分压电路和制流电路的特性研究
分压电路和制流电路的特性研究
变阻器在电路中的应用十分广泛，许多电路都用变阻器来达到控制（调节）电流或电压的目的，如何根据实验要求正确选择和使用变阻器是一个重要问题，本实验将对变阻器的分压和限流特性作初步分析。
【实验目的】
1．分压电路和制流电路的使用； 2．了解滑线变阻器的两种用途； 3．进一步练习按电路图正确接线。
【实验仪器】
直流稳压电源、滑线变阻器（50Ω，420Ω）、电阻箱（10Ω，50Ω）、电压表、电流表、开关、导线。
【实验原理】
电磁测量中常常要求在一定范围内选取某一特定的电压或电流，而电源有时却只供给某一确定输出电压。解决这个问题的最简单办法是给电源加上一个分压电路或制流电路，它们是把输出电压一定的电源扩展成电压或流均可在一定
范围内连续调节的供电电路。
滑线变阻器是一种用金属电阻丝组成的可变电阻器。由于电路的连接不同，可构成分压器（如图1a 示）和制流器（如图1b 示）。
1． 滑线电阻作分压器用时的分压特性研究 （1）分压电路的接法
如图2示，将变阻器R W 的两个固定端A 和B 接到直流电源E 上，而将滑动端C 和任一固定端（A 或B ，图中为B ）作为分压的两个输出端接至负载R L 。图中B 端电位紧低，C 端电位较高，CB 间的分压大小U 随滑动端C 的位置改变而改变，U 值可用电压表来测量。变阻器的这种接法通常称为分压器接法。分压器的安全位置一般是将C 滑至B 端，这时分压为零。
（2）分压电路的调节特性
如图2所示，滑动端将滑线变阻器R W 分为R 1和R 2两部分。负载R L 上分得的电压用电压表测量。电源电压全部加在固定端A 、B 上，当滑动
端C 在AB 上滑动时，B 、C 间的电压为V BC ，由于R 1的变化而随之产生连续变化，其大小由以下几式导出：
电路的总电阻为：1
1
2R R R R R R L L ++=，
故总电流为：1
1
2
0R R R R R V R V I L L ++=
=
V 0是滑动端移至A 端（即R 2=0）时，电压表上读出的最高电压值。它不是电源电动势E 。
负载电阻R L 上的电压降为：1
120111
)(R R R R R V R R R R R R I V L L L L L BC ++=
+= 又： 21R R R W +=
所以：2
1
10
1R R R R R V R R V W L W L BC -+= 由上式可见，因为R 1可以从零变到R W ，所以可以把V BC 看做是从零到E 连续可调的供电电压，在后面接上负载R L ，则R L 上可取所需电压V BC ，它与滑线变阻器的总阻值R Ｗ无关。
再把上式分子分母各除以2W R ，得：
1
2
112L W W
L W W W
R R V R R V R R R R R R =
+- 令W
L
R R K =
，这是负载电阻值相对于滑线电阻R W 阻值大小的参数。 令W R R
X 1=，这是滑线电阻R W 的滑动端Ｃ相
对于低电位端Ｂ的位置参数。
则上式可改写为 2
0X X K KX
V V -+=
在给定负载R Ｌ和滑线电阻R W 的情况下，W L R R K =为某一定值，则分压比
V V
跟滑线电阻滑动端位置Ｘ有关，即)(0X f V V
∝。0
V V 与X 的关系
曲线（即分压特性曲线）如图3所示。 分压电路有如下几个特点：
①不论w R 阻值的大小，负载电阻L R 两端的电压均可在0~0V 之间调节；
②K 值越小，电压调节越不均匀，即负载两端电压线性较差。相反，K 值越大，电压调节越均匀。当2=K 时，V 与X 可近似认为线性关系。所以取/2w L R R ≤时，V 可在0~0V 整个范围内均匀调节；
2． 滑线电阻作制流器用时的制流特性研究
图4是滑线电阻作制流器用的电路。由图可知，滑线电阻R W 的Ｂ端空出，不与电路连接，显然是电源Ｅ与负载R Ｌ直接相连的中间安插了一个阻值可变阻的情况R ２。 此时流过负载R Ｌ的电流即电源的输出电流为
10
0012111W L
L
L L L W W W
V R V K
V V R R R I R R R R R R R K X
R R ====++-+-+-
图3 分压特性曲线
令L
R V I 0
0=
，即R ２＝０时，电源Ｅ直接流经负载R Ｌ的电流，也是电路中的最大电流。 所以
X
K K
I I -+=
10 同样，对于不同的参数Ｋ，电路的制流比
I I
与滑线电阻R W 的滑动头的位置参数Ｘ有关，即)(0X f I I
∝。
I I 与X 的关系曲线（即限流特性曲线）如图5所示。从图中可见，限流电路有如下几个特点：
①通过负载电阻L R 的电流不可能为零，
0=X 时，0
min R R V I L +=
；
②K 值越大，
即相对于负载电阻L R 变阻器的阻值w R 越小，电流可以调节的范围也越小；
③1≥K ，即w L R R ≤时，调节的线性较好，容易调到需要的电流值；K 值较小，即w L R R ≥时，当X 接近1时电流变化很大，这种情况称为细调程度不够；
④负载电阻L R 两端的电压调节范围为
00L
L W
R V V R R →+。
3．分压和制流电路的差别和选择
（1）分压电路的电压调节范围比制流电路大；
（2）当/2w L R R ≤时，分压电路负载两端电压在整个范围内可均匀调节。制流电路调节范围小，负载上的电压值小时能调得较精细，而电压大时调节很粗糙； （3）使用同一变阻器时，分压电路消耗的功率比制流电路大。
综上所述，当负载电阻较大，要求调节范围较宽时宜采用分压电路。相反，在负载电阻较小，功耗较大且调节范围不太大时，选用制流电路较好。
【实验内容】
1. 分压特性研究
（1）用50欧姆滑线电阻作分压器，负载电阻用50欧姆（K =1），测出滑线电阻滑动端的位置参数X 和分压比V/V 0，并作出V/V 0 ~ X 的关系曲线。
（2）同上，用420欧姆滑线电阻和10欧姆的负载电阻（K =0.0238），测出X 和V/V 0，并作出关系曲线。
2. 制流特性研究
（1）用50欧姆滑线电阻作制流器，负载电阻用50欧姆（K =1），测出滑线电阻滑动端的位置参数X 和制流比I/I 0，并作出I/I 0 ~ X 的关系曲线。
（2）同上，用420欧姆滑线电阻和10欧姆的负载电阻（K =0.0238），测出X 和I/I 0，并作出关系曲线。
图5 制流特性曲线
3．分析上述两种实验结果。
【实验数据记录及处理】
表1 分压特性
①R W=50Ω，R L=50Ω，K=R L/R W=1，V0 = V；
②R′W=420Ω，R′L=10Ω，K=R′L/R′W=0.0238，V′0 = V
K 项目
X
0.00 0.10 0.20 0.30 0.40 0.50 0.60 0.70 0.80 0.90 0.95 1.00
1 V(V) V/V0
0.0238 V′(V)
V′/V′0
表2 制流特性
①R W=50Ω，R L=50Ω，K=R L/R W=1，I0 = mA；
②R′W=420Ω，R′L=10Ω，K=R′L/R′W=0.0238，I′0 = mA
K 项目
X
0.00 0.10 0.20 0.30 0.40 0.50 0.60 0.70 0.80 0.90 0.95 1.00
1 I(mA) I/I0
0.0238 I′(mA) I′/I′0
【思考题】
1．利用分压特性曲线和限流特性曲线分别讨论分压和限流的细调程度；
2．电压（或电流）调节出现了严重的非线性是否一定不好？有合适的使用场合吗？
限流电路和分压电路
WORD 格式可编辑 限流电路和分压电路 1. 限流和分压接法的比较 （ 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 有电流流过。该电路的特点是：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。 （ 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 并联后再与滑动变阻器的右边串联。 注意滑动变阻器的两端都有电流流 过，且不相同。该电路的特点是：在电源电压不变的情况下， R 用 两端 的电压调节范围为 U ≥U 用≥0，即电压可调到零，电压调节范围大。电 流调节范围为 E/R 用≥ I 用≥ 0。 使用分压电路，在当 R 0 图 2 图1 滑动变阻器的分压接法和限流接法 邛崃一中——杨忠林 滑动变阻器是中学电学实验中常用的仪器，它在电路中的接法有分压和限流两种，近几年高考电学设计性实验命题对其应用多次直接或渗透考查。教材对此又没有理论的讲解，又没有实际的指导，学生感到无从下手，笔者从多年的教学经验，结合电路分析，对滑动变阻器的这两种接法使用作一点探讨。 一、 滑动变阻器的分压接法和限流接法的电路分析 1．滑动变阻器的分压接法 如图1所示的电路中，滑动变阻器总电阻为R 0，输入电压为U 0，负载电阻R 两端的电压U 随变阻器调节变化情况作如下的讨论： 首先，不接负载R 时，输出端的电压U=U 0 R 0 R ap ，可见，U 与成正比，输出电压电线性 的，如图1（b ）中①所示。换言之，触头P 在ab 间移动时，左半部分分得的电压是均匀变化的，电压的变化范围是0—U 0。 其次，当滑动变阻器的aP 连接负载电阻R 时，P 点左边电路的等效电阻减小，与P 点右边部分串联而得的电压将比原来减小，如图1（b ）②所示。 再次，当负载电阻R 很小，对于确定的R ap ，左部分分得的电压将更小，如图如图1（b ）③所示。 可以得出结论：分压接法要能通过连续调节滑动变阻器得到平缓变化的电压，负载阻值应该较大。换言之，分压接法滑动变阻器应该选用阻值相对较小的。 2．动变阻器的限流接法 如图2所示的电路输入电压为U 0，滑动变阻器总阻值为R 0，滑动变阻器对负载R 0电流的控制情况作如下的讨论： 首先，电路中的电流：I= U 0 R aP +R ，可见，I 随R aP 的增大而减小，如图（b ）所示。 当Rap=0时，电路中的最大电流I m =U 0 R ，R 两端 的电压最大U max =U 0。 当Rap 最大值R 0分别为负载电阻1、3、5……倍时，电路中电流的最小值为I m 2 、I m 4 、 图3 限流电路和分压电路 1. 限流和分压接法的比较 （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 有电流流过。该电路的特点是：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。 （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 并联后再与滑动变阻器的右边串联。注意滑动变阻器的两端都有电流流 过，且不相同。该电路的特点是：在电源电压不变的情况下，R 用两端 的电压调节范围为U ≥U 用≥0，即电压可调到零，电压调节范围大。电 流调节范围为E /R 用≥I 用≥0。 使用分压电路，在当R 0 图3 图 2 限流和分压电路的选取 在测量待测电阻以及电学实验的创新设计类问题中，常常涉及到滑动变阻器的分压式或限流式接法，这类问题常常困绕着老师们的教与学生们的学。笔者在此问题上有一点粗浅的认识，现提出来与同仁、专家们商榷。 一、两种接法 1、限流式 如图1所示的电流中变阻器起限流作用，待测电阻R x 的电压可调范围为εε~R R R x x +（电源内阻不计）。在合上开关前要使变阻器所使用的阻值最大，因此，在闭合开关s 前一定要检查滑动触头p 是否在B 端。 2、分压式 如图2所示的电路中变压器起分压作用，待测电阻R x 的电压可调范围为0~ε（电源内阻不计），显然比限流时电压调节范围大。在合上开关s 前滑动触头p 应在A 端，此时对R x 的输出电压为0，滑动触头p 向B 滑动过程，使待测电阻R x 的电压、电流从最小开始变化。 限流和分压电路的选取，总的来说，应从测量的要求和电路的调节两个方面考虑。 二、测量要求 若题目中明确要求电压从0开始测量，电路的连接一定用分压式。 例1：（1999广东卷）用图3中所给的实验器材测量一个“12V ，5W ”的小灯泡在不同电压下的功率，其中电流表有3A 、0.6A 两档，内阻可忽略，电压表有15V 、3V 两档，内阻很大。测量时要求加在灯泡两端的电压可连续地从0V 调到12V 。 ⑴按要求在实物图上连线（其中部分线路已连好）。 ⑵其次测量时电流表的指针位置如下图（b ）所示，其读数为 A 5W ”的小灯泡其额定电流大约是I= 12 5＜0.6A ，故安培表的量程分析：对于“12V 、应选0～0.6A 。根据测量要求，电压连续地从0V 调到12V ，应接成分压电路，而不应接限流电路。又因为电流表内阻可忽略，电压表内阻很大，对电路无影响，电流表内接或外接都可以。 4所示 ⑵0.36A （或0.360） 解法指导 实物连接图的画法，要先画出原理图，其中涉及的电学元件按实物图位置排放，便于实物连接。 图4 X R 图1 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 分压式和限流式电路的比较和应用 一 知识教学点 知道滑动变阻器有分压接法和限流接法，理解两种接法的原理，并能在实际情况中作出选择、应用。 二 重点、难点及解决办法 1．重点 难点 分压接法和限流接法的选择和判断，并能在实际情况中选择应用 2. 解决办法 通过两种电路分析，结合具体实际情况，判断合适的接法，并在此基础上总结适用条件，培养学生解决实际问题的能力。 三 学生活动设计 在教师的引导下，分析两种接法的特点及适用条件，利用自行设计电路进一步体会适用条件，通过练习题，进一步培养学生综合分析能力，解决实际问题能力。 四 教学过程： 1．限流接法与分压接法的比较 例1 图（a ）为___________接法，图（b ）为__________ 接法。在这两种电路中，滑动变阻器（最大阻值为R 0）对 负载R L 的电压、电流强度都起控制调节作用，通过计算 完成下表： 思考（1） 当E =3V ，r =0Ω，0R =100Ω，L R =1000Ω时，两种电路中R L 上电压调节范围及电流调节范围如何? 若0R =100Ω，L R =50Ω，两种电路R L 上电压调节范围及电流调节范围是多少？ 通过对数据的观察能得到怎样的结论？ 思考（2）：图甲和图乙中的滑动触头P 从a 端向b 端滑动时，两图中电压表、电流表的读数如何变化？试 在丙图中定性作出U~R ap的图像（已知电源内阻0 r) = ２．应用： 例2有一未知电阻的阻值在20KΩ～50 KΩ之间，现要测量其阻值， 实验室提供下列可选的器材： 电流表A 电压表V 滑动变阻器R（最大阻值1 KΩ）， 电源E，电键S。 为了尽量减少误差，要求测多组数据。试在方框中画出符合要求的实验电 路图（其中电源和电键及其连线已画出）。 例 3 如图是一种自动测定油箱内油量多少的装置，R是滑动变阻器，它的金属滑片是杠杆的一端，从油量表(由电流表改装而成)指针所指的刻度，就能知道油箱内油 量的多少，则 ( ) (A)油量增加，R增大，油量表指针偏转变小 (B)油量增加，R减小，油量表指针偏转变大 (C)油量减少，R增大，油量表指针偏转变大 (D)油量减少，R减小，油量表指针偏转变小 思考：（1）小明家的汽车某次加满油后，开车过程中发现油量表指针始终指向零刻度，经判断装置的机械部分完好，试分析电路故障原因。 （2）油量表刻度是否均匀？ （3）如果没有电流表，请在下图中用电压表接入电路，使改装后的油量表刻度均匀。 3 电阻的串联、并联及其应用 课时1 串联、并联电路 限流和分压电路 一、串联电路和并联电路 1．串联电路：把几个导体或用电器依次首尾连接构成的电路，如图1甲所示． 2．并联电路：把几个导体或用电器并列地连接在一起构成的电路，如图乙所示． 二、电阻的串联和并联 1．串联电路的特点： (1)电流关系：I ＝I 1＝I 2＝I 3＝…＝I n ，串联电路各处的电流相等． (2)电压关系：U ＝U 1＋U 2＋U 3＋…＋U n ，串联电路两端的总电压等于各部分电路电压之和． (3)电阻关系：R ＝R 1＋R 2＋R 3＋…＋R n ，串联电路的总电阻等于各部分电路电阻之和． (4)电压分配规律：U R ＝U 1R 1＝U 2R 2＝…＝U n R n ，串联电路中各电阻两端的电压跟它的电阻成正比． 2．并联电路的特点： (1)电流关系：I ＝I 1＋I 2＋I 3＋…＋I n ，并联电路的总电流等于各支路电流之和． (2)电压关系：U ＝U 1＝U 2＝U 3＝…＝U n ，并联电路的总电压与各支路电压相等． (3)电阻关系：1R ＝1R 1＋1R 2＋1R 3＋…＋1 R n ，并联电路的总电阻的倒数等于各部分电路电阻的倒 数之和． (4)电流分配规律关系：IR ＝I 1R 1＝I 2R 2＝…＝I n R n ＝U ，并联电路中通过各支路电阻的电流跟它们的阻值成反比． 三、限流电路和分压电路 1．限流电路：如图2甲所示限流电路中，器件D(电阻为R )两端电压的变化范围是R R 0＋R U ～ U . 图2 2．分压电路：如图乙所示分压电路中，器件D(电阻为R )两端电压的变化范围是 . 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： 21 1R R R RR R ++=总 （1） 根据欧姆定律得电路中总电流为： 21 1R R R RR E R E I ++==总 （2） 所以在此根据欧姆定律得出电阻箱的电压为： 2 121111)(R R R R R ERR R R RR I U ++=+?= （3） 又因为滑动变阻器的最大电阻为210R R R += 带入（3）式，并化简可得： 2 10101R RR R R ERR U -+= （4） 设0R R X = 01R R Y = （5） 联立（4）、（5），消去R ，1R ，可得： 2Y Y X XYE U -+= （6） 所以： 2 Y Y X XY E U -+= （7） 由式（7）可知，当X 一定时，E U 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： R E I =max （8） 在滑动触头不在a 或者b 位置时，电路中的电流大小为： 1 R R E I += （9） 联立式（5）、（8）、（9），消去E ，R ，1R ,并化简整理可得： Y X X I I +=max （10） 高考物理难点分析 ——限流式与分压式的选择 一个简单的方法，一般电路都要就限流式，因为可以节能，但是有下列三种情况必须用分压式。 1．描绘小灯泡的伏安特性曲线时，要求电压和电流必须从零开始测量，就必须用分压式。可以归结为：实验中要求从零开始测量的，就必须用分压式。 2．如果整个电路中，滑动电阻器比较小，对整个电路几乎没有影响的，也必须用分压式。例如：测量电阻实验时，待测电阻大约是1000欧姆，而滑动电阻器仅有20欧姆，因为还要考虑到各种仪器的内阻问题，所以滑动电阻器对整个电路就几乎没有影响，这时就必须用分压。 3．在测量电路中，如果电压表或者电流表的量程比较小，（比限流式电路中的最小电流还要小）这时候为了安全起见，也必须用分压。 只有这三大类必须用分压法，而其他的就要用限流法了。当然，能用限流法的也可以用分压法，但是要考虑到节能问题，就只好选用限流法了。 综上所述，可以简记为：零起必分（压），滑小必分（压）;滑大可限（流），但烧表必分。 选用分压法的时候要选用小的滑动电阻器，同样还是为了节能。 ①负载Rx两端电压变化范围限流ERx/(Rx+R)~E （R是变阻器最大阻值）分压0～E ②能用限流一定能用分压。以下情况只能用分压： a．电阻or滑动变阻器or电流表允许通过的最大电流 限流电路和分压电路 1. 限流和分压接法的比较 （1）限流电路：如图2所示，实际上滑动变阻器 的右边部分并没有电流流过。该电路的特点是：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。 （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 用并联后再与滑动变阻器的右边串联。 注意滑动变阻器的两端都有电流流过，且不相同。该 电路的特点是：在电源电压不变的情况下，R 用两端的 电压调节范围为U ≥U 用≥0，即电压可调到零，电压调节范围大。电流 调节范围为E /R 用≥I 用≥0。 使用分压电路，在当R 0 图3 有电源负担轻，电路连接简便等优点。 B 如果滑动变阻器的额定电流够用，在下列三种情况下必须采用分压接法： ① 用电器的电压或电流要求从零开始连续可调。 例1、1993年全国高考题）将量程为100μA 的电流表改装成量程为1 mA 的电流表，并用一标准电流表与改装后的电流表串联，对它进行校准.校准时要求通过电流表的电流能从零连续调到1 mA ，试按实验要求画出电路图. 例2、（1999广东卷）用图3中所给的实 验器材测量一个“12V ，5W ”的小灯泡在 不同电压下的功率，其中电流表有3A 、 0.6A 两档，内阻可忽略，电压表有15V 、3V 两档， 内阻很大。测量时要求加在灯泡两端的电压可连续地 从0V 调到12V 。 ⑴按要求在实物图上连线（其中部分线路已连好）。 ⑵其次测量时电流表的指针位置如下图（b ）所示，其读数为 A ②要求电器的电压或电流变化范围大，负载电阻的阻值远大于变阻器的总电阻，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，电路中电流变化不明显，测得的电压和电流取值范围小。 图3 限流电路和分压电路 1. 限流和分压接法的比较 （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 有电流流过。该电路的特点是：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。 （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 用并联后再与滑动变阻器的右边串联。注意滑动变阻器的两端都有电流流 过，且不相同。该电路的特点是：在电源电压不变的情况下，R 用两端 的电压调节范围为U ≥U 用≥0，即电压可调到零，电压调节范围大。电 流调节范围为E /R 用≥I 用≥0。 使用分压电路，在当R 0 图1电路称为限流接法，图2电路称为分压接法。 其中R L指的是待测元件电阻（即平时所说的R X），R0是滑动电阻滑动变阻器的分压接法 分压接法要能通过连续调节滑动变阻器得到平缓变化的电压，负载阻值应该较大。换言之，分压接法滑动变阻器应该选用阻值相对较小的。 滑动变阻器的限流接法 限流式接法要能在调节过程中平缓控制电流，滑动变器阻值要稍大些。一般来说，约为待测电阻的3—10倍。 1．在下面三种情况下必须选择分压接法： a．要使某部分电路的电压或电流从零开始连续调节，只有滑动变阻器分压接法的电路才能满足（如测定导体的伏安特性、校对改装后的电表等电路） b．如果实验所提供的电压表、电流表量程或电阻元件允许最大电流较小，采用限流接法时，无论怎样调节，电路中实际电流(电压)都会超过电表量程或电阻元件允许的最大电流(电压)，为了保证电表和电阻元件免受损坏，必须采用滑动变阻器分压接法连接电路． c．伏安法测电阻实验中，若所用的变阻器阻值小于待测电阻阻值，若采用限流接法时，即使变阻器触头从一端滑至另一端，待测电阻上的电流（电压）变化小，这不利于多次测量求平均值或用图像法处理数据，为了变阻器远小于待测电阻阻值的情况下能大范围地调节待测电阻上的电流（电压），应选择滑动变阻器的分压接法。 2．以下情况可选用限流接法： a．测量时电路电流（电压）没须要求从零开始连续调节，只是小范围内测量，且负载电阻R接近或小于滑动变阻器电阻R0，采用滑动变阻器限流接法。 b．电源的放电电流或滑动变阻器的额定电流太小，不能满足分压接法的要求，应采用滑动变阻器限流接法。 c．没有很高的要求，仅从安全性和精确性角度分析两者无可采用时可考虑安装简便和节能因素采用滑动变阻器限流接法。 分压电路和限流电路对滑动变阻器的选择 电学实验电路一般可分为电源、控制和测量电路三部分. 其中控制电路的元器件为滑动变阻器，它的作用是保证测量电路的电流和电压在一个合适的范围内变化，便于测量。那么滑动变阻器的阻值大小对测量电路有什么影响呢？如在实验中，对于变阻器的规格，如何作出选择呢？本文 主要回答这两个问题. 1.滑动变阻器总阻值对限流电路的影响 如图所示，负载电阻R z ，变阻器总阻值R 0，电源电动 势E ，内阻不计.当调节滑动头C 的位置，可连续改变AC 间电阻R AC ，从而整个电路电流I 随之变化. 根据全电路欧姆定律 08008 /R R R R R E R A E I AC AC +=+= 令I 0=0R E ,k =0R R z ,x =0R R AC （显然0≤x ≤1） 则I =x k I +0 . 现画出不同k 值时的I —x 图象，如图2所示.从图2 中可直观地看出，当k 很大时，电流I 的变化范围较小，表示滑动变阻器对电流的控制作用不大，但电流变化过程中线性和均匀性较好；当k 很小时，我们看到x 接近零时电流变化异常剧烈，其线性很差，给调节带来很大困难，但电流变化范围较大.因此，综合上述分析，为使负载R z 既能得到较宽的电流调节范围，又能使电流变化均匀，选择变阻器时应使其总电阻R 0大于R z ，一般在2~5倍为好. 例1.欲用伏安法测定一段阻值约为5 Ω左右的金属导线的阻值，要求测量结果尽量准确，现备有以下器材：A.电池组（3 V ，内阻1 Ω）；B.电流表（0~0.6 A ，内阻0.125 Ω）； C.电压表（0~3 V ，内阻3 k Ω）; D.滑动变阻器（0~20 Ω，额定电流1 A ）； E.滑动变阻器（0~ 2000 Ω，额定电流为0.3 A ）；H.电键，导线若干. （1）实验电路应采用电流表_______接法. （2）备用器材中滑动变阻器应选用_______. 解析：（1）待测电阻的阻值远小于电压表的内阻，故电流表应采用外接法.（2）滑动变阻器E 的总阻值远大于待测电阻的阻值， 若选用就会使电流变化不均匀并且难以控制， 用滑线变阻器分压和限流 电路一般都包括电源、控制和测量三部分。三部分中测量电路是根据实验目的事先确定的，它等效于一个负载。根据要求，必须给负载提供一定的电压和电流，这就确定了电源的规格。控制电路的作用是控制负载的电流和电压达到要求，完成这一任务的电路分别称限流电路和分压电路。滑线变阻器的优点是连续可调，串联在电路中可控制电流大小，并联在电路中可控制电压，因而常用的电路控制元件。 本实验通过对滑线变阻器分压特性和限流特性的研究，了解滑线电阻与负载应如何匹配从而达到预期结果。 【实验目的】 1、了解基本电学仪器的性能和使用方法； 2、掌握滑线变阻器限流与分压两种电路的联接方法、性能和特点； 2、熟悉电学实验的基本操作规程和安全常识。 【实验仪器】 稳压电源，滑线变阻器，电阻箱，电压表，电流表，开关，导线（红、黑各 4条）。 【实验原理】 1. 滑线变阻器的分压特性 图1 分压电路 滑线变阻器作分压的电路如图1所示。滑线变阻器的两固定端分别接于电源的正负极，负载电阻与R 1并联，U 0为电源的端电压。 电路的总电阻R 可以看成是R 1和R L 并联后，再与R 2串联： L L R R R R R R ++ =112 因此，回路的总电流I 为 L L R R R R R U R U I ++ == 1120 （1） 而R L 上的电压U L 即为 L L L L L L L L L L R R R R R U R R R R R R R U R R R R R R R R I U 112011120 1111)(++= ++ +=+?= （2） 对于一定的电源E 和负载R L ，U L 只与R 1和R 2有关，又注意到021R R R =+是一常量（即滑线变阻器的总电阻），所以可以表示出U L 与滑键位置的关系。为了得到较明显而普遍的式子，现令 1 R R X = （滑键在电阻上的相对位置） 0 R R K L = （负载与电阻之比） 则负载R L 上的电压为 2 X X K KXU U L -+= （3） 则 2 0L U KX U K X X =+- 2. 滑线变阻器的限流特性 图2 限流电路 滑线变阻器作限流器的电路如图2所示。这时负载R L 中电流等于 2 R R U I L L += 若K 与X 的定义式不变，并令L R U I 0 0= ，则可导出通过负载的电流 X K KI I L -+= 10 则 01L I K I K X =+- 1.限流和分压接法的比较 （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 有电流流过。该电路的特点是：在电源电压不变的情况下， R 用两端的 电压调节范U ≥J 用≥JR 用/ （R o +R 用），电流调节范围:U /R 用≥用≥ U /（ R o +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 o o 另外，使用该电路时，在接通电前， R o 应调 到最大。 （2）分压电路：如图 3所示，实质上滑动变阻器的左边部分与 用并联后再与滑动变阻器的右边串联。注意滑动变阻器的两端都有电流 流过，且不相同。该电路的特点是：在电源电压不变的情况下， R 端的电压调节范围为 U ≥J 用≥）,即电压可调到零，电压调节范围大。 电流调节范围为 E /R 用≥用≥0o 使用分压电路，在当 R o 例1、1993年全国高考题）将量程为100 IA的电流表改装成量程为 1 mA的电流表，并用一标 准电流表与改装后的电流表串联，对它进行校准?校准时要求通过电流表的电流能从零连续调到 1 mA ,试按实验要求画出电路图? 例2、（1999广东卷）用图3中所给的实验器材测量一 个12V，5W ”的小灯泡在不同电压下的功率，其中电流 表有3A、0.6A两档，内阻可忽略，电压表有15V、3V 两 档，内阻很大。测量时要求加在灯泡两端的电压可连续地从 12V。 ⑴按要求在实物图上连线（其中部分线路已连好）。 图3 ⑵其次测量时电流表的指针位置如下图（b）所示，其读数为___________ A ②要求电器的电压或电流变化范围大，负载电阻的阻值远大于变阻器的总电阻，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，电路中电流变化不明显，测得的电压和电流取值范围小。 例3、为了测定一个“ 6.3V、1W”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: 研究滑动变阻器的限流电路和分压电路 滑动变阻器在电路中可以作限流器用，也可以作分压器用，应当如何选用这两种不同的形式呢？这首先是由电路中的需要来决定的，例如，有时需要负载电压有较大幅度的变化，有时需要能够做到细微的调节。哪一种电路能满足这些要求，这就需要我们研究两种电路的输出特性。 实验前取滑动变阻器（20Ω／0．5A）、直流电流表、直流电压表、直流电源（6伏）、电阻箱（0－9999Ω）、开关、直尺各1个备用。 实验的方法与要求如下： 1．按图（一）3．53－1连接好串联电路，分别取负载电阻R为2欧，200欧，2000欧，实验时将滑线变阻器的阻值从最大逐次调小，记录各次中滑动变阻器滑臂触头离开起点的距离L及通过负载的电流强度I，作出I－L图象。 2．按图（一）3．53－2所示的分压电路接线。分别取负载电阻R为2欧，200欧，2000欧进行实验，使分压器输出电压从零开始，逐步移动滑臂，记录滑臂移动距离L和输出电压U，作出U－L图象。 根据你作出的图象，描述负载电阻对输出特性的影响。并应用串、并联电路的原理分析实验的结果。 实验后思考下列问题： 1．比较使用分压器和限流器时输出电压的调节范围。 2．当负载电阻R比较大时，采用什么样的电路，输出电压随滑臂移动距离的线性较好，且变化率较大？ 3．在负载电阻较小时，为了在输出低电压段获得较精细的调节，可使用何种电路？ 4．当负载电阻R较大时，为了获得较大范围的输出电压，而又能做到比较精细调节，可采用何种电路？ 【提示与答案】 这里用表格将限流器和分压器的电路特点作一比较。表格中R为负载电阻，r0为滑动变阻器的最大电阻，r为滑动变阻器连入电路的限流电阻或分压电阻。 荥阳市第二高级中学 ——陈玉东 E=10V ，R x =100Ω，R=10Ω E=10V ，R x =100Ω，R=100Ω E=10V ，R x =100Ω，R=200Ω E=10V ，R x =100Ω，R=300Ω E=10V ，R x =100Ω，R=1000Ω R2 5 6 7 8 9 4.76 5.66 6.54 7.41 8.26 滑动变阻器常用的接法有两种，如图1所示为限流式接法，图2为分压式接法。这两种接法都可以对用电器R 进行电流和电压的控制。在滑动触头P 由移动的过程中，若不计电源内电阻，两种电路对R 的电流和电压的控制情况如下表： 在限流电路（图1）中，电阻R 上的电流强度0 R R I += 当 时，无论怎样改变 的大小，都不会使通过R 的电流有明显变化。可见，只 有在或两者相差不多的情况下，滑动变阻器才会对R 上的电流有明显的控制作用。 在分压电路（图2）中，不管电阻R 的大小如何，调节滑动变阻器触头位置，都可以使通过被测电阻R 的电流由0变到 R E ，通过被测电阻R 的电流有明显变化。 从电能损耗方面分析，图1的损耗比图2要小，且图1具有电源负担轻，电路连接简便等优点。 2. 两种接法的选用原则 （1）负载电阻的阻值远大于变阻器的总电阻，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，电路中电流变化不明显，测得的电压和电流取值范围小。 例1. 某电压表的内阻在之间，现要测量其内阻，实验室提供下列可选用的器材： 待测电压表V （量程3V ）； 电流表 （量程 ）； 电流表 （量程 ）； 电流表（量程） 滑动变阻器R （最大阻值）； 电源（电动势4V ）； 电键K 。 图1 图2 三、两种连接方式的选取（来自04） 在负载电流要求相同的情况下，限流电路中干路电流比分压电路中的干路电流更小，所以限流电路中消耗的总功率较小，电源消耗的电能就较小，这说明限流具有节能的优点。在实际电路设计时应视实验要求灵活选取分压电路或限流电路。 (一)分压电路的选取 1．若实验要求某部分电路的电压变化范围较大．或要求某部分电路的电流或电压从零开始连续可调．或要求多测几组I、U数据，则必须将滑动变阻器接成分压电路。 例1：测定小灯泡“6V，3W”的伏安特性曲线，要求实验中灯泡两端的电压从零开始连续可调。供选择的器材有：电压表V，(量程6V，内阻20kD,)，电流表A．(量程3A，内阻0．2Q)，电流表A，(量程0．6A，内阻lfl)，变阻器R，(0～100fl，0．5A)，变阻器R，(0～20fl，0．2A)，学生电源E(6—8v)、开关及导线若干。选择出 符合实验要求的实验器材并设计出实验电路。 分析：不管是从题中要求灯泡两端电压必须从零开始连续可调的角度考虑．还是从为了最终能较准确画出伏安特性曲线必须多测几组I、U数据的角度考虑．限流电路都难以满足要求，因此必须采用分压电路。实验电路如图3所示。器材包括：电压表V，、电流表A，、变阻器R，、电源、开关及导线。若实验中要用小阻值的滑动变阻器控制大阻值负载．或者题中所给电源电动势过大．尽管滑动变阻器阻值也较大．但总电流大予负载的额定电流值，或总电流大于接入电表的量程，此时的滑动变阻器也应接成分压式电路：若负载电阻的额定电流不清楚，为安全起见．一般也连成分压电路。 例2：为了较准确地用伏安法测定一只阻值大约是3kn的电阻，备用的器材有：A、直流电源，电压12V，内阻不计；B、电压表，量程O一3—15V，内阻10kft； C、电流表，量程0～0．6～3A，内阻20n； D、毫安表，量程5mA，内阻200Q； E、滑动变阻器，阻值0～50Q；G、电键及导线若干。试设计出实验电路。 分析：本题中，由于待测电阻约为3kQ．而滑动变阻器控制大阻值负载的情况．因此应将滑动变阻器接成分压电路．否则无法调节负载电阻两端的电压及通过负载电阻的电流的有效变化而造成较大的偶然误差。设计电路如图4所示(外接法 及电表选取分析略)。 例3：用伏安法测一个电阻Rx的阻值。提供器材有：待测电阻Rx(约5knl、电压表(0—3V，内阻100k11)、微安表(0～500puA，内阻100f1)、变阻器(0～20kfl)、稳压电源(输出电压15V)。试设计出实验电路。 分析：若接成限流电路，电路中最小电流：I?=E／R=15／(5+20)x10。A=0．6x10。A=600¨A。大于微安表的量程。因此，为了电路安全必须将变阻器接成分压电路，如图2所示。 (二)限流电路的选取 1．一般说来，题目若没有特别的要求．由于限流电路具有节能的优点。并且限流电路的连接较为简便，则优先采用限流接法。由图1和图2不难看出。若用电器正常工作，图2电路中的总电流必然大于图1电路中的总电流。因而图2分压电路消耗的电功率较大。所以，为了节能和电路连接的方便．通常采用限流式接法。2．若题目中要用较大阻值的滑动变阻器控制阻值较小的负载，在保证负载和电表安全的前提下，一般也将滑动变阻器接成限流电路。 例4：在上述的图2电路中，如果Rx较小，R较大，那么在P由a滑到b的过程中，由于Pa电阻与Rx并联的电阻较接近Rx．因此在开始的很长一段距离上Rx上的电压变 分压式与限流式接法 近几年的高考物理实验题中，多次重复考查滑动变阻器的两种接法——分压式与限流式．虽多次重复考查，但仍有不少学生出错．为什么会出现这一现象?主要原因是学生没有掌握两种连接方式的特点及其作用，遇到具体问题时不知道该选用哪种连接形式．笔者通过比较限流电路和分压电路的特点，希望与同仁探讨如何选择电路连接方式． 一、限流电路 图1 设电源电动势为，内阻不计，滑动变阻器的最大电阻为Ｒ，负载电阻为Ｒｆ．如图1所示，电路中滑动变阻器起限流作用．负载Ｒｆ的电压Ｕｆ可以从Ｒｆ／（Ｒ＋Ｒｆ）·到范围做变化．限流电路对通过负载Ｒｆ上电流强度的控制情况怎样呢?根据欧姆定律Ｉ＝ ／（Ｒｆ＋ＲＰｂ），Ｉｆ＝Ｉ，当Ｒ＞Ｒｆ时，Ｉｆ主要取决于Ｒ，调节Ｒ的大小可使Ｉｆ有明显的变化．当Ｒ＜Ｒｆ时，Ｉｆ主要取决于Ｒｆ，特别是当Ｒ＜＜Ｒｆ时，无论怎样改变Ｒ的大小，也不会使Ｉｆ有明显的变化．可见，只有在Ｒ＞Ｒｆ（或者相差不多）的情况下， 改变滑动变阻器触头Ｐ的位置，才会使Ｉｆ有明显的变化，其变化范围为／（Ｒｆ＋Ｒ）～／Ｒｆ，从而起到对Ｉｆ的控制作用． 二、分压电路 图2 如图2所示电路中滑动变阻器起分压作用，滑片Ｐ自ａ端向ｂ端滑动，负载Ｒｆ上的电压变化范围为0～．显然，滑动变阻器被当作分压器使用时，调节负载上电压的范围比限流时调节范围大．分压电路对通过负载Ｒｆ上电流强度的控制情况又怎样呢?不管Ｒ的大小如何，调节滑动触头Ｐ的位置，都可以使Ｉｆ由零变化到／Ｒｆ，即Ｉｆ有明显的变化． 三、如何选择连接方式 在负载电流要求相同的情况下，限流电路中干路电流比分压电路中干路电流更小，所以限流电路中消耗的总功率小，电源消耗电能就小，这说明限流电路有其突出的节能优点．因此，从减少电能损耗的角度考虑，通常滑动变阻器应选用限流接法．但在下列三种情况下，必须选择分压器连接方式． （一）当用电器的电阻远大于滑动变阻器的最大电阻，且实验要求的电压变化范围较大（或要求测量多组实验数据）时，必须选滑动变阻器的分压接法和限流接法
限流电路和分压电路
限流和分压电路的选取(新)
限流电路和分压电路
分压式和限流式的比较和应用
第二章 3 课时1 串联、并联电路 限流和分压电路(答案附后面)
分压与限流地的研究实验报告材料
分压式与限流式的选择
限流电路和分压电路
高二物理最新教案-高二物理限流电路和分压电路 精品
分压和限流接法
分压电路和限流电路对滑动变阻器的选择
用滑线变阻器分压和限流
限流电路和分压电路
研究滑动变阻器的限流电路和分压电路
限流电路与分压电路的分析与研究Microsoft Word 文档 (3)
限流法与分压法 两者如何选取
分压式与限流式接法