分压与限流的研究实验报告

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分压与限流的研究实验报告

【实验目的】

１．熟悉分压电路和限流电流,并比较分压电路和限流电路的性能; 2.研究滑线变阻器的有关参数; 【实验原理】

（1)

1.分压电路

如图(1）所示，滑动触头P从a移动到b,电阻箱的电阻为R,由于调解滑动变阻器，电路中总电阻发生变化，使电阻箱R的电压也发生变化，即电压表的示数有变化，设电路的电源电动势为E,忽略电源的内阻，由欧姆定律可得出变阻器两端的电压的计算公式，推导过程如下:

电路中总电阻为：

R总RR1R2 (1) RR1根据欧姆定律得电路中总电流为:

IEE （2） RRR总1R2RR1所以在此根据欧姆定律得出电阻箱的电压为：

UIRR1ERR1 (3) RR1R(R1R2)R1R2又因为滑动变阻器的最大电阻为R0R1R2 带入(３）式,并化简可得：

UERR1 (４） 2R0R1RR0R1设XRR Y1 （5） R0R0联立(４）、（5）,消去R，R1,可得：

U所以:

XYE （6）

XYY2UXY (7） EXYY2由式(７）可知，当X一定时，UE与Y值存在一定的函数关系,可以多测几组数据，得出函数图像，分析分压电路的性能。 2． 限流电路

如图2所示，滑动触头P移动到ａ，负载电阻R上的电压最大,为电源电压E,相应的电流此时也是最大的,由欧姆定律可得此时电路中的最大电流为:

EImax (8)

R在滑动触头不在a或者b位置时，电路中的电流大小为：

IE (9） RR1联立式（5)、（8)、(９),消去E，R，R1，并化简整理可得：

IImaxX (10) XY由(1０）式可得:当Ｘ一定时，IImax与Y值存在一定的函数关系，同样，多测几组数据,画出两者的函数图象，分析限流电路的性能。

R1 R2 a R0 b 图2

【实验仪器】

R A 稳压电源、电流表、电压表、滑动变阻器R０（０～３700Ω)、变阻箱R（０

~9999９Ω）、开关、导线 【实验步骤】

一、分压电路性能的研究

１．找到所用的实验器材,并检查是否损坏;

2.按图（1）所示电路图连接好电路,打开稳压电源开关,并调节使电源电压E为3V；

3.选择不同的Ｘ值，并根据不同的Ｘ值选择好变阻箱的阻值,然后设计实验数据表格1，以便记录数据；

4.拨动滑动变阻器的滑动触头P，分别置于不同的位置，从而确定好Y值; 5.读取并记录每次位置的电压值;

６.实验结束后,将不用到的仪器归回原位置。 二、限流电路性能的研究

1.按图(1)所示电路图连接好电路，打开稳压电源开关，并调节使电源电压E为4V；

2.选择不同的X值,并根据不同的Ｘ值选择好变阻箱的阻值,然后设计实验数据表格2,以便记录数据；

3.拨动滑动变阻器的滑动触头P,分别置于不同的位置,从而确定好Y值; 4．读取并记录每次位置的电流值;

5.实验结束后,将不用到的仪器归回原位置。 五 实验数据及处理

一、分压电路性能的研究 E=3V,电压表的量程为0~３V

（1）X＝０.01 （滑动变阻器Ｒ0=37０0Ω，变阻箱R=37Ω) Ｙ U(v） U/E

（2）X＝0．1(滑动变阻器R0＝３７０0Ω,变阻箱Ｒ=370Ω) Ｙ 0.00０ ０．100 ０.2０0 0.300 0.４00 0．110 0．144 0．182 0 Ｕ／Ｅ 0.０00 ０.007 0．037 0．０48

（3）X=0．5（滑动变阻器R０＝3700Ω,变阻箱Ｒ＝1850Ω) Ｙ 0．000 0.１０0 0.200 0．300 ０．400 ０.５00 0．60０ 0.7０0 ０.800.900 ０ 1.０00 0.０61 0.082 0.10４ 0.50０ ０.246 ０.６00 0.700 0.312 0.８00 0.90０ 8 ０.150 ０． 266 0.９78 １.00０ 1.０00 3.０00 U（v） ０.0０0.020 0.４５0 0.７９2.934 0.000 ０.1０0 0.200 ０ 0.0０0 0.003 ０.００９ ０.01０ ０.０15 0．01７ 0.300 0.400 0.500 0.6０0 ０.700 0.80０ 0.900 ２ ０.023 0．03３ 0.074 0．９７5 1．000 1.000 0.００0．０１0 0．0２6 ０．030 0.044 0.０5０ ０.０70 0.１00 ０.22２．9２６ 3.000 Ｕ(v） 0.０00．0５0 0．1５2 0．21０.554 ０ U/E

（4）Ｘ=１（滑动变阻器R０=370０Ω，变阻箱Ｒ=３700Ω) Y U(v） U／Ｅ

（5）X=2(滑动变阻器R0=3700Ω，变阻箱Ｒ=7４0０Ω) Ｙ Ｕ／E

（6）X＝4（滑动变阻器R０=3７00Ω,变阻箱Ｒ=１4８０0Ω） Ｙ U(v） ０.０0.100 00 0.000 0.052 ０.３5２ 0.５54 0.752 0.2０0 0.0０0 0.100 0.000 0．2００ 0.300 0.4０0 ０.326 0.5２6 0.708 0.000 0.100 0.0０0.052 ０ 0.000 0.017 0．10１ ０.16７ 0.200 0.３04 0．３00 0.400 ０.502 0．652 0.00０ ０.０17 ８ 0．750 1.000 ０.250 １．３00 1.852 2.９46 ３．000 0．051 0.07３ 0．1８5 ０.333 ０．４33 ０.617 ０.982 1.0０0

0．50０ 0.60０ 0.800 0.７00 0.８00 0．９００ 1.000 1.924 2.95８ 3．000 1.１24 1.４06 0.２１７ 0．267 0．3７5 ０.４6９ 0.64１ 0.98６ 1.００0 0.500 0．6００ ０.７00 0.800 ０．900 1.0０0 1.954 ２．9６0 3.000 U（ｖ） 0.000 0.025 ０．8５6 1．１00 1.456 0．008 0.1０９ 0.１75 0.２36 ０.２8５ ０．3６7 0.４85 ０.651 ０．9８7 1.０00 0.30０ 0.４0０ 0.5０0 0.600 0．9５6 1.224 0.700 1.636 ０.800 0．900 ２．152 2.972 1.００0 ３.0０0 U/E

（7）Ｘ=10（滑动变阻器Ｒ0=3700Ω，变阻箱R＝3７000Ω） Y U(v) U/E

UE与Y的关系作图，如下所示：

0.000 ０.017 ０.11７ 0.1８5 ０.2５１ 0．319 0.４０8 0.５４5 ０.71７ 0.991 1．0０0 0.0００.100 ０ 0.200 0.30０ 0.400 0.500 0.600 0．７0０ 0．８00 ０ .９０0 1.0０0 0.000 0．0５4 0.３3２ 0.5５4 ０.7０2 0.9４6 ０.000 ０.018 0.１1１ 0．185 1．２00 1.5６６ 2.0５2 2．9６８ 3.00０

0．522 0．684 0．9８９ 1.000 0．234 0．31５ 0.40０

二、限流电路的研究 Ｅ=4.0V

（1）X=0.01 （滑动变阻器R０＝３700Ω,变阻箱R=37Ω) Ｙ 0.00０ 0．1０0 0.２０0.300 0.400 0．5０0 0．６00 0.70０ 0．800 0.900 1.0０0 0 I(mA） 103.00５0.50０ 6.8０0 4.000 2．6０0 ２.000 1.620 １.4０1.2０0 0．920 1.００0

(2)X=0.1 (滑动变阻器R０=３７00Ω，变阻箱Ｒ=3７0Ω) Y １.0００ 0.４90 ０．０６６ 0.0７9 0.382 0.5０0 ０.６0 ２3 0 ３

0．700 0.７41 0.６57 ０．830.0０0 0.1００ 0.2０0.300 ０.４0．500 0.６00 0．700．800.9０0 1.000 ０ 00 ０ ０ ９．25０ ４.４3．0０0 2.200 1.800 1.６00 1．200 1．１50 0.880 1.０00 00 0．856 0.476 0.682 0.73３ 0.８1８ ０.880．７50 ０．9９ ５８ ０.76５ 1.136 １.０00 Ｉ(ｍ1A)

０．800 (3）X=0.5 (滑动变阻器R０＝3700Ω，变阻箱Ｒ=1850Ω) Y 0．0００.100 ０ Ｉ（A） ２.155 2.100

（４)Ｘ＝１（滑动变阻器R0=3７０0Ω，变阻箱Ｒ=３700Ω）

1.000 ０.２00.300 ０．４０.５0．６０0.700 ０.8００．900 1.000 ０ 00 00 ０ 0.974 0.7８7 ０.86３ 0 0 ０ 5 0 ０ 1.652 1.4２5 1.２05 1．０5０.9５0．85０.800.６80 0.700 0.84６ 0.871 ０.9００.895 0.9４1 ０.850 1．029 Ｙ I(A）

0.００0.100 ０ 0.200 0.３00.４00.500 0.６00 ０.7０0．800 0.９00 1．000 ０ ０ ０ 9 0.9４1 0.９48 0.958 0．835 1.100 75 0 1.100 １.0５０ 0.95０ 0.850 ０.８00.70０ ０.6５0.625 0．599 0.５00 0．５50 １.000 0.９55 ０.905 0．８9５ 0.941 ０.８（５)X=2(滑动变阻器R0=３700Ω，变阻箱Ｒ=７400Ω) Y I（A)

（６)X=4 （滑动变阻器Ｒ0=3７00Ω,变阻箱R＝148００Ω) Y 0.０００．1００ 0.200 0.300 0．400 0.５00 ０.600 0.7０0 0.800 0．900 １.000 0 I（Ａ) 0.265 0.260 0.２55 ０.２0.249 ０.２0.245 0.240 0．235 0．２２0.225 ５0 47 ５ 0．０00.10０ 0.200 ０.3０0．400 0.500 0.600 0.700 ０.800 0．900 1．０0０ 0 50 1.００0 0.９4８ 0 ．9０9 0.910 0.9８9 0.944 ０.94１ ０ 0.89８ 0．989 0．９8６ ０ 50 1.０00

0.５80 ０.５５0 0．５00 0.455 ０.４0.425 0.40０ 0.３59 0.３55 ０.３5０．３

1.0０0 ０．981 0．981 ０．98０ ０.996 ０.9９２ 0．99２ ０.98０ 0.９79 0.957 １.００0 （７)Ｘ=１0(滑动变阻器R0=3700Ω,变阻箱Ｒ=３700０Ω) Ｙ 0．000 0.1０0 0.２00 0.30０ 0.４00.500 0.６００.700 0.80０ 0.9０0 1．00０ 30

1．0０0 0 0.962 0.９60 0.95８ 0.９５７ 0.9５５ 0 ０ ０ ０ 0 I（Ａ) ０.１0.１2５ 0.120 0.115 ０.1１0.105 ０.100.10０ 0.１00 0.10０ 0.1０0.952 1.0０0 1.0０0 １.000 1．００

【思考与讨论】

分压电路和限流电路性能的分析

1. 分压电路中,要使电压从0到V0整个范围均匀变化，取x>1比较合适，因此要选用的滑动变阻器小于负载电阻Ｒ；

２. 做分压器用的变阻器的额定电流，应以总电流的最大值来考虑。 3. 限流电路中,负载电阻R上通过的电流不可能为零(因为电压也不可能为零）;

2. 限流电路中X愈大，即R0＜