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分压式电路中滑动变阻器的选择

时间:2019-05-06 16:16:02  作者:admin  来源:变阻器  浏览:107  评论:0
内容摘要:  滑动变阻器是中学电学实验中常用的仪器,是一个能连续改变电阻值的可变电阻,它在电路中用于调控用电器的电流、电压。常用的接法有分压式和限流式两种。在电学实验中,如何把滑动变阻器正确的接入电路是学生感到非常棘手的问题之一,也是实验成功与否的一个重要因素。  限流式如上图(a)所示,...

  滑动变阻器是中学电学实验中常用的仪器, 是一个能连续改变电阻值的可变电阻,它在电路中用于调控用电器的电流、电压。常用的接法有分压式和限流式两种。在电学实验中,如何把滑动变阻器正确的接入电路是学生感到非常棘手的问题之一,也是实验成功与否的一个重要因素。

分压式电路中滑动变阻器的选择

  限流式如上图(a)所示,待测电阻Rx与滑动变阻器Rp的左边部分电阻串联,右边部分被短路不起作用。当滑动变阻器的滑动头P从右端向左移动过程,滑动变阻器电阻逐渐减小,电路中的电流逐渐增大,滑动变阻器起到控制电路电流作用。学生往往根据串联分压的知识容易误认为分压式。为了实验安全,在实验开始时应使滑动变阻器连入电路的电阻最大,通常做法是,在合上开关前,滑片P应在b端,这样就可以使滑动变阻器所使用的阻值最大,而待测电阻的电压和电流均为最小。在进行电路实物连接时,应该用一根导线连接滑动变阻器滑杠的一端,另一根导线连接滑动变阻器电阻线圈的一端(即一上一下)。

  分压式如上图(b)所示,待测电阻Rx与滑动变阻器Rp的左边部分电阻并联后再与右边部分串联。因为待测电阻Rx与滑动变阻器Rp左边电阻并联,则待测电阻Rx与滑动变阻器Rp左边电阻两端的电压相等,通过改变滑动变阻器滑片P的位置就可以改变待测电阻Rx两端电压,实现调节电压目的。学生往往根据并联分流的知识容易误认为限流式。为了实验安全,在合上开关前,滑片P应在最左边(a端),这样可以使待测电阻Rx上的电压和电流均为零。在进行电路实物连接时,用一根导线连接滑动变阻器滑杠的一端,另外两根导线连接滑动变阻器电阻线圈的两端(即一上二下)。

  设电源的电动势为E,内阻不计。在限流式连接中,待测电阻Rx上的电压调节范围为RxE/(Rx+ Rp)-E(Rp为滑动变阻器的最大阻值)。在分压式连接中,Rx上的电压调节范围为0-E。可见分压式连接中电压调节范围比限流式大。

  设电源的电动势为E,内阻不计。在限流式连接中,流过待测电阻Rx上的电流调节范围为E/(Rx+ Rp)-E/ Rx。在分压式连接中,流过Rx的电流调节范围为0-E/ Rx。可见分压式连接中电流调节范围比限流式大。

  从上面两点可以看出:限流电路的调节范围与Rp有关。在电源电压E和待测电阻的电阻Rx一定时,Rp越大,用电器上电压和电流的调节范围也越大;当Rp比Rx小得多时,用电器上的电压和电流的调节范围都很小。而分压式接法的电压和电流的调节范围与滑动变阻器Rp无关。

  3.电路消耗的功率不同在分压式连接中,干路电流大,电源消耗电功率大。而在限流式连接中,干路电流小,电源消耗电功率小。

  滑动变阻器的两种接法都能控制调解负载的电流和电压,但是在相同条件下调解效果不同,实际应用中要根据具体情况恰当地选择限流接法和分压式接法。

  1.通常情况下(满足安全条件)由于限流式电路能节约能源,电路结构简单,因此应优先选择限流式接法(以提高电路效率)。

  2.为了便于调解,在待测电阻的阻值Rx小于变阻器总电阻或相差不多,且电压电流变化不要求从零开始调,可采用限流法3.为了便于调解,在待测电阻的阻值Rx远大于变阻器的总电阻的情况下应选择分压式4.在下列情况下必须采用分压式:

  4.1当滑动变阻器总电阻小于被测电阻时,且要求测量的电压或电流变化范围较大

  综上所述,可以简记为:零起必分(压),滑小必分(压);滑大可限(流),但烧表必分。

  1、首先保证仪器安全,即滑动变阻器在电路中不被损坏。例如:要描绘某电学元件(最大电流不超过6mA,最大电压不超过7V)的伏安特性曲线,设计电路如图,图中定值电阻R为1K,用于限流;电流表量程为10mA,内阻约为5;电压表(未画出)量程为10V,内阻约为10K;电源电动势E为12V,内阻不计。(1)实验时有两个滑动变阻器可供选择:a:阻值0到200,额定电流A30、B:阻值0到20,额定电流A5.0。本实验应选的滑动变阻器是 (填“a”或“b”)

分压式电路中滑动变阻器的选择

  解析:在该题中,若选择滑动变阻器b(阻值0-200,额定电流A5.0)时,电路中的最小电流是:A16.02012,显然AA5.06,滑动变阻器将被烧坏。要保证滑动变阻器不被烧坏,只能选择滑动变阻器a(阻值0-200,额定电流A3.0)。

  2、其次所设计的电路应能够达到实验的目的,即多测量几组数据,要达到这个要求,滑动变阻器相比待测量电阻越小越好。

  例如:在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”的实验中,除有-标有“6V,1.5W”的小灯泡、导线和开关外,还有:

  实验要求小灯泡两端的电压从零开始变化并能多测几次.滑动变阻器应选用(用序号表示)

分压式电路中滑动变阻器的选择

  解析:由于实验要求小灯泡两端的电压从零开始变化并能多测几次,则滑动变阻器应该是分压式接法,滑动变阻器相比待测量电阻越小越好,因而应选择滑动变阻器E(0~10,2A)。

  分压式接法中,在保证仪器安全的前提下,为什么选择滑动变阻器阻值越小越好。例如:如图甲所示为分压式电路图,已知电源电动势为E,内阻不计,变阻器总电阻为Rp。闭合开关S后,负载电阻RL两端的电压U随变阻器a端至滑动触头间的电阻Rx的变化而变化。关于负载电阻两端的电压U随RX变化的关系式为:

分压式电路中滑动变阻器的选择

  由图可知,对于不同的RL值,调节滑动触头时负载电阻两端的电压变化规律不同。当负载电阻RL越小于变阻器电阻Rp时,负载电阻两端的电压U随RX的变化而更迅速变化;当负载电阻RL越大于变阻器电阻Rp时,负载电阻两端的电压U随RX的变化而更加平稳变化,从而可获得更多的实验数据。显然在分压式接法中,在保证仪器安全的前提下,滑动变阻器阻值相比负载电阻阻值越小越好。


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