制流电路与分压电路(研究性实验)_基础物理实验.doc

实验二 制流电路与分压电路一、实验目的1. 了解基本仪器的性能和使用方法；2. 掌握制流与分压两种电路的联结方法、性能和特点，学习检查电路故障的一般方法；3. 熟悉电磁学实验的操作规程和安全知识。二、仪器与用具毫安计，伏特计，万用电表，直流电源，滑线变阻器，电阻箱，导线等。图2.1 电磁学实验谈判能够用器材三、实验原理制流电路和分压电路时常用的控制电路，制流电路如图2.1所示，分压电路如图2.2所示。控制元件使用滑动变阻器R0，移动滑动头的位置可以连续改变AC之间的电阻RAC，从而改变通过负载Rz的电流或加在Rz上的电压。 7图2.2 制流电路图 四、实验步骤分别研究制流电路和分压电路的特性。1. 取K值，确定RZ的值。2. 依据K值、RZ值、RZ的最大允许电流，毫安表的量限，确定实验时的最大电流Imax和电源电压E。 （3. 连接电路。4. 移动滑动变阻器的滑动头C，测10组数据，列表记录。5. 作制流电路特性曲线图和分压特性曲线图五、实验数据与结果表示（供参考）【数据处理示例】1. 制流电路特性的研究实验数据表（供参考）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. 分压电路特性的研究实验数据表（供参考）表2.3 （K = 2）R0 = 100RZ = 200Imax = 90mA电压表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电压表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. 部分制流电路、分压电路特性曲线4. 实验结果讨论从图2.1-图2.4不难看出，K = 1时的制流特性曲线和K = 2时的分压特性曲线近似为线性。K = 0.1时的制流特性曲线和K = 0.1时的分压特性曲线显然为非线性的。但是，仍然可以K = 0.1时的制流特性曲线中X 0.5的部分和K = 0.1时的分压特性曲线中X 0.7的部分看作是线性的，还可以作部分地利用，这一点为我们改进电路结构提供什么启发呢？六、课后思考题1 ZX21型电阻箱的示值为9 563.5,试计算它的允许基本误差,它的额定电流值,若示值改为0.8,试计算它的允许基本误差?2以下电路正确吗?若有错误说明原因,并改正之。图2.83从制流和分压特性曲线求出电流值(或电压值)近似为线性变化时,滑线电阻的阻值。思考题参考答案1.答：示值为9563.5，查P112表知a = 0.1，。额定电流值，查P112表知为0.0158A或由公式计算。示值为0.5，查P112表知a = 0.5，2.改正后的电路如下图所示：图2.9 正确的制流电路和分压电路图3.提示：取一阻值范围。七、参考书1 林抒，龚镇雄.普通物理实验M.北京：人民教育出版社，1981.（159162祥）2 曾贻伟，龚德纯等.普通物理实验教程M.北京：北京师范大学出版社，1989.（136138）八、教学过程1. 检查预习情况 验看实验预习报告。2. 开膛白本实验为研究性实验。研究对象是电路中最常用的两种控制单元电路制流电路和分压电路，如收音机上的音量调节电路、直流稳压电源上的输出电压幅度调节电路等。这类单元电路的简化模型见教材133页如图5.2.1直流电路图和135页图5.2.4分压电路图所示。通过改变滑动触头C来实现对负载RZ上的电流或电压的控制。人们总愿望能实现线性控制（如触头C改变X%，相应的电流或电压也改变X%）。但实际上这两种控制电路理论上讲都不是线性的。那么，什么情况下可以近似线性的呢？通过本实验的研究我们可以从中得到结论。3. 重点提示通过预习，同学们已经设计好了实验方案，如明确了实验内容、实验方法步骤，设计了实验电路图、数据表格等。在动手作实验之前，请先作一下估算。（1） 制流电路特性的研究：已测得R0为100，若取K = 0.1，那么RZ 应取值多大？RZ确定后从电阻箱铭牌上查出（或计算）它的最大允许电流是多大？再结合毫安表的量程，实验时的最大电流及电源电压应该如何选择？若取K = 1时又该如何估算与确定电路参数呢？（2）分压电路特性的研究：已测得R0为100，若取K = 2，那么RZ 应取值多大？RZ确定后从电阻箱铭牌上查出（或计算）它的最大允许电流是多大？再看看滑动变阻器的额定电流（特别要注意滑动变阻器的CB段），那么实验时的电源电压应该如何选择？若取K = 0.1时又该如何估算与确定电路参数呢？（3）强调注意人身安全和设备安全，提醒学生检查实验台上设备情况并记录。（4）介绍本实验所用设备的特殊情况（如直流电源的示数问题，电阻箱问题，电表的使用条件，万用表的使用等4. 实验操作 每人一套实验设备，要求独立完成。5. 在实验室完成实验报告。6. 口头报