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1、制流电路与分压电路、伏安法测电阻二、实验仪器YJ-DZT-I 电磁学综合实验平台、伏安特性实验模板、导线。1. 伏安特性实验模板如图 l 所示伏安特性实验模板O11-000m鬲DO_11-O0OO-0ok2Du11 10UQ 1tI1 1K| 0 00I10K|f 1a歸图l三、实验原理电路可以千变万化，但一个电路一般可以分为电源、控制和测量三个部分。测量电路是 先根据实验要求而确定好的，例如要校准某一电压表，需选一个标准的电压表和它关联，这 就是测量线路，它可以等效于一个负载，这上负载可能是容性的、感性的或简单的电阻，以 R 表示其负载。根据测量的要求，负载电流值 I 和电压 U 在一定的范
2、围内变化，这就要求有 Z 一个合适的电源。控制电路的任务就是控制负载的电流和电压，使其数值和范围达到预定的 要求。常用的是制流电路或分压电路。控制元件主要使用变阻器或电阻箱。1、制流电路电路如图2所示，图中E为直流电源；R为变阻器，为电流表，R为负载，K为电源开 0Z关。它是将变阻器的滑动头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，图2制流电 AC路图当C滑至A点R =0 , IAC当C滑到B点R =R ,AC 0I =R + RZ ACE=，负载处U =E； max RZmax1)min R + RZU
3、= min RZE R+R Z0电压调节范围：ER + R0Z相应的电流变化为：R + R0Z一般情况下负载R中的电流为I =丄R +RZACR0 一R RZ + ACRR00IK=maxK+X(2)Z式中图3表示不同K值的制流特性曲线。图3从曲线可以清楚地看到制流电路有下几个特点：(1) K 越大电流调节范围越小；(2) K$1时调节的线性较好；(3) K较小时(即RR ), X接近0时电流变化很大，细调程度较差;0z(4) 不论R大小如何，负载R上通过的电流都不可能为零。0z细调范围的确定:制流电路的电流是靠变阻器滑动端位置移动来改变的，最少位移动是 圈，因此一圈电阻AR的大小就决定了电流
4、的最小改变量。02. 分压电路分压电路如图4所示，变阻器两个固定端A、B与电源E相接，负载R接变阻器滑动端zBA图4分压电路C和固定端A （或B）上，当滑动头C由A端滑至B端，上电压由0变到E,调节的范围与变阻器的阻值无关。当滑动头C在任一位置时，AC两端的分压值U为ER - RE-ZA =R （R + R 丿 AC1 + JC ZAC-R - RZ ACU =R - R R + RZZR + RZ ACER RR（R+ / ）+ RZ AC BCRBC AC竹-R - ER ACK - R0 R R + AC ZR0RR 式中，R = R + R ,K = Z ,X = AC 0 AC BC
5、RR00由实验可得不同 K 值的分压特性曲线，R - R - E=ZACR - R + R - RZ 0 BC ACR +R X-RZ BCBC如图 5所示。3）图 5 分压特性曲线 从曲线可以清楚看出分压电路有以下特点：(1) 不论R的大小，负载R的电压调节范围均可以从0-E；0z(2) K 越小电压调节越不均匀；(3) K越大电压调节越均匀，因此要电压U在0到U整个范围内均匀变化，则取K1max比较合适，实际K=2那条曲线可近似作为直线，故取R WR/2即可认为电压调节已达到一般0Z均匀的要求了。3. 制流电路与分压电路的差别与选择(1) 调节范围分压电路的电压调节范围大，可以从0E；而制
6、流电路电压调节范围较小，只能从RR + R0ZE E。( 2) 细调程度当R 乞时，在整个调节范围内调节基本均匀，但制流电路可调范围小；负载上的电压 02值小，能调得较精细，而电压值大时调节变得很粗。( 3) 功率损耗使用同一变阻器，分压电路消耗电能比制流电路要大。基于以上的差别，当负载电阻较大，调节范围较宽时选分压电路；反之，当负载电阻较 小，功耗较大，调节范围不太大的情况下则选 用制流电路。若一级电路不能达到细调的要求则可采用二级制流(或二段分压)的方法以满足细调要求。4. 伏安法测电阻如图6、图7所示,测出通过电阻R的电流I及电阻R两端的电压U,则根据欧姆定律，可知R = U/I伏安法有
7、两种联线方法，外接法(如图 6)电流表在电压表的外侧，内接法(如图 7)电流表在电压表的里侧,。两种联线方法引入的误差(1) 内接法引入的误差设电流表的内阻为RA,回路电流为I,则电压表测出的电压值U =IR+ IR =I (R+R)AA即电阻的测量值R是XR =R+ RXA可见测量值大于实际值，测量的绝对误差为R ,当RR时,可用内接法。AA(2) 外接法引入的误差设电阻R中的电流为I,又设伏特计中流过电流为I。伏特计内阻为R,则电流计中电流RVVI -1 +1 - U（1 + 1） R VR RV因此电阻R的测量值R是XR - U - R 丄 x IR + RV由于RR时才可以用外接法。
8、V四、实验内容与步骤1制流电路特性的研究按下图电路进行实验， I 11/ OEKZv根据Ro选择不同的R（R或R）和不同的R，如图8联结电路（注意电源电压及R取Z 1 2 0 Z值，R取最大值），复查一次电路无误后，闭合电源开关K （如果发现电流过大要立即切断 AC电源！），旋动电位器观察电流值的变化是否符合设计要求。旋动电位器，在电流从最小到最大的过程中，测量810次电流值及相应的R阻值（用数0字万用表测量），以R为横坐标，电流为纵坐标作图。注意，电流最大时R为测量R的零 0 0 0点。2. 分压电路特性的研究按下图电路进行实验，B图9分压电路根据R0选择不同的R （R或R）和不同的R, R
9、为保护电阻（可以是R或R）。Z 1 2 0 1 2要注意变阻器BC段的电流是I和I之和，确定E值时，特别注意BC段的电流是否大 Z CA于额定电流。旋动电位器，使加到负载R上的电压从最小变到最大，在此过程中，测量810次电压Z值U及相应的R阻值（用数字万用表测量），以R为横坐标，U为纵坐标作图。 003伏安法测电阻如图10、图11所示,测出通过电阻R（R或R）的电流I及电阻R两端的电压U,则根据欧 12姆定律, 可知R = U/I图10图11伏安法测电阻【实验目的】1练习连接电路，学习按回路接线的方法，熟悉滑线变阻器的两种连接方法；2. 学会几种常用电学仪器和电表的使用；3. 掌握测量伏安特性
10、的基本方法、线路特点及伏安法测电阻的误差估算；4掌握电学测量的有效数字选取，学习用图解法处理数据；【实验仪器】输出电压可调的直流稳压电源一台，滑线变阻器一个.多量程电流表一块，多量程电压 表一块，待测电阻二只，开关一只。【实验原理】按照一段电路的欧姆定律，如果测得电阻两端的电压为V,流过电阻的电流为I,则这个 电阻的阻值为R=V/I用伏安法测电阻的实验线路有电流表外接和电流表内接，电流表的不同接法会引入不同 的可定系统误差，因此，在实验结果中对可定系统误差进行修正，是本实验的基本要求之一。 滑线变阻器的连接有限流接法和分压接法，学会应用滑线变阻器的两种不同的接法，在电路 连接中也是非常重要的。
11、通过分祈（同学自己完成）可以知道：在被测电阻的阻值比滑线变阻器的阻值小很多时（一 般Rx=（1/101/2）R），可以采用限流电路；在被测电阻的阻值比滑线变阻器的阻值大很多 时（一般Rx=（210）R），可以采用分压电路；如果Rx与R阻值相差不多，则可任选其中一 种电路。【实验步骤】1. 根据待测电阻的大致阻值及滑线变阻器的阻值，判断测量时滑线变阻器的接法。2. 根据滑线变阻器及待测电阻的额定功率值，确定电源的最大工作电压。3根据待测电阻的大致阻值及额定功率，选择电表的合适量程。在测电阻不同测试点的 伏安值时，要求不改变量程，选择量程的原则是：(1)电流表量程值Im与电压表量程值Vm的乘积尽量
12、接近(并小于)被测电阻的额定功率;(2) 为了尽量利用同一量程电表的刻度值，要求电流表和电压表指针的摆角大致一致。4. 记录实验数据。根据待测电阻的大约值确定滑线变阻器采用限流接法或分压接法，电流表采用内接法或 外接法，调节滑线变阻器，读出七组不同的电流I和电压V,填入表格中。【数据处理】在坐标纸上分别画出表中测试数据的伏安特性曲线，并由曲线斜率求出待测电阻Rx的 值。欧姆表测电阻(1)电路组成(2 )测量原理两表笔短接后，调节Ro使电表指针满偏，得Ig = E/(r+R 計Ro)接入被测电阻Rx后通过电表的电流为Ix = E/(r+R計Ro+Rx) =E/(R 中 +Rx)由于Ix与Rx对应，因此可指示被测电阻大小(3) 使用方法:机械调零、选择量程、欧姆调零、测量读数注意挡位(倍率)、拨off 挡。(4) 注意:测量电阻时，要与原电路断开,选择量程使指针在中央附近，每次换挡要重新短 接欧姆调零。伏安法测电阻用内接法时，电流表示数准确，电压表示数偏大，电阻偏大，即测量值大于真实值用外接法时，电压表示数准确，电流表示数偏大，电阻偏小，即测量值小于真实值用欧姆表测电阻时，只能粗略地测量出电阻的大约值
