题目 12 制流和分压电路VIP专享VIP免费

实验12制流和分压电路一般说来，要控制电路中的电压和电流变化都使用变阻器，尤其是电位器(或滑线式变阻器)，它可以控制电路中的电压和电流连续地变化，几乎在所有的电子仪器中都有应用。因此，对于电位器在电路中的不同接法和特点应有一个全面的了解，以充分地实现对电路的控制。另外，如何根据实验要求正确选择电位器（滑线式变阻器）的参数(阻值和额定电流)是一个重要问题。选择得当，仪器（实验）工作就稳定、精确和顺利；选择不当，仪器（实验）就不稳定、粗糙、甚至烧坏仪器。[实验重点]1．学习使用变阻器组成制流，分压电路，了解两种电路的特点；2．测量不同负载电阻对分压电路分压比的影响，了解如何根据电路调控要求选择变阻器。[实验原理]从研究电路的角度来看，一个实验电路一般可分为电源、控制电路和测量电路三部分。测量电路是事先根据实验方法确定好的，例如：要用比较法校准某一电流表，先要选好一个标准电流表，使它和待校表串联，这就是测量电路。测量电路既已确定，总是可以把它抽象地用一个电阻RZ来代替，称为负载。根据负载所要求的电压U和电流I，就可以选定电源。一般电学实验对电源并不苛求，只要选择电源的端电压U0略大于U，额定电流大于I即可。负载和电源都确定后，就可以安排控制电路，使负载能获得所需求的各个不同的电压和电流。一般来说，控制电路中电压和电流的变化，都可以用电位器（或滑线式变阻器）来实现。控制电路有制流和分压两种最基本的接法。两种接法的性能和特点可由：特性曲线、调节范围、细调程度来表征。1．制流电路（1）制流特性曲线如图1所示，这时负载RZ的电流，当C移至A端时，负载上的电流最大，。引进参数，x为在变阻器上的相对位置，k称为电路特征系数，则有（1）1RZR0ACBEKAR2R1U0图1制流电路对于不同的k值，x与I/Imax的关系如图2所示，这即为制流特性曲线。由制流特性曲线可知；1）负载电阻RZ上通过的电流不可能为零；2）k越大，调节范围越小，但线性程度越好；3）对k≥1，调节的线性比较好，调节范围适中；4）对k很小，电流调节范围很大，但线性程度很差，当x接近1时电流变化很大，这种情况称为细调程度不够。(2)调节范围当滑线变阻器(电位器)滑动端C移至B端时,负载上的电流最小，引进参数x和k后，则有，所以制流电路的电流调节范围为：。（3）细调程度负载上电流的变化是靠变阻器滑动端的移动来实现的，对于滑线变阻器，即使很细心地移动滑动接头，位移也至少是电阻绕线的一圈。若绕线一圈的电阻值为R0，那么控制电路阻值的变化至少也是R0，，这样负载上的电流最小改变量（I）min也必然同时受到限制。对于其它变阻器也同样存在上述限制。由式（1）微分可得（2）由此可见，当k值较大或x值较小时，（I）min较小，控制电路就能够较精确地改变负载上的电流；当k值较小或x值较大时，（I）min较大，细调能力下降。2．分压电路（1）分压特性如图3所示，负载RZ两端的电压U为201xI/Imax1k=10k=2k=1k=0.5k=0.1k=0.02图2制流特性曲线RZR1ABECKVU0R0R2（3）与制流电路的讨论一样，引进电路参数可得（4）对于不同的k值(即不同的负载)，x与U/Umax的关系如图4所示，这即为分压特性曲线，由分压特性曲线可知：1）若要使电压U在0到U0（Umax）整个范围内均匀变化，则取k>1比较合适，因此要求选用的变阻器R0小于负载电阻RZ。2）0.01≤k≤0.1的曲线的突出部分，可用在自动控制中对临界点做出灵敏的反应。3)用电位器或滑线变阻器组成分压电路时，变阻器的额定电流必须大于电路的最大总电流。4）若电源的端电压U0远大于负载所要求的电压范围U，例如：U0=2V，但U只要求在0~0.2V范围内均匀调节，这时可取k≤0.05，即选用R0≥20RZ，但调节时要小心，以免当x接近1时，电流过大，烧坏负载。(2)调节范围调节范围和变阻器阻值无关，Umin=0，Umax=U0。（3）细调程度可分三种情况考虑：1）k»1(即RZ»R0)时，U≈xU0，ΔU=U0Δx，即U的最小改变量为：（ΔU）min=U0Δx（5）由此可见，当电路元件选定之后，在整个变阻器的调节范围内，细调程度处处都是相同的。如图4中k>10的曲线）2）k≪1(即RZ≪R0)时，，所以（6）可见，当x值较小时，（ΔU）min较...