图3 限流电路和分压电路
1.限流和分压接法的比较
有电流流过。
该电路(1)限流电路:如图2所示,实际上滑动变阻器的右边部分并没
的特点是:在电源电压不变的情况下,R 用两端的电压调节范围:U ≥U
用≥UR
用/(R 0+R 用),电流调节范围:U /R 用≥I 用≥U /(R 0+R 用)。
即电压和电流不能调至零,
因此调节范围较小。
要使限流电路的电压和电流调节范围变大,可适当增大R 0。
另外,使用
该电路时,在接通电前,R 0应调到最大。
后再与滑动变阻器
(2)分压电路:如图3所示,实质上滑动变阻器的左边部分与R 用并联用=0。
2A B ① 例1、.
例2、(,5W ”的A
②总电阻,须用分压式电路。
若接成限流式,当改变滑动变阻器的阻值时,电路中电流变化例3”的小电珠在额定电压下较准确的电阻值,可供选择的器材有:
A.300mA ,内阻约4Ω)C.电压表(0~10V ,内阻Ω)D.电
压表(0,最大允许电流2A )F.电源(额定电压9V ,最大允许电流1A )G.⑴为使测量安全和尽可能准确,应选用的器材是。
(用字母代号填写)
⑵在右边虚线框内画出电路图,并把图6所示实物图用线连接起来。
分析:①表及内外解法的选取
小电珠的额定电流额I =U P =A 3
.61≈0.16A=16mA <300mA ,电流表应选B 。
额U =6.3V <10V ,电压表选C ,电源选F 。
珠R =1
3.62
2 P U Ω≈40Ω比10K Ω小得多,仅比毫安表内阻大10倍,故选用安培表外接法。
②滑动变阻器及连接方法的选取
图2
将可变电阻H 接到电源两端,其上电流大若致为I=50
9A=0.18A ,而H 的额定电流H I =505.0=0.1A <0.18A ,而G 的额定电流为1A ,故从安全性上考虑不宜选用H 。
由于40Ω是可变电阻G 的中值的8倍,故选用分压式连接方式。
若使用限流式,则在灯泡额定电压下,额I =63
10A ,具体操作时额I ≈0.16A 应体现在安培表上,故滑动变阻器此时大约分压为滑U =9V -6.3V=2.7V 。
故此时滑动
变阻器调节的阻值R=10
7
.2≈17Ω>10Ω,因此G 不可能用限流法,必须使用分压
、电流表(量程);、电流表
(量程);、电流表(量程)(最大阻值);、电源
若干。
要求:画出用伏安法测上述电阻丝的电阻的电路图,测量数据要尽量
多。
分析:若采用限流式接法,由于电阻丝阻值为10Ω,在3V 电压(电
压表的量程)下工作,则流过它的最大电流为,改变滑动变阻器的阻值(0~20Ω),电路中电
流变化范围约为,电流取值范围比较小,故采用分压式
接法比较好。
电路图如图4所示。
③采用限流接法时限制不住,电表总超量程,用电器总超额定值。
在安全(I 滑额够大,仪表不超量程,用电器上的电流、电压不超额定值,电源不过载)、有效(调节范围够用)的前题下,若R 用<R 0,原则上两种电
路均可采用,但考虑省电、电路结构简单,可先采用限流接法;而若R 用>>R 0,则只能采用分压电路.
例6、用伏安法测量一个定值电阻的器材规格如下:待测电阻R x
(约100Ω);直流电流表(量程0~10mA 、内阻50Ω);直流电压表(量程0~3V 、内阻5k Ω);直流电源(输出电压4V 、内阻
图4
不计);滑动变阻器(0~15Ω、允许最大电流1 A);开关1个,导线若干.根据器材的规格和实验要求画出实验电路图.
用伏安法测量电阻有两种连接方式,即电流表的内接法和外接法,由于R x<,故电流表应采用外接法.在控制电路中,若采用变阻器的限流接法,当滑动变阻器阻值调至最大,通过负载的电流最小,I min=
=24mA>10mA,此时电流仍超过电流表的量程,故滑动变阻器必须采用分压接法.
④当负载电阻的阻值小于变阻器总电阻R或相差不多时,若两种电路都可以对负载的电流和电压有明显的调节,或两种电路都满足实验要求,且电压、电流变化不要求从零调起,则多采用限流式接法,这样的接法电源
例4.在一次实验中需要较准确地测量某一个金属丝的电阻,已知金属丝的电阻,约为;电流表量程3A,
内电阻约内电阻约的总电阻,。
分析:电源电动势为
6伏)
f f
也将随R2的减小而减小。
根据欧姆定律,由于R f的并入使P、b间原有电阻R2变小,因此用上式计算U2时,应将式中的R2用R f与R2并联的等效电阻代替,得到的U2叫做分压电路的输出电压。
在实际应用中,若用更换电阻R2来改变输出电压很不方便,于是用一个滑动变阻器代替R1和R2,如图6所示。
滑动点P 将变阻器R分为R1和R2两部分,负载R f与P、b间这部分电阻R2并联。
如上所述,在U不变时,当P由a 端向b端滑动时,输出电压就逐渐减小,反之,输出电压就增大,这样,变阻器就作为一个可调分压器。
本实验学习用多用电表测电压。
J0411型多用电表的正面如图7所示,当选择开关指向写有符号“V”
的各档位时,它就是一个直流电压表,字母下的小横线表示直流,有些多用电表上用“DC”表示。
红黑两色表笔要分别接在标有“+”“ ”的插口中,测量直流电压时应让红笔与电位高的一点接触,黑笔与电位低的一点接触。
本实验将选择开关旋到直流10伏档,读数时应从盘上第二排刻度线(它有50个分度,分度值为0.2伏,最右端为10伏)中读出,本实验不做精密测量,估读1/2分度即可,如指针在图示位置读数为3.l伏。
实验电路如图8所示。
实物接线如图9所示,注意,变阻器采用三端接法(即三个接线柱均要用上)。
此电路的规范接线顺序是:先用导线1、2、3把变阻器上的两端(即固定端)接线柱a、b分别连接电源两极,其中a端是通过开关S接正极的。
再用导线4、5把一个固定端b和滑动端P连接负载(小灯泡H)的两端。
注意,此时导线5不要接到P上而应与接线柱c和d连接。
b端既接电源又接负载,叫做公共端,习惯上公共端接电源负极。
最后用导线6、7将电压表与负载并联。
通电(即合开关S)前,必须将滑动片P预置在靠近公共端b的地方,使分压器输出的电压很小,起保护负载的作用。
通电后,将P向a端缓慢滑动,观察灯的亮度和电压表的示值各怎样变化,P到a端时输出电压是否最大。
再将P向b端滑动,看又如何变化,P到b端时输出电压是否为零。
从而认清这种分压电路的特点是,输出电压能在零和电源电压值之间做大范围的变化。
今后许多实验中都要用这种方法对电路实行调控。
图10所示的电路中,变阻器采用两端接法,只从a、P接出导线,b端“悬空”,负载(灯H)与P、。