制流电路与分压电路讲义.doc

实验九 制流电路与分压电路
一、实验目的
电路一般可以分为电源、控制和测量三个部分。控制电路的任务就是控制负载的电流和电压，使其数值和范围达到预定的要求。常用的是制流电路或分压电路。
1. 掌握制流与分压两种电路的联结方法、研究其性能和特点；
2. 了解熟悉电磁学实验的操作规程和安全知识。
二、实验仪器
电流表 电压表 直流稳压电源 电阻箱 滑线变阻器等。
三、实验原理

1、制流电路
B
电路如图1所示，

当C滑至A点，,负载处；
当C滑到B点, ,
电压调节范围： E
相应的电流变化为：
一般情况下负载中的电流为

式中 ,。
图2表示不同k值的制流特性曲线。

图2 制流特性曲线
从曲线可以清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；
（2） K≥1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。
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

图3 分压电路
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

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。
3. 制流电路与分压电路的差别与选择
（1） 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。
（2） 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。
（3） 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。
基于以上的差别，当负载电阻较大，调节范围较宽时选分压电路；反之，当负载电阻较小，功耗较大，调节范围不太大的情况下则选 用制流电路。若一级电路不能达到细调的要求，则可采用二级制流（或二段分压）的方法以满足细调要求。
四、实验内容
1.制流特性曲线描绘
（1）按图1连接电路，电阻箱为负载Rz，取K=0.1，确定Rz=？根据所用电流表的量程和Rz的最大容许电流，确定实验时的最大电流Imax及电源电压E值。注意：Imax值应小于Rz最大容许电流。变阻器等分为10等分，分别测量x为0.1、0.2、0.3…对应的电流I，以x为横坐标，I为纵坐标作I-x图。
（2）取K=1重复上述测量并绘图。
2.分压特性曲线描绘
（1）按图3电路进行实验，区K=2确定Rz值，参照变阻器的额定电流和Rz的容许电流，确定电源电E的值，变阻器等分为10等分，分别测量x为0.1、0.2、0.3…对应的电压U，以x为横坐标，U为纵坐标作U-x图。
(2)取K=0.1，重复上述测量并绘图。
五、注意事项
1.为保护电源及电表，在制流电路中，首先将滑线变阻器打到最大阻值（此时整个电路电流最小）。
2.分压电路中，首先将滑线变阻器跳到最小（此时负载分得的电压最小）要注意变阻器BC段的电流是和之和，确定E值时，特别注意BC段的电流是否大于额定电流。
六、预习要求
1.预习绪论部分有关电磁学实验基础知识，了解电表刻度盘下侧参数的意义。理解引用误差的概念；
2.分别对两种控制对应的两种K值的取值，计算容许的电源电压；
3.根据实验内容列出数据记录表格。
七、讨论与思考
从制流与分压特性曲线求出电流值或电压值近似为线性时，滑线电阻的阻值。