制流電路與分壓電路(研究性實驗)_基礎物理實驗.doc

實驗二 制流電路與分壓電路一、實驗目的1. 了解基本儀器的性能和使用方法；2. 掌握制流與分壓兩種電路的聯(lián)結方法、性能和特點，學習檢查電路故障的一般方法；3. 熟悉電磁學實驗的操作規(guī)程和安全知識。二、儀器與用具毫安計，伏特計，萬用電表，直流電源，滑線變阻器，電阻箱，導線等。圖2.1 電磁學實驗談判能夠用器材三、實驗原理制流電路和分壓電路時常用的控制電路，制流電路如圖2.1所示，分壓電路如圖2.2所示。控制元件使用滑動變阻器R0，移動滑動頭的位置可以連續(xù)改變AC之間的電阻RAC，從而改變通過負載Rz的電流或加在Rz上的電壓。 7圖2.2 制流電路圖 四、實驗步驟分別研究制流電路和分壓電路的特性。1. 取K值，確定RZ的值。2. 依據(jù)K值、RZ值、RZ的最大允許電流，毫安表的量限，確定實驗時的最大電流Imax和電源電壓E。 （3. 連接電路。4. 移動滑動變阻器的滑動頭C，測10組數(shù)據(jù)，列表記錄。5. 作制流電路特性曲線圖和分壓特性曲線圖五、實驗數(shù)據(jù)與結果表示（供參考）【數(shù)據(jù)處理示例】1. 制流電路特性的研究實驗數(shù)據(jù)表（供參考）表2.1 (K = 0.1)R0 = 100RZ = 10Imax = 280mA毫安表300mAE = 2.8VL(小格)102030405060708090100X(L/L0)0.10.20.30.40.50.60.70.80.91.0I(mA)2661409070554438343027表2.2 （K = 1）R0 = 100RZ = 100Imax = 90mA毫安表150mAE = 9VL(小格)102030405060708090100X(L/L0)0.10.20.30.40.50.60.70.80.91.0I(mA)908375696459555249462. 分壓電路特性的研究實驗數(shù)據(jù)表（供參考）表2.3 （K = 2）R0 = 100RZ = 200Imax = 90mA電壓表15VE = 15VL(AC)102030405060708090100L0-L9080706050403020100RAC()102030405060708090100RBC()9080706050403020100X0.10.20.30.40.50.60.70.80.91.0U(V)1.42.73.95.46.88.19.711.513.215表2.4 （K = 0.1）R0 = 100RZ = 10Imax = 280mA電壓表15VE = 2.8VL(AC)102030405060708090100L0-L9080706050403020100RAC()102030405060708090100RBC()9080706050403020100X0.10.20.30.40.50.60.70.80.91.0U(V)0.150.20.30.350.420.50.70.91.62.73. 部分制流電路、分壓電路特性曲線4. 實驗結果討論從圖2.1-圖2.4不難看出，K = 1時的制流特性曲線和K = 2時的分壓特性曲線近似為線性。K = 0.1時的制流特性曲線和K = 0.1時的分壓特性曲線顯然為非線性的。但是，仍然可以K = 0.1時的制流特性曲線中X 0.5的部分和K = 0.1時的分壓特性曲線中X 0.7的部分看作是線性的，還可以作部分地利用，這一點為我們改進電路結構提供什么啟發(fā)呢？六、課后思考題1 ZX21型電阻箱的示值為9 563.5,試計算它的允許基本誤差,它的額定電流值,若示值改為0.8,試計算它的允許基本誤差?2以下電路正確嗎?若有錯誤說明原因,并改正之。圖2.83從制流和分壓特性曲線求出電流值(或電壓值)近似為線性變化時,滑線電阻的阻值。思考題參考答案1.答：示值為9563.5，查P112表知a = 0.1，。額定電流值，查P112表知為0.0158A或由公式計算。示值為0.5，查P112表知a = 0.5，2.改正后的電路如下圖所示：圖2.9 正確的制流電路和分壓電路圖3.提示：取一阻值范圍。七、參考書1 林抒，龔鎮(zhèn)雄.普通物理實驗M.北京：人民教育出版社，1981.（159162祥）2 曾貽偉，龔德純等.普通物理實驗教程M.北京：北京師范大學出版社，1989.（136138）八、教學過程1. 檢查預習情況 驗看實驗預習報告。2. 開膛白本實驗為研究性實驗。研究對象是電路中最常用的兩種控制單元電路制流電路和分壓電路，如收音機上的音量調(diào)節(jié)電路、直流穩(wěn)壓電源上的輸出電壓幅度調(diào)節(jié)電路等。這類單元電路的簡化模型見教材133頁如圖5.2.1直流電路圖和135頁圖5.2.4分壓電路圖所示。通過改變滑動觸頭C來實現(xiàn)對負載RZ上的電流或電壓的控制。人們總愿望能實現(xiàn)線性控制（如觸頭C改變X%，相應的電流或電壓也改變X%）。但實際上這兩種控制電路理論上講都不是線性的。那么，什么情況下可以近似線性的呢？通過本實驗的研究我們可以從中得到結論。3. 重點提示通過預習，同學們已經(jīng)設計好了實驗方案，如明確了實驗內(nèi)容、實驗方法步驟，設計了實驗電路圖、數(shù)據(jù)表格等。在動手作實驗之前，請先作一下估算。（1） 制流電路特性的研究：已測得R0為100，若取K = 0.1，那么RZ 應取值多大？RZ確定后從電阻箱銘牌上查出（或計算）它的最大允許電流是多大？再結合毫安表的量程，實驗時的最大電流及電源電壓應該如何選擇？若取K = 1時又該如何估算與確定電路參數(shù)呢？（2）分壓電路特性的研究：已測得R0為100，若取K = 2，那么RZ 應取值多大？RZ確定后從電阻箱銘牌上查出（或計算）它的最大允許電流是多大？再看看滑動變阻器的額定電流（特別要注意滑動變阻器的CB段），那么實驗時的電源電壓應該如何選擇？若取K = 0.1時又該如何估算與確定電路參數(shù)呢？（3）強調(diào)注意人身安全和設備安全，提醒學生檢查實驗臺上設備情況并記錄。（4）介紹本實驗所用設備的特殊情況（如直流電源的示數(shù)問題，電阻箱問題，電表的使用條件，萬用表的使用等4. 實驗操作 每人一套實驗設備，要求獨立完成。5. 在實驗室完成實驗報告。6. 口頭報