单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,电磁学实验,制流电路与分压电路,电磁学实验制流电路与分压电路,1,一个电路可以分为电源、控制和测量三个部分。测量电路是先根据实验要求而确定好的，根据测量的要求，负载的电流值I和电压值U在一定范围内变化。控制电路的任务就是控制负载的,电流,和,电压,，使其数值和范围达到预定的要求常用的是,制流电路和分压电路,。控制元件主要使用滑线变阻器或电阻箱.,。,实验简介,一个电路可以分为电源、控制和测量三个部分。测量电路是,2,1、了解基本仪器的性能和使用方法；,2、掌握制流电路与分压两种电路的连接方法、性能和特点；,3、熟悉电磁学实验的操作规程和安全知识。,实 验 目 的,1、了解基本仪器的性能和使用方法；实 验 目 的,3,图 1,图 2,图 3,伏 特 表,毫安表,图 1,图 2,图 1 图 2 图 3 伏,4,零点调整螺丝,标度盘,极掌,永久磁铁,游丝,指针,10,8,6,4,2,0,线圈,通电线圈在磁场中受力后发生偏转，电磁感应定律,磁电式电表的工作原理,图 4,零点调整螺丝标度盘极掌永久磁铁游丝指针1086420线圈通电,5,N,S,M,I,电磁驱动力矩，M,D,弹性扭转力矩，通电指针静止时，,M,I,+,M,D,=0,与,I,成正比，所以电表刻度是均匀的,图 5,N S MI电磁驱动力矩，MD弹性扭转力矩，通电指针静止时，,6,1.直流电压表,直流电压表是用来测量直流电路中两点之间电压的。根据电压大小的不同，可分为毫伏表（mV）和伏特表（V）等。电压表是将表头串联一个适当大的降压电阻而构成的，如图6所示，它的主要规格是：,1）量程：即指针偏转满度时的电压值。例如伏特表量程为07.5V15V30V，第一个量程在加上7.5伏电压时偏转满度，第二、三个量程在加上15伏、30伏电压时偏转满度。,2）内阻：即电表两端的电阻，同一伏特表不同量程内阻不同。例如07.5V15V30V伏特表，它的三个量程内阻分别为1500，3000，6000，,但因为各量程的每伏欧姆数都是200V,，所以伏特表内阻一般用V统一表示，可用下式计算某量程的内阻。,R,P,图 7,R,P,图 6,G,G,内阻量程每伏欧姆数,1.直流电压表RP图 7RP图 6GG内阻量程每伏欧姆数,7,2.直流电流表,直流电流表是用来测量直流电路中的电流的。根据电流大小的不同，可分为安培表（A）、毫安表（mA）和微安表（A），电流表是在表头的两端并联一个适当的分流电阻而构成的，如图7所示。它的主要规格是：,1）量程：,即指针偏转满度时的电流值，安培表和毫安表一般都是多量程的。,2）内阻：,一般安培表的内阻在0.1以下。毫安表、微安表的内阻可从100200到10002000。,3使用直流电流表和电压表应注意,1）电表的连接及正负极：,直流电流表应串联在待测电路中，并且必须使电流从电流表的“”极流入，从“”极流出。直流电压表应并联在待测电路中，并应使电压表的“”极接高电位端，“”极接低电位端。,制流电路与分压电路课件,8,2）电表的零点调节：,使用电表之前，应先检查电表的指针是否指零，如不指零，应小心调节电表面板上的零点调节螺丝，使指针指零,。,3）电表的量程：,实验时应根据被测电流或电压的大小，选择合适的量程。如果量程选得太大，则指针偏转太小，会使测量误差太大。量程选得太小，则过大的电流或电压会使电表损坏。在不知道测量值范围的情况下，应先试用最大量程，根据指针偏转的情况再改用合适的量程。,。,4）视差问题：,读数时应使视线垂直于电表的刻度盘，以免产生视差。级别较高的电表，在刻度线旁边装有平面反射镜。读数时，应使指针和它在平面镜中的象相重合。,。,2）电表的零点调节：使用电表之前，应先检查电表的指针是否指零,9,4.电表误差,1）测量误差:,电表测量产生的误差主要有两类：,仪器误差,：由于电表结构和制作上的不完善所引起，例如轴承摩擦，分度不准，刻度尺划的不精密，游丝的变质等原因的影响，使得电表的指示与其值有误差。,附加误差：,这是由于外界因素的变动对仪表读数产生影响而造成的。外界因素指的是温度、电场、磁场等。,当电表在正常情况下（符合仪表说明书上所要求的工作条件）运用时，不会有附加误差，,因而测量误差可只考虑仪器误差。,。,2）电表的测量误差与电表等级的关系,各种电表根据仪器误差的大小共分为七个等级，即0.1，0.2，0.5，1.0，1.5，2.5，5.0。根据仪表的级数可以确定电表的仪器误差。,。,4.电表误差2）电表的测量误差与电表等级的关系,10,磁电式电表（V、I）:作为仪器误差。式中,为电表的级别，X,max,为电表的上限（选择用测量档的量程）,。,例2：一个0.5级，3V量程的电压表，测量值分别为2.8V、,2.0V时，测量的电表的仪器误差和相对误差分别是多少？,解：其由仪器精度限制引起的仪器误差,仪,为：,%,75,.,0,%,100,0,.,2,015,.,0,%,100,%,54,.,0,%,100,8,.,2,015,.,0,%,100,2,2,1,1,=,=,D,仪,=,=,=,D,仪,=,V,X,E,V,X,E,同一块电表不同的量程，级别相同，但选择不同的量程，仪器误差不同。一旦选择好量程后测量值越接近量程，测量误差越小。,磁电式电表（V、I）:,11,AC或,交流电压,或,仪器竖直放置,DC或-,直流电压,60,仪器与水平面倾斜6,0,放置,G,电流表或检流计,级防外磁场,A,安培表,绝缘强度试验电压为2KV,V,伏特表,磁电式电表,或,仪器水平放置,磁电整流式电表,0.5,电表准确度等级,公共端钮（多量程仪表）,5.电表符号,AC或交流电压或仪器竖直放置DC或-直流电压60仪,12,直流多值电阻箱,直流多值电阻箱,13,1,0,2,3,4,5,6,7,8,9,1,0,2,3,4,5,6,7,8,9,1,0,2,3,4,5,6,7,8,9,1,0,2,3,4,5,6,7,8,9,1,0,2,3,4,5,6,7,8,9,1,0,2,3,4,5,6,7,8,9,99999.9,9.9,0.9,0,10000,1000,10,100,0.1,1,图1（,a,）,六旋钮电阻箱,待测电阻值=？,102345678910234567891023456789,14,图1（,b,）,图1（b）待测电阻值=？,如若图1（b）接“0”和“0.9,”,，待测电阻值=？,10000,9,8,7,6,5,4,3,2,1,0,0.9,99999.9,9.9,0,1000,100,10,1,0.1,9,8,7,6,5,4,3,2,1,0,9,8,7,6,5,4,3,2,1,0,9,8,7,6,5,4,3,2,1,0,9,8,7,6,5,4,3,2,1,0,9,8,7,6,5,4,3,2,1,0,图1（b）图1（b）待测电阻值=？如若图1（b）接“0”和“,15,电阻箱的规格是：,1）总电阻：,即最大电阻，如图1所示的电阻箱总电阻为99999.9。,。,2）额定功率：指电阻箱每个电阻的功率额定值，一般电阻箱的额定功率为0.25W，可以由它计算额定电流，例如用100档的电阻时，允许的电流为 。,旋钮倍率,0.1,1,10,100,1000,10000,容许负载电流(安),1.5,0.5,0.15,0.05,0.015,0.005,3）电阻箱的等级：,电阻箱根据其误差的大小分为若干个准确等级，一般分为0.02，0.05，0.1，0.2等，它表示电阻值相对误差的百分数。例如0.1级，当电阻为87654.3时，其误差为87654.30.187.7。即误差公式为R,X,=R,X,%,(,电表级别）。,。,电阻箱的规格是：0.11101001000100,16,如使用电阻小于10时，可选09.9两接线柱，这种接法可避免电阻箱其余部分的接触电阻对使用的影响，,不同级别的电阻箱，规定允许的接触电阻标准亦不同。例如0.1级规定每个旋钮的接触电阻不得大于0.002，,在电阻较大时，它带来的误差微不足道，但在电阻值较小时，这部分误差却很可观。,。,例如：当电阻小于10时，用0和9.9接头可使电流只经过1、0.1这两个旋钮，即把接触电阻限制在20.0020.004以下；当电阻小于1时，用0和0.9接头可使电流只经过0.1这个旋钮，接触电阻就小于0.002，如用0和9.9接头，则接触电阻就为20.0020.004。标称误差和接触电阻误差之和就是电阻箱的误 差,。,如使用电阻小于10时，可选09.9两接线柱，,17,A,D,C,B,A,D,C,B,A,D,C,B,A,D,C,B,滑线变阻器实物图,滑线变阻器电路图,以上是滑线变阻器作为电路中限流的三种接法。,A,D,C,B,滑线变阻器在电路中起分压作用,ADCBADCBADCBADCB滑线变阻器实物图滑线变阻器电,18,1.制流电路：,制流电路,电流,：,实验原理,制流电路特性曲线图,当C滑至A点R,AC,=0,，负载处Umax=,E,；,当C滑至B点R,AC,=R,0,，,，,电压调节范围：,相应电流变化范围：,负载R,Z,中的电流为：,1.制流电路：制流电路电流：实验原理 制流电路特性,19,制流电路的特点：,1.K 越大，电流 I 调节范围越小；,2.K1时,I-X,图线的线性较好；,3.K越小,X 0时,电流变化很大细调程差；,4.不管R,0,大小，负载 R,Z,上电流都不为零。,制流电路的电流改变是靠滑线电阻的移动来改变的，最少位移是一圈，因此一圈R,0,的大小决定了电流最小改变量,I,因为,对,R,AC,微分有,N为变阻器总圈数。当要求Imin变化更小时，如若R,0,不变则变阻器线圈变粗，N变太大，体积大。此时，可用二级制流电路,制流电路的特点：1.K 越大，电流 I 调节范围越小；因为,20,制流电路实物连接图,二级 制流电路测量电路。注意检查无误后方可合上开关,制流电路实物连接图 二级 制流电路测量电路。注意检,21,电流：0,电压变化范围:0E,2.分压电路：,当滑头在任意位置时，A、C两端的分值电压为：,式中,分压电路,电流：0 电压变化范围:0E2.分压电路：当滑头在任意,22,1.不管R,0,大小，电压调节范围,0 E；,2.K越小,电压调节越不均匀；,3.K越大,电压调节越均匀；取K=2,就可认为调节已达均匀；,分压电路的特点,分压电路,当 K,1时(即R,Z,R,0,),对上式微分得,滑动头改变一圈位置所改变的最小电压量。,当滑动一圈仍然不能满足最小需求，可以采用二级分压电路。,1.不管R0大小，电压调节范围 分压电路的特点分压电路当 K,23,分压电路实物连接图,分压电路实物连接图,24,分压电路与直流电路的差别与选择,使用同一变阻器，分压电路消耗的电能比直流电,路要大。反之，当负载电阻较小，功耗较大，调节范,围不大的情况下，则选择直流电路，如若一级电路达,不到细条要求，可以采用二级制流或分压电路。,二级分压电路,二级制流电路,分压电路与直流电路的差别与选择 使用同一变阻器，分压,25,一.制流电路,：,1.按图1，要求K=0.1和1，取R,0,=1100,，根据 R,Z,的最大,允许电流，确定电源电压E？,2.移动变阻器滑头端C，由B端逐渐移到A端,观察电流表,的变化，微调电源电压，使得C端移动到A端时，电流表,满程（即R,0,=0）。,3.将滑动端C,由A端逐渐向B移动，每移动全长的1/5记录,一次电流的值。,实 验内容 步 骤,一.制流电路：实 验内容 步 骤,26,二.分压电路,：,1.按图2，要求K=0.1和1，取R,0,=1100,，取电源电压E=10V；,2.变阻器滑头端C，由A端逐渐移到B端,观察电压表的变化，,微调电源电压，使得C端移动到B端时，电压表满程（即R,0,=R,Z,）。,3.将滑动端C,由B端逐渐向A移动，每移动全长的1/5记录一次,电压的值。,为了获得均匀调节的输出分压，滑线变阻器的规格将如何选择？,二级