分压和限流的设计研究实验报告.docx
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分压和限流的设计研究实验报告
分压与限流的研究实验报告
【实验目的】
1．熟悉分压电路和限流电流，并比较分压电路和限流电路的性能；
2．研究滑线变阻器的有关参数；
【实验原理】
（1）
1.分压电路
如图
（1）所示，滑动触头P从a移动到b，电阻箱的电阻为R，由于调解滑动变阻器，电路中总电阻发生变化，使电阻箱R的电压也发生变化，即电压表的示数有变化，设电路的电源电动势为E，忽略电源的内阻，由欧姆定律可得出变阻器两端的电压的计算公式，推导过程如下：
电路中总电阻为：
（1）
根据欧姆定律得电路中总电流为：
（2）
所以在此根据欧姆定律得出电阻箱的电压为：
（3）
又因为滑动变阻器的最大电阻为
带入（3）式，并化简可得：
（4）
设
（5）
联立（4）、（5），消去
，
，可得：
（6）
所以：
（7）
由式（7）可知，当X一定时，
与Y值存在一定的函数关系，可以多测几组数据，得出函数图像，分析分压电路的性能。
2.限流电路
如图2所示，滑动触头P移动到a，负载电阻R上的电压最大，为电源电压E，相应的电流此时也是最大的，由欧姆定律可得此时电路中的最大电流为：
（8）
在滑动触头不在a或者b位置时，电路中的电流大小为：
（9）
联立式（5）、（8）、（9），消去E，R，
并化简整理可得：
（10）
由（10）式可得：
当X一定时，
与Y值存在一定的函数关系，同样，多测几组数据，画出两者的函数图象，分析限流电路的性能。
图2
【实验仪器】
稳压电源、电流表、电压表、滑动变阻器R0（0~3700Ω）、变阻箱R（0~99999Ω）、开关、导线
【实验步骤】
一、分压电路性能的研究
1.找到所用的实验器材，并检查是否损坏；
2.按图
（1）所示电路图连接好电路，打开稳压电源开关，并调节使电源电压E为3V；
3.选择不同的X值，并根据不同的X值选择好变阻箱的阻值，然后设计实验数据表格1，以便记录数据；
4.拨动滑动变阻器的滑动触头P，分别置于不同的位置，从而确定好Y值；
5.读取并记录每次位置的电压值；
6.实验结束后，将不用到的仪器归回原位置。
二、限流电路性能的研究
1.按图
（1）所示电路图连接好电路，打开稳压电源开关，并调节使电源电压E为4V；
2.选择不同的X值，并根据不同的X值选择好变阻箱的阻值，然后设计实验数据表格2，以便记录数据；
3.拨动滑动变阻器的滑动触头P，分别置于不同的位置，从而确定好Y值；
4.读取并记录每次位置的电流值；
5.实验结束后，将不用到的仪器归回原位置。
五实验数据及处理
一、分压电路性能的研究
E=3V，电压表的量程为0~3V
（1）X=0.01（滑动变阻器R0=3700Ω，变阻箱R=37Ω）
Y
0.000
0.100
0.200
0.300
0.400
0.500
0.600
0.700
0.800
0.900
1.000
U（v）
0.000
0.010
0.026
0.030
0.044
0.050
0.070
0.100
0.222
2.926
3.000
U/E
0.000
0.003
0.009
0.010
0.015
0.017
0.023
0.033
0.074
0.975
1.000
（2）X=0.1（滑动变阻器R0=3700Ω，变阻箱R=370Ω）
Y
0.000
0.100
0.200
0.300
0.400
0.500
0.600
0.700
0.800
0.900
1.000
U（v）
0.000
0.020
0.110
0.144
0.182
0.246
0.312
0.450
0.798
2.934
3.000
U/E
0.000
0.007
0.037
0.048
0.061
0.082
0.104
0.150
0.266
0.978
1.000
（3）X=0.5（滑动变阻器R0=3700Ω，变阻箱R=1850Ω）
Y
0.000
0.100
0.200
0.300
0.400
0.500
0.600
0.700
0.800
0.900
1.000
U（v）
0.000
0.050
0.152
0.218
0.554
0.750
1.000
1.300
1.852
2.946
3.000
U/E
0.000
0.017
0.051
0.073
0.185
0.250
0.333
0.433
0.617
0.982
1.000
（4）X=1（滑动变阻器R0=3700Ω，变阻箱R=3700Ω）
Y
0.000
0.100
0.200
0.300
0.400
0.500
0.600
0.700
0.800
0.900
1.000
U（v）
0.000
0.052
0.304
0.502
0.652
0.800
1.124
1.406
1.924
2.958
3.000
U/E
0.000
0.017
0.101
0.167
0.217
0.267
0.375
0.469
0.641
0.986
1.000
（5）X=2（滑动变阻器R0=3700Ω，变阻箱R=7400Ω）
Y
0.000
0.100
0.200
0.300
0.400
0.500
0.600
0.700
0.800
0.900
1.000
U（v）
0.000
0.025
0.326
0.526
0.708
0.856
1.100
1.456
1.954
2.960
3.000
U/E
0.000
0.008
0.109
0.175
0.236
0.285
0.367
0.485
0.651
0.987
1.000
（6）X=4（滑动变阻器R0=3700Ω，变阻箱R=14800Ω）
Y
0.000
0.100
0.200
0.300
0.400
0.500
0.600
0.700
0.800
0.900
1.000
U（v）
0.000
0.052
0.352
0.554
0.752
0.956
1.224
1.636
2.152
2.972
3.000
U/E
0.000
0.017
0.117
0.185
0.251
0.319
0.408
0.545
0.717
0.991
1.000
（7）X=10（滑动变阻器R0=3700Ω，变阻箱R=37000Ω）
Y
0.000
0.100
0.200
0.300
0.400
0.500
0.600
0.700
0.800
0.900
1.000
U（v）
0.000
0.054
0.332
0.554
0.702
0.946
1.200
1.566
2.052
2.968
3.000
U/E
0.000
0.018
0.111
0.185
0.234
0.315
0.400
0.522
0.684
0.989
1.000
与Y的关系作图,如下所示：
2、限流电路的研究
E=4.0V
（1）X=0.01（滑动变阻器R0=3700Ω，变阻箱R=37Ω）
Y
0.000
0.100
0.200
0.300
0.400
0.500
0.600
0.700
0.800
0.900
1.000
I（mA）
103.000
50.500
6.800
4.000
2.600
2.000
1.620
1.400
1.200
0.920
1.000
1.000
0.490
0.066
0.079
0.382
0.500
0.623
0.700
0.741
0.657
0.833
（2）X=0.1（滑动变阻器R0=3700Ω，变阻箱R=370Ω）
Y
0.000
0.100
0.200
0.300
0.400
0.500
0.600
0.700
0.800
0.900
1.000
I（mA）
10.800
9.250
4.400
3.000
2.200
1.800
1.600
1.200
1.150
0.880
1.000
1.000
0.856
0.476
0.682
0.733
0.818
0.889
0.750
0.958
0.765
1.136
（3）X=0.5（滑动变阻器R0=3700Ω，变阻箱R=1850Ω）
Y
0.000
0.100
0.200
0.300
0.400
0.500
0.600
0.700
0.800
0.900
1.000
I（A）
2.155
2.100
1.652
1.425
1.205
1.050
0.950
0.850
0.800
0.680
0.700
1.000
0.974
0.787
0.863
0.846
0.871
0.905
0.895
0.941
0.850
1.029
（4）X=1（滑动变阻器R0=3700Ω，变阻箱R=3700Ω）
Y
0.000
0.100
0.200
0.300
0.400
0.500
0.600
0.700
0.800
0.900
1.000
I（A）
1.100
1.050
0.950
0.850
0.800
0.700
0.659
0.625
0.599
0.500
0.550
1.000
0.955
0.905
0.895
0.941
0.875
0.941
0.948
0.958
0.835
1.100
（5）X=2（滑动变阻器R0=3700Ω，变阻箱R=7400Ω）
Y
0.000
0.100
0.200
0.300
0.400
0.500
0.600
0.700
0.800
0.900
1.000
I（A）
0.580
0.550
0.500
0.455
0.450
0.425
0.400
0.359
0.355
0.350
0.350
1.000
0.948
0.909
0.910
0.989
0.944
0.941
0.898
0.989
0.986
1.000
（6）X=4（滑动变阻器R0=3700Ω，变阻箱R=14800Ω）
Y
0.000
0.100
0.200
0.300
0.400
0.500
0.600
0.700
0.800
0.900
1.000
I（A）
0.265
0.260
0.255
0.250
0.249
0.247
0.245
0.240
0.235
0.225
0.225
1.000
0.981
0.981
0.980
0.996
0.992
0.992
0.980
0.979
0.957
1.000
（7）X=10（滑动变阻器R0=3700Ω，变阻箱R=37000Ω）
Y
0.000
0.100
0.200
0.300
0.400
0.500
0.600
0.700
0.800
0.900
1.000
I（A）
0.130
0.125
0.120
0.115
0.110
0.105
0.100
0.100
0.100
0.100
0.100
1.000
0.962
0.960
0.958
0.957
0.955
0.952
1.000
1.000
1.000
1.000
【思考与讨论】
分压电路和限流电路性能的分析
1.分压电路中，要使电压从0到V0整个范围均匀变化，取x>1比较合适，因此要选用的滑动变阻器小于负载电阻R；
2.做分压器用的变阻器的额定电流，应以总电流的最大值来考虑。
3.限流电路中，负载电阻R上通过的电流不可能为零（因为电压也不可能为零）；
2.限流电路中X愈大，即R0<3.限流电路中，当X≥1时，调节线性度较好，电流调节范围适中；
4.限流电路中当X很小，即R0〉〉R时，电流调节范围很大，但是线性度很差。
5.在限流电路中图象不规律，分析可能是跟电流表量程选择有关，在读取示数时，导致了较大的误差。
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