分压电路及其应用

分压电路及其应用

在《恒定电流》一章中，经常用到分流和分压电路，特别是利用串联电路的分压作用，可以将滑动变阻器接成分压器来调节用电器两端的电压。这种电路在实际中用得较多，学生对于该问题常常出错。本文就该问题进行一些探讨。

1. 分压电路的分析

如图1所示，滑动变阻器两端接在电源的正负极上，固定端和滑动端P分别跟用电器的

两端连接，这样就组成分压器。在空载时，输出电压为：U

R

R R

U L

=

+

2

12

，这时U

L

与R

2成正比，变化范围是0~U。在接上负载后，输出电压为：

从该式可得到三种情况：

①当R R

L

>>

2

时，

R

R

L

20

→，所以有：U

R

R R

U

L

'=

+

2

12

。这说明在输出电压U

L

'与

R

2

的关系仍然是成正比。所以在实际中要使用电器两端的电压变化与滑动触头位置的变化成线性关系，应该选取阻值远小于用电器电阻的滑动变阻器。这也可以说明，当在输出端接上大电阻时，对输出电压的影响极小，电压表并联在用电器的两端就属于这种情况。

图1

②当R R

L

<<

2

时，

R

R

L

2的值很大，有：U

L

'≈0。这说明在输出端接一个小电阻时，输出端就近似于短路。

③如果用电器与滑动变阻器的阻值相差不多，电源内阻又不可忽略，我们也可以作如下

的定量分析：如图2所示，设电源的电动势为E，内阻为r，滑动变阻器的最大电阻为R

，电压表的影响不计。则回路的总电阻为：R

R R

R R

R r

L

L

=

+

++=

2

2

1

R R

R R

R

L

L

2

2

+

+-

(

R r

2

)+=++

+

-

R r

R R

R R

R

L

L

2

2

2

=+

R r

-

+

=+-

+

R

R R

R r

R

R R

L L

2

2

2

2

2

2

1

1

，当P向右滑

动时，R

2

增大，

R

R R

L

2

2

2

1

+减小，

1

1

2

2

2

R

R R

L+

增大。由于R r

+可以看作一个不变的值，

所以回路中的总电阻减小。根据闭合电路欧姆定律，回路中的总电流I增大。又由于灯泡两端的电压U I

R R

R R

I

R

R

R

L

L

L

L

L

=⋅

+

=⋅

+

2

2

2

1

，当R

2

增大时，

R

R

R

L

L

1

2

+

也增大，所以U

L

也随着

增大。

图2

由以上的分析，可得出这样的结论：当P向右滑动时，I、

R R

R R

L

L

2

2

+

都增大，灯泡两端

的电压U

L 也增大，随之出现电压表的读数增大，灯泡的亮度有增强的现象。这时，通过R

2

的电流随着P的位置的改变而发生变化，通过R

2和R

1

的电流也变化了。

2. 分压电路的应用

例1. 如图3所示，是课本中安培表改装成伏特表实验的电路图，这里滑动变阻器R起着分压作用。虚线框内是改装的伏特表，输出端连接了一个并联的伏特表。根据前面的分析，当并联伏特表的总电阻远大于变阻器的电阻时，伏特表上就可得到与R

1

成正比关系的连续变化的电压读数。

图3

在该实验中我们一般选取50Ω的滑动变阻器，是符合前面的要求的。

例2. 小灯泡的额定电压为2.8V，额定电流为0.25A，在测定小灯泡的I U

-曲线的实验中，请作出电路原理图，并在图4的实物图中画出连接线。在闭合电键前，滑动变阻器的滑动片应该放在________端。

图4

解析：在测定小灯泡的I U

-曲线的过程中，小灯泡的电流和电压的变化应该从0开始，则该实验电路要用分压电路，其实验原理图如图5所示。在电键闭合前要使小灯泡两端的电压为0，则滑动变阻器应该放在最左端的位置。