制流电路和分压电路的特性

摘 要： 本文根据制流电路和分压电路的实验原理，对其特性曲线进行理论分析。又通过实验数据的测量和处理，用作图的方法对制流电路和分压电路特性进行探讨。

关键词： 制流电路 分压电路 特性曲线

电学实验是普通物理的基础实验，测量中经常用滑线变阻器来调节电路的电流与电压。一般情况下，电路分为电源、控制和测量三部分。控制电路的任务是控制负载的电流和电压，使其测量的数值和范围达到实验所预定的要求。本文就其制流电路和分压电路的特性，从理论和实验的角度进行系统的分析和探讨。

1.制流电路的原理

制流电路如图1所示，图中E为直流电源，R为滑线变阻器，A为电流表，R■为负载，本实验采用电阻箱，K为电源开关。将滑线变阻器的滑动头c和任一固定端（如a端）串联在电路中，作为一个可变电阻，移动滑动头的位置可以连续改变ac之间的电阻R■，从而改变整个电路的电流I的值。

图1 制流电路图

I=E/（R■+R■）（1）

当c滑至a点，R■=0，I■=E/R■

当c滑至b点，R■=R，I■=E/（R+R■）

一般情况下，负载R■中的电流为

I=E/（R■+R■）=E/R/[（R■/R）+（R■/R）]=I■·K/（K+X）（2）

式中：

K=R■/R，X=R■/R

实验中所取的K值不同，制流电路的特性曲线就不同（可以通过实验证明）。因此，制流电路就有几个特点：当K越大时，电流调节范围越小；当K≥1时，调节的线性较好；当K较小时（R？垌R■），X接近0时，电流变化很大，细调较差。但是不论R大小如何，负载R■上通过的电流都不能为零。

2.分压电路的原理

分压电路如图2所示，滑线变电阻器的滑动头c由a端滑至b端，当滑动头c在任一位置时，ac端的分压U为

图2 分压电路图

U={E/[R■·R■/（R■+R■）]+R■}·R■·R■/（R■+R■）

=[（R■/R）·R■·E]/[R■+（R■/R）·R■]

=（K·R■·E）/（R■+R■·X）（3）

式中：

R=R■+R■，K=R■/R，X=R■/R

实验中所取的K值不同，分压电路的特性曲线就不同（可通过实验证明）。分压电路也有几个特点：不论R大小如何，负载R■的电压调节均可以从0E；K越小，电压调节越不均匀；K越大，电压调节越均匀，则取K>1比较合适。

3.制流电路的特性研究

按图1接好线路，用电阻箱为负载R■，取K=R■/R为0.1和1时，确定R■=？实验仪器有：电阻箱、滑线电阻（320Ω）、毫安表（0-25-50mA）、电源、开关和导线等。实验中，合上闭合电源开关K，移动变阻器滑动头c的位置，电流从最小到最大变化的过程中，测量8～10次电流值及相应c在标尺上位值L，并记下变阻器绕线的位置L，以L/L■为横坐标，电流I为纵坐标作图。

（1）K=0.1时，K=R■/R，R■=32Ω，L■=100刻度，数据表一：

（2）K=1时，K=R■/R，R■=320Ω，L■=100刻度，数据表二：

有制流电路特性曲线如图3所示：

图3 制流电路的特性曲线

通过制流电路特性曲线图看出，制流电路的电流大小的确定，是靠调节滑线电阻即滑动端位置来改变的。改变滑线变阻器的阻值，就可以改变电流的大小。

4.分压电路的特性研究

分压电路按图2进行实验，电阻箱当负载R■，取K=R■/R=0.1或2时确定R■值，变阻器的容许电流I，确定电源电压E之值。实验电路用的仪器有：电阻箱、滑线电阻（1900Ω）、电压表（0-5-10V）、电源、开关和导线等。实验中，合上闭合电源开关K，当变阻器移动滑动头c时，观察电流的变化规律，使加到负载R■上的电压从最小变到最大，在此过程中测8～10次电压值U及c点在标尺上的位置L，用L/L■为横坐标，U为纵坐标作图。

（1）K=0.1时，K=R■/R，R■=190Ω，L■=100刻度，数据表三：

（2）K=2时，K=R■/R，R■=3800Ω，L■=100刻度，数据表四：

有分压电路特性曲线如图4所示：

图4 分压电路的特性曲线

通过实验看出，分压电路的电压大小的确定，是靠调节滑线电阻即滑动端位置来改变的。改变滑线变阻器的阻值，就可以改变电路中电压的大小。

5.结语

通过对制流电路与分压电路实验数据的测量和处理，绘制制流电路与分压电路的特性曲线图。通过实验看出，制流电路中和分压电路中，电流值和电压值的大小，是通过改变滑线变阻器的阻值而确定的。由于实验者的观察会产生视觉误差，仪器也存在系统误差等，这都会给实验数据带来误差。

参考文献：

[1]穆晓东.制流与分压电路实验参数的选择与确定[J].大学物理实验，2004，（1）.

[2]杨述武，赵立竹.普通物理实验、电磁学部分[M].高等教育出版社，2007.12.