限流和分壓電路的選取.

1、限流和分壓電路的選取在測量待測電阻以及電學(xué)實驗的創(chuàng)新設(shè)計類問題中，常常涉及到滑動變阻器的分壓式或限流式接法，這類問題常常困繞著老師們的教與學(xué)生們的學(xué)。筆者在此問題上有一點粗淺的認識，現(xiàn)提出來與同仁、專家們商榷。RX圖 2圖 1一、兩種接法1、限流式如圖 1 所示的電流中變阻器起限流作用，待測電阻Rx 的電壓可調(diào)范圍為Rx （電源內(nèi)阻不Rx R計）。在合上開關(guān)前要使變阻器所使用的阻值最大，因此，在閉合開關(guān)s 前一定要檢查滑動觸頭p 是否在B 端。2、分壓式如圖 2 所示的電路中變壓器起分壓作用，待測電阻Rx 的電壓可調(diào)范圍為0 （電源內(nèi)阻不計），顯然比限流時電壓調(diào)節(jié)范圍大。在合上開關(guān) s 前滑動

2、觸頭 p 應(yīng)在 A 端，此時對 Rx 的輸出電壓為 0，滑動觸頭p 向 B 滑動過程，使待測電阻Rx 的電壓、電流從最小開始變化。限流和分壓電路的選取，總的來說，應(yīng)從測量的要求和電路的調(diào)節(jié)兩個方面考慮。二、測量要求若題目中明確要求電壓從0 開始測量，電路的連接一定用分壓式。例 1：（ 1999 廣東卷）用圖3 中所給的實驗器材測量一個“12V ，5W ”的小燈泡在不同電壓下的功率，其中電流表有 3A 、0.6A兩檔，內(nèi)阻可忽略，電壓表有15V 、 3V 兩檔，內(nèi)阻很大。測量時要求加在燈泡兩端的電壓可連續(xù)地從 0V調(diào)到 12V 。按要求在實物圖上連線（其中部分線路已連好）。其次測量時電流表的指針

3、位置如下圖（b）所示，其讀數(shù)為A圖 4分析 ：對于“ 12V 、5W ”的小燈泡其額定電流大約是I=5 0.6A ，故安培表的量程圖 312應(yīng)選 0 0.6A 。根據(jù)測量要求，電壓連續(xù)地從 0V 調(diào)到 12V ，應(yīng)接成分壓電路，而不應(yīng)接限流電路。又因為電流表內(nèi)阻可忽略，電壓表內(nèi)阻很大，對電路無影響，電流表內(nèi)接或外接都可以。答案：如圖4 所示 0.36A （或 0.360）解法指導(dǎo)實物連接圖的畫法，要先畫出原理圖， 其中涉及的電學(xué)元件按實物圖位置排放，便于實物連接。三、調(diào)節(jié)要求1、分壓式接法選用小阻值滑動變阻器如圖 5 為安培表外接法分壓式連接圖。能否將滑動變阻器用作分壓式，關(guān)鍵是待測電路部分是

4、否較大影響分壓電路的分壓作用。外電路可看作由左右兩部分組成的，左部分電路為待測部分，阻值等效為RX 與滑動變阻器 RAP 的并聯(lián)。根據(jù)并聯(lián)知識可知，并聯(lián)后的總阻值比最小的還小。若滑動變阻器遠小于待測電阻RX，則 RX與RAP并聯(lián)部分接近 RAP 。此種情況已充分說明，主導(dǎo)因素仍取決于RAP 部分，故滑動變阻器起到了較好的分壓作用。通過調(diào)整 P 達到了大幅度調(diào)節(jié) RX 上電壓的作用。例 2：為了測定一個“6.3V 、 1W ”的小電珠在額定電壓下較準確的電阻值，可供選擇的器材有：A. 電流表（ 0 3A ，內(nèi)阻約 0.04 ）B. 毫安表（ 0 300mA ，內(nèi)阻約 4 ）C.電壓表（ 0 10

5、V ，內(nèi)阻 10K ）D. 電壓表（ 0 3V ，內(nèi)阻 10K ）E.電源（額定電壓6V ，最大允許電流2A ）F.電源（額定電壓9V ，最大允許電流1A ）G.可變電阻（阻值范圍0 10 ，額定電流1A ）H. 可變電阻（阻值范圍0 50 ，額定功率0.5W ）I.導(dǎo)線若干根，電鍵一個。為使測量安全和盡可能準確，應(yīng)選用的器材是。（用字母代號填寫）圖 6在右邊虛線框內(nèi)畫出電路圖，并把圖6 所示實物圖用線連接起來。分析 ：表及內(nèi)外解法的選取小電珠的額定電流I額=P=1 A 0.16A=16mA 300mA ，電流表應(yīng)選 B。U 額 =6.3V 10V ，電壓表選 C，U6.3電源選 F。 R珠

6、=U 26.32 40比 10K 小得多，僅比毫安表內(nèi)阻大10 倍，P1故選用安培表外接法。滑動變阻器及連接方法的選取將可變電阻 H 接到電源兩端，其上電流大若致為I= 9A=0.18A ，而 H 的額定電流500.51A ，故從安全性上考慮不宜選用H 。I H =0.1A 0.18A ，而 G 的額定電流為50由于 40是可變電阻 G 的中值的 8 倍，故選用分壓式連接方式。若使用限流式，則在燈泡額定電壓下，10A ，具體操作時 I 額 0.16A 應(yīng)體現(xiàn)在安培表上， 故滑動變I 額 =63阻器此時大約分壓為 U 滑 =9V 6.3V=2.7V 。故此時滑動變阻器調(diào)節(jié)的阻值 R=2.7 17

7、 10 ，因此 G 不可能用限流法， 必須使10用分壓式。63答案 ： BCFGI ；電路圖如圖 7 所示，實物連接如圖8 所示解法指導(dǎo)本題的關(guān)鍵是在“額定電壓下”較準確測量這一要求使得變阻器 G 無法使用限流式，一般來說，若待測電阻比滑動變阻器阻值大得多時，一般采用分壓式。圖 82、限流式接法對應(yīng)滑動變阻器阻值較大RX ，則左半邊電路的并聯(lián)值，比待測電阻RX 還小，如圖 5 所示，若滑動變阻器阻值遠大于待測電阻但接近 RX ，RPB 與左半邊并聯(lián)值相比阻值很大，電壓主要分配在RPB 上。由于左半邊起主導(dǎo)作用的是RX ，而不是 RAP 。故移動滑片P，使 RX 上的電壓變化幅度很小，不便于調(diào)節(jié)

8、。這種情況要用限流接法。例 3：用伏安法測量某電阻RX 的阻值，現(xiàn)有實驗器材如下：A. 待測電阻 RX ：范圍在 5 8 ，額定功率 1WB. 電流表 A 1：量程 0 0.6A （內(nèi)阻 0.2）C.電流表 A 2：量程 0 3A （內(nèi)阻 0.05 ）D. 電壓表 V 1：量程 0 0.6A （內(nèi)阻3K）E.電流表 V 1：量程 0 0.6A （內(nèi)阻15 ）F.滑動變阻器 R：0 100圖 9G.蓄電池：電動勢 12VH. 導(dǎo)線，電鍵 .為了較準確的測量，并保證器材安全，電流表應(yīng)選，電壓表應(yīng)選，并畫出電路圖。分析 ：該題既要選擇線路結(jié)構(gòu)，又要選擇儀器。先確定測量電路，額定電壓U m=PRx8V

9、 2.8V ，應(yīng)選電壓表 V 1。額定電流 Im=P1 A 0.45A ，應(yīng)選電流表A1，由RA RV24.5 Rx 知，應(yīng)選Rx5外接法。再確定控制電路，由 R=100 10Rx 知，應(yīng)選擇限流式電路，其電路圖如圖9 所示。解法指導(dǎo)“分析”中計算 I m、 U m 都是最大值，因此代入測電阻Rx 時要注意 5 和 8 的使用，不宜一味使用同一個數(shù)據(jù)。四、兩種接法選取的總的指導(dǎo)思想及選材原則1、一般情況要考慮限流式限流式電路連接簡易， 且電路操作方便， 其電源內(nèi)耗少。 由于分壓式的滑動變阻器的阻值一般都較小，故干路電流強度大，電源的內(nèi)耗也大。限流式滑動變阻器的阻值一般較大，故干路的電流強度小，

10、電源內(nèi)耗相對小。從能量損失的角度看，實際電路的選取，應(yīng)優(yōu)先考慮限流式。但有特殊要求（明確要求電壓從0 開始測量）和特殊情況下，必須選擇分壓式連接方式。2、選取器材的三條原則（ 1）安全性原則安全性要求選用的實驗器件要能保證實驗的正常運行。比如，線路中的限流電阻必須滿足要求，確保電流不能超過允許值；通過電流表的電流或加在電壓表上的電壓均不能超過它們的量程；通過電源、滑動變阻器的電流不能超過額定值。所有器件都必須符合實驗要求。 .準確性原則要求誤差盡量小，精度盡量高。比如實驗原理不考慮電源和電流表的內(nèi)阻及電壓表的分流作用，就必須選用內(nèi)阻小的電流表及內(nèi)阻大的電壓表； 電流表、 電壓表在使用時， 要盡可能地選用使指針接近滿刻度量程，這樣可以減小讀數(shù)的誤差， 使用歐姆表時， 宜選用指針在中間刻度附近的倍率檔位， 因為高阻值區(qū)刻度密，電阻不易讀準，誤差