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1、天津城市建设学院大学物理实验中心大学物理实验A/大学物理实验B实验教学指导书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
2、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R1并联,U0为电源的端电压。电路的总电阻R可以看成是R1和RL并联后,再与R2串联:因此,回路的总电流I为(1)而RL上的电压UL即为(2)4天津城市建设学院大学物理实验中心大学物理实验A/大学物理实验B实验教学指导
3、书对于一定的电源E和负载RL,UL只与R1和R2有关,又注意到是一常量(即滑线变阻器的总电阻),所以可以表示出UL与滑键位置的关系。为了得到较明显而普遍的式子,现令(滑键在电阻上的相对位置)(负载与电阻之比)则负载RL上的电压为(3)则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RL中电流等于若K与X的定义式不变,并令,则可导出通过负载的电流则4天津城市建设学院大学物理实验中心大学物理实验A/大学物理实验B实验教学指导书【实验内容与步骤】1.分压电路1)按照图1连接分压线路,电源电压调至3V,负载RL调至10000Ω(即K=1
4、0),电压表量程调至3V。2)闭合电源开关(如果发现电压或电流过大,要立即切断电源)。3)移动滑线变阻器的滑动头,其相应位置分别为X=0.10,0.20,0.30,0.40,0.50,0.60,0.70,0.80,0.85,0.90,0.95时,测负载上的电压值写进表1中,并计算UL/U0写进表1中。4)调节RL为1000Ω,500Ω,100Ω,10Ω时,重复步骤1)-3)。5)用表1中的数据画出K=10,1,0.5,0.1,0.01时的UL/U0与X的关系曲线。2.限流电路1)按照图2连接限流线路,电源电压调至10V,负载RL调至10000Ω(即K=10),估算
5、最大电流,调节适当的电流表量程。2)闭合电源开关(如果发现电压或电流过大,要立即切断电源)。3)移动滑线变阻器的滑动头,其相应位置分别为X=0.00,0.10,0.20,0.30,0.40,0.50,0.60,0.70,0.80,0.90,1.00时,测负载上的电压值写进表2中,并计算IL/I0写进表2中。4)调节RL为2000Ω,1000Ω,500Ω,100Ω,10Ω时,重复步骤1)-3)(注意电流表量程)。5)用表2中的数据画出K=10,2,1,0.5,0.1时的IL/I0与X的关系曲线。3.实验完毕,整理仪器。【注意事项】1.每次改变K时,必须断开开关。2.
6、使用电流表与电压表之前必须先选择合适的量程。【数据处理】1.分压电路特性研究数据记录表格表1分压特性数据记录表(U0=3V)X0.100.200.300.400.500.600.700.800.850.900.95K=10RL=10000ΩUL/VK=1RL=1000ΩUL/VK=0.5RL=500ΩUL/VK=0.1RL=100ΩUL/VK=0.01RL=10ΩUL/V4天津城市建设学院大学物理实验中心大学物理实验A/大学物理实验B实验教学指导书2.限流电路特性研究数据记录表格表2限流特性数据记录表(U0=10V)X0.000.100.200.300.400.5
7、00.600.700.800.901.00K=10RL=10000ΩI0=1mAIL/mAK=2RL=2000ΩI0=5mAIL/mAK=1RL=1000ΩI0=10mAIL/mAK=0.5RL=500ΩI0=20mAIL/mAK=0.1RL=100ΩI0=100mAIL/mA【思考题】在实验过程中如何确保电表不超量程?【参考资料】1、教材:大学物理实验,杨广武主编,天津大学出版社2009年3月出版:P108~110:分压电路与限流电路2、张兆奎.大学物理实验.北京:高等教育出版社,2001.4