制流电路与分压电路特性的研究.doc

制流电路与分压电路特性的研究 摘要：本实验是结合电磁学实验教学的实际应用，通过对制流电路与分压电路实验的分析，运用作图法对制流电路与分压电路实验数据进行处理，并对其特性进行分析研究。 关键词：制流 分压 电磁学实验 数据处理 制路电路与分压电路实验的简介 一个电路一般可以分为电源、控制和测量三个部分。控制电路的主要任务是控制负载的电路和电压，控制元件主要使用滑线变阻器和电阻箱，并根据变阻器和负载的连接方式分为制流电路和分压电路。从控制效果来看，主要考虑控制负载上的电流、电压的调节范围以及电流或电压与变阻器接入电路中的电阻的线性程度及调节的精细程度等。 实验设计 （一）、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接方法、性能和特点。 3、熟悉电磁学实验的操作规程和安全知识。 （二）、实验仪器： 直流稳压电源1台，电压表1台，电流表1台，滑线变阻器1台，电阻箱2个，导线，开关。 （三）、实验原理： 1、制流电路 电路如图1所示，图中E为直流电源；R0为变阻器，为电流表，RZ为负载，K为电源开关。它是将变阻器的滑动头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，图1制流电路图 一般情况下负载RZ中的电流为 (2) 式中 ,。 图2表示不同K值的制流特性曲线 。 图2 从曲线可以清楚地看到制流电路有以下几个特点： K越大电流调节范围越小； K≥1时调节的线性较好； K较小时（即R0Rz），X接近0时电流变化很大，细调程度较差； 不论R0大小如何，负载Rz上通过的电流都不可能为零。 细调范围的确定:制流电路的电流是靠变阻器滑动端位置移动来改变的，最少位移动是一圈，因此一圈电阻△R0的大小就决定了电流的最小改变量。 2.分压电路 分压电路如图3所示，变阻器两个固定端A、B与电源E相接，负载Rz接变阻器滑动端 C和固定端A（或B）上，当滑动头C由A端滑至B端，上电压由0变到E，调节的范围与变阻器的阻值无关。当滑动头C在任一位置时，AC两端的分压值U为 （3） 式中， 由实验可得不同K值的分压特性曲线，如图4所示。 图4分压特性曲线 从曲线可以清楚看出分压电路有以下特点： （1）不论R0的大小，负载Rz的电压调节范围均可以从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到Umax整个范围内均匀变化，则取K＞1比较合适，实际K=2那条曲线可近似作为直线，故取R0≤RZ/2即可认为电压调节已达到一般均匀的要求了。 制流电路与分压电路的差别与选择 调节范围 分压电路的电压调节范围大，可以从0―E；而制流电路电压调节范围较小，只能从―E。 细调程度 当时，在整个调节范围内调节基本均匀，但制流电路可调范围小；负载上的电压值小，能调得较精细，而电压值大时调节变得很粗。 功率损耗 使用同一变阻器，分压电路消耗电能比制流电路要大。 （四）、实验内容 1．制流电路特性的研究 按下图电路进行实验， 根据选择不同的RZ(R1或R2)和不同的R0，旋动电位器,在电流从最小到最大的过程中，测量8—10次电流值及相应的R0阻值(用数字万用表测量), 以R0为横坐标，电流为纵坐标作图。 2. 分压电路特性的研究 按下图电路进行实验， 根据选择不同的RZ(R1或R2)和不同的R0, R为保护电阻(可以是R1或R2)。 旋动电位器，使加到负载上的电压从最小变到最大，在此过程中，测量8—10次电压值U及相应的R0阻值(用数字万用表测量), 以R0为横坐标，U为纵坐标作图。 (五)、实验数据记录与处理 数据记录： 表（一）制流电路 X 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1 I （mA） K=0.1 193.25 106.89 70.41 50.96 40.80 34.28 29.32 25.71 22.75 20.50 18.23 K=1 20.75 18.98 16.867 15.611 14.487 13.502 12.704 11.944 11.280 10.697 10.22 表（二）分压电路 X 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1 I （mA） K=0.1 0 0.14 0.216 0.2764 0.3372 0.4132 0.5142 0.6553 0.9173 1.4974 2.704 K=1 0 0.254 0.472 0.682 0.905 1.121 1.364 1.635 1.963 2.373 2.776 数据处理