中滑动变阻器滑臂触头离开起点的距离L及通过负载的电流强度I，作出I－L图象。

2．按图（一）3．53－2所示的分压电路接线。分别取负载电阻R为2欧，200欧，2000欧进行实验，使分压器输出电压从零开始，逐步移动滑臂，记录滑臂移动距离L和输出电压U，作出U－L图象。

根据你作出的图象，描述负载电阻对输出特性的影响。并应用串、并联电路的原理分析实验的结果。

实验后思考下列问题：

1．比较使用分压器和限流器时输出电压的调节范围。

2．当负载电阻R比较大时，采用什么样的电路，输出电压随滑臂移动距离的线性较好，且变化率较大？

3．在负载电阻较小时，为了在输出低电压段获得较精细的调节，可使用何种电路？

4．当负载电阻R较大时，为了获得较大范围的输出电压，而又能做到比较精细调节，可采用何种电路？

【提示与答案】

这里用表格将限流器和分压器的电路特点作一比较。表格中R为负载电阻，r0为滑动变阻器的最大电阻，r为滑动变阻器连入电路的限流电阻或分压电阻。

不同负载时，限流器连接电路的I－l图象和分压器电路U－l图象如图（二）3．53－1所示。

从以上分析和实验图象可以看出：

（1）使用分压器有较大的输出电压调节范围0－E，采用限流器的输出电压调节范围是：R／（r0＋R）·（E －E），r0越小调节范围越小。

（2）当负载电阻较大时，采用分压器的输出线性较好。

（3）在既要求较大的电压调节范围，又要示易于实现精细的微调的情况下，可以同时采用两种电路，如图（二）3．53－2协同调节R1和R2，可以取得较好的效果。

2003-06-21 选自：《高中物理课外实验》

变阻器的分压与限流电路工作实验分析

变阻器的分压与限流电路

利用变阻器通过分压限流电路可以达到控制电路中电压和电流的变化. 通常分压与限流电路中的变阻器为滑线式变阻器,它可以连续调节电路中的电压和电流. 因此,有必要对滑线式变阻器在分压限流电路中的不同接法与特点进行全面的研究.

【预习要求】

1.复习电阻定律及滑线变阻器的变阻原理.

2.复习2.2.2 电学实验基本仪器.

【实验目的】

1.研究滑线式变阻器的有关参数.

2.比较滑线变阻器在分压与限流电路中的接法.

3. 学习设计简单的控制电路,正确选择滑线式变阻器电阻值、额定电流.

【实验仪器】

滑线变阻器,电阻箱,稳压电源,安培表,伏特表

【实验要求】

1 .设计一个用伏安法测量阻值为50Ω左右负载的控制电路,测量电流的范围为0.01A 到0.1A.

(1) 选择合适的电源( 规格) ,安培表、伏特表( 量程) ,滑线式变阻器( 阻值、额定电流) ,设计电路连接的方法和依据.

(2) 用实验来验证你的选择和设计的正确性,作出特性曲线,考察细调情况,进行分析和讨论.

2 .设计一个用比较法来校准伏特表的控制电路,已知负载总电阻为5000Ω左右(待校表与校准表内阻并联总电阻) ,待校表量程为3V ,具体要求与第 1 个设计内容的要求相同.

【实验提示】

从研究电路的角度来看,一个实验电路一般可分为电源、控制电路和测量电路三部分. 测量电路是事先根据实验方法确定好的,例如要用比较法校准某一安培表,先要选好一个标准安培表,使它和待校表串联,这就是测量电路. 测量电路既已确定,总是可以把它抽象地用一个电阻R 来代替,称为负载 . 根据负载所要求的电压值U 和电流值I 就可选定电源,一般电学

实验对电源并不苛求.只要选择电源的电动势E 略大于U ,电源的额定电流大于工作电流I 即可.负载和电源都确定后,就可以确定控制电路,使负载能获得所需要的不同要求的电压和电流值. 一般来说,控制电路中电压或电流的变化,都可用滑线式可变电阻来实现. 控制电路有限流和分压两种最基本接法,其中要考虑的是电路的调节范围、特性曲线、细调程度等.

1. 限流电路

(1) 调节范围

限流电路如图30 - 1 所示, 滑线变阻器作为一个可变电阻R 2 (即一个固定接头A和滑动触头C 两端之间的电阻) 串联到电路中. 不计电源、安培表和伏特表的内阻,在负载R 上的电压和电流分别为:

(30-1)

当滑动触头C 移到 A 端时, 接入电路中的电阻最小, R 2 = 0 ,故负载上电压电流最大:

(30-2)

当滑动触头C 移到 B 端时, 接入电路中的电阻最大, R 2 = R 0 ,故负载上电压电流最小:

(30-3)

从上面可知,负载上电压电流变化范围在U min ～U max 和I min ～I max 之间,理论上滑线变阻器总电

阻R 0 越大,变化范围越宽,但同时会使得限流特性曲线的线性程度变差.

引入参数: 和

则: (30-4)

对于不同的k 值, x 与的关系如图30 - 2 所示(即限流特性曲线) . 由图可知:

1) 负载R 上的电压电流不可能为零.