制流電路與分壓電路實(shí)驗(yàn)報(bào)告.

1、實(shí)驗(yàn)題目：制流電路與分壓電路實(shí)驗(yàn)?zāi)康?：1.了解基本儀器的性能和使用方法；2.掌握制流與分壓兩種電路的聯(lián)結(jié)方法、性能和特點(diǎn)，學(xué)習(xí)檢查電路故障的一般方法；3.熟悉電磁學(xué)實(shí)驗(yàn)的操作規(guī)程和安全知識(shí)。實(shí)驗(yàn)儀器型號(hào)規(guī)格毫安表伏特表直流電源滑線變阻器電阻箱C19mAC31mVDH1718CBX7 11ZX25a1000mA1000mV030V 5A10111111實(shí)驗(yàn)原理 ：1.制流電路電路如圖1 所示，圖中 E 為直流電源；R0 為滑線變阻箱，A 為電流表； RZ 為負(fù)載；K 為電源開關(guān)。它是將滑線變阻器的滑動(dòng)頭C 和任一固定端（如A 端）串聯(lián)在電路中，作為一個(gè)可變電阻，移動(dòng)滑動(dòng)頭的位置可以連續(xù)改變AC

2、之間的電阻RAC ，從而改變整個(gè)電路的電流I ，E(1)IRACRZ當(dāng) C滑至 A點(diǎn) RAC0, I maxE ，負(fù)載處 U maxE ；RZ圖 1當(dāng) C滑至 B點(diǎn) RACR0 ， I minEERZRZR0，U minRZR0電壓調(diào)節(jié)范圍：RZEER0RZ相應(yīng)的電流變化為EER0RZRZ一般情況下負(fù)載RZ 中的電流為EIER0I max K ， (2)圖 2RACRZRACRZKXR0R0式中KRZ,X RAC.R0R0圖 2 表示不同 K 值的制流特性曲線，從曲線可以清楚地看到制流電路有以下幾個(gè)特點(diǎn)：（ 1） K 越大電流調(diào)節(jié)范圍越小；（2）K1 時(shí)調(diào)節(jié)的線性較好；（3）K 較小時(shí)（即R0

3、RZ ）， X 接近 O時(shí)電流變化很大，細(xì)調(diào)程度較差；（4）不論 R0 大小如何，負(fù)載上通過的電流都不可能為零。細(xì)調(diào)范圍的確定： 制流電路的電流是靠滑線電阻滑動(dòng)端位置移動(dòng)來改變的，最少位移是一圈，因此一圈電阻的大小就決定了電流的最小改變量。因?yàn)镮E，對(duì)RAC微分RACRZIIE2RAC，RACRACRZII 2R0I 2R0，(3)圖 3minEEN式中 N 為變阻器總?cè)?shù)。從上式可見，當(dāng)電路中的E,RZ ,R0 確定后，I 與I2成正比，故電流越大， 則細(xì)調(diào)越困難， 假如負(fù)載的電流在最大時(shí)能滿足細(xì)調(diào)要求，而小電流時(shí)也能滿足要求，這就要使I max變小，而 R0 不能太小， 否則會(huì)影響電流的調(diào)

4、節(jié)范圍， 所以只能使 N變大，由于 N大而使變阻器體積變得很大，故 N 又不能增得太多，因此經(jīng)常再串一變阻器，采用二級(jí)制流， 如圖 3 所示，其中 R10阻值大， 作粗調(diào)用， R20 阻值小作細(xì)調(diào)用，一般R20 取 R1010，但 R10,R20的額定電流必須大于電路中的最大電流。2. 分壓電路圖 4分壓電路如圖4 所示，滑線變阻器兩個(gè)固定端A、B 與電源 E 相接，負(fù)載 RZ 接滑動(dòng)端 C 和固定端 A（或 B）上，當(dāng)滑動(dòng)頭C 由 A 端滑至 B 端，負(fù)載上電壓由O變至 E，調(diào)節(jié)的范圍與變阻器的阻值無關(guān)。當(dāng)滑動(dòng)頭C 在任一位置時(shí)， AC 兩端的分壓值U為由實(shí)驗(yàn)可得不同K 值的分壓特性曲線，如

5、圖5 所示。UERZRACKRAC E(4)Rz RACRZRACRZRBC XRZRACRBC圖 5式中 R0 RACRBC,KRZ ,KRACR0R0從曲線可以清楚看出分壓電路有如下幾個(gè)特點(diǎn)：（1）不論 R0的大小，負(fù)載RZ的電壓調(diào)節(jié)范圍均可從0 E ；（2） K 越小電壓調(diào)節(jié)不均勻；（3）K 越大電壓調(diào)節(jié)越均勻，因此要電壓 U在 0 到 U max 整個(gè)范圍內(nèi)均勻變化， 則取K1比較合適， 實(shí)際 K=2 那條線可近似作為直線，故取 R0RZ即可認(rèn)為電壓調(diào)節(jié)已達(dá)到一般2均勻的要求了。 當(dāng) K1時(shí) 即RZR0略去（ 4）分母項(xiàng)中的 RZ ，近似有 URZE ，RBC經(jīng)微分可得：RZERBCU

6、2U2RZRBCRBCE最小的分壓量即滑動(dòng)頭改變一圈位置所改變的電壓量，所以U minU 2R0U 2R0(5)RZ ERZ EN式中 N 為變阻器總?cè)?shù)，RZ 越小調(diào)節(jié)越不均勻。當(dāng) K1 時(shí)（即 RZR0 ），略去式（ 4）中的 RBC X ，近似有 URAC E ，對(duì)上式R0微分得 UERAC，細(xì)調(diào)最小的分壓值莫過于一圈對(duì)應(yīng)的分壓值，所以R0UEE(6)minR0R0N從上式可知， 當(dāng)變阻器選定后E, R0 ,N 均為定值， 故當(dāng) K1 時(shí)U min為一個(gè)常數(shù)，它表示在整個(gè)調(diào)節(jié)范圍內(nèi)調(diào)節(jié)的精細(xì)程度處處一樣。從調(diào)節(jié)的均圖 6勻度考慮， R0 越小越好，但R0 上的功耗也將變大，因此還要考慮到

7、功耗不能RZ太大，則 R0 不宜取得過小，取R0即可兼顧兩者的要求。與此同時(shí)應(yīng)注意流過變阻2器的總電流不能超過它的額定值。若一般分壓不能達(dá)到細(xì)調(diào)要求可以如圖6 將兩個(gè)電阻R10和 R20 串聯(lián)進(jìn)行分壓，其中大電阻作粗調(diào)，小電阻用于細(xì)調(diào)。3. 制流電路與分壓電路的差別與選擇(1) 調(diào)節(jié)范圍分壓電路的電壓調(diào)節(jié)范圍大，可從OE；而制流電路電壓條件范圍較小，只能從RZE E 。RZ R0(2) 細(xì)調(diào)程度R0RZ 時(shí)，在整個(gè)調(diào)節(jié)范圍內(nèi)調(diào)節(jié)基本均勻，但制流電路可調(diào)范當(dāng)圍?。回?fù)載上的2電壓值小，能調(diào)得較精細(xì)，而電壓值大時(shí)調(diào)節(jié)變得很粗。(3) 功耗損耗使用同一變阻器，分壓電路消耗電能比制流電路要大?；谝陨系?/p>

8、差別，當(dāng)負(fù)載電阻較大，調(diào)節(jié)范圍較寬時(shí)選分壓電路；反之，當(dāng)負(fù)載電阻較小，功耗較大，調(diào)節(jié)范圍不太大的情況下則選用制流電路。若一級(jí)電路不能達(dá)到細(xì)調(diào)要求， 則可采用二級(jí)制流（或二段分壓）的方法以滿足細(xì)調(diào)要求。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1、 仔細(xì)觀察電表的度盤，記錄下度盤下側(cè)的符號(hào)及數(shù)字，說明其意義？說明所用電表的最大引用誤差是什么？電流表左邊有 “ C19 mA ”是型號(hào)， 右邊有 “1.0 a2”其中“ 1.0”代表電表的等級(jí)， 說明這電流的最大引用誤差為：max= (X max 量程 ) × a% = (使用的電流表量程 ) × 1.0%，“ ”說明此電流表為磁電系儀表，“ ”說明此電流表具有級(jí)

9、防外磁場及電場的作用， “”表示此電流表的標(biāo)尺位置必須水平放置電表標(biāo)針指示的值才準(zhǔn)確，“”表示此電流表為直流電流表，不能測量交流電，“2 ” 表示此電流表進(jìn)行絕緣強(qiáng)度試驗(yàn)電壓為 2KV 。電壓表左邊有“ C31mV ”是型號(hào)，右邊有“0.5 ”其中“ 0.5”代表電表的等級(jí)， 說明這電流的最大引用誤差為：max= (X max 量程 ) × a% = (使用的電壓表量程 ) × 0.5%，“ ”說明此電壓表為磁電系儀表，“”表示此電壓表的標(biāo)尺位置必須水平放置電表標(biāo)針指示的值才準(zhǔn)確，“” 表示此電壓表為直流電壓表，不能測量交流電，“ ”說明此電壓表具有級(jí)防外磁場及電場的作用，

10、“” 表示此電壓表沒有進(jìn)行絕緣強(qiáng)度試驗(yàn)。2、制流電路特性的研究a. 按電路圖1-1 聯(lián)結(jié)電路， RZ 用 ZX25a 電阻箱，其額定功率為1W ，R0 用 10 滑線變阻器，請(qǐng)計(jì)算以下數(shù)值后，確定電流表A 用 500mA檔毫安表， E RZ Imax 。制流電路特性的研究計(jì)算公式 P2=IZ，E=I×R下表數(shù)據(jù)。I z Rz ， I總總總K 值RZ 大小 ()RZ 容許電流 I Z (mA)最大總電流 I 總 max(mA) 電源電壓 E(V)0.111000實(shí)驗(yàn)時(shí)取 3000.3110316實(shí)驗(yàn)時(shí)取 3000.3b.移動(dòng)變阻器滑動(dòng)頭C，在電流從最小到最大過程中，測量11 次電流值及

11、C 在標(biāo)尺上的位置 l，并記下變阻器繞線部分的長度l0，以 l/l 0 為橫坐標(biāo)，電流I的縱坐標(biāo)作圖。記錄l 0=140mmK 值ll01301201101009080706050403020100l / l01.000 0.929 0.857 0.786 0.714 0.643 0.571 0.500 0.429 0.357 0.286 0.214 0.143 0.071 0.0000.1I(mA)3841454953576472809111012815821930011531581641711791871982062162282382512652843003 分壓電路特性的研究a.分壓電路

12、特性的研究計(jì)算公式R 總 R z R0， I 總 IZ+ I 0， E I 總 R 總， P I z2Rz 以下R zR0數(shù)值，電路中最小總電阻R 總 ，最大總電流I 總。K 值RZ 大小 ()RZ 容許電流 Iz(mA) R Z 容許端電壓 U z(V)最大電壓 Umax(mV電源電壓 E(V)2202244480實(shí)驗(yàn)時(shí)取 100010.1110001000實(shí)驗(yàn)時(shí)取 10001b.移動(dòng)變阻器滑動(dòng)頭C，在電壓從最小到最大過程中，測量11 次電壓值及 C 在標(biāo)尺上的位置 l ，并記下變阻器繞線部分的長度l0，以 l/l 0 為橫坐標(biāo)，電壓 U 的縱坐標(biāo)作圖。 記錄 l0 =140mmK 值l0102030405060708090100110120130