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积分和电流电压转换电路实验报告
实验日期姓名:老师评定实验题目： 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。 实验原理： 1.制流电路 电路如图1所示，图中E为直流电源；R0为滑线变阻箱，RZ 为负载；K 为电源开关。它是将滑线变阻器的滑动头C 和任一固定端串联在电路中，作为一个可变电阻，移动滑动头的位置可以连续改变AC之间的电阻RAC，从而改变整个电路的电流I， E (1) RZ?RAC E 当C滑至A点RAC?0,Imax?，负载处Umax?E； RZ EE 当C滑至B点RAC?R0，Imin?，Umin?RZ RZ?R0RZ?R0 RZ 电压调节范围：E?E R0?RZ EE 相应的电流变化为? R0?RZRZ 一般情况下负载RZ中的电流为 ER0IKE I???max，(2) RZRACRZ?RACK?X?R0R0RR 式中K?Z,X?AC. R0R0 I? 图1 图2 图2表示不同K值的制流特性曲线，从曲线可以清楚地看到制流电路有以下几个特点： K越大电流调节范围越小；K?1时调节的线性较好；K较小时，X接近O时电流变化很大，细调程度较差；不论R0大小如何，负载上通过的电流都不可能为零。 细调范围的确定：制流电路的电流是靠滑线电阻滑动端位置移动来改变的，最少位移是一圈，因此一圈电阻的大小就决定了电流的最小改变量。因为I?对RAC微分 E ， RAC?RZ ?I? ?I?E ???RAC，?RACRAC?RZ2 1 图3 ?I min I2I2R0???R0??，(3)EEN 2 式中N为变阻器总圈数。从上式可见，当电路中的E,RZ,R0确定后，ΔI与I成正比，故电流越大，则细调越困难，假如负载的电流在最大时能满足细调要求，而小电流时也能满足要求，这就要使?I max 变小，而R0不能太小， 否则会影响电流的调节范围，所以只能使N变大，由于N大而使 变阻器体积变得很大，故N又不能增得太多，因此经常再串一变阻器，采用二级制流，如图3所示，其中R10阻值大，作粗调用，R20阻值小作细调用，一般R20取R10，但R10,R20的额定电流必须大于电路中的最大电流。2.分压电路 分压电路如图4所示，滑线变阻器两个固定端A、B与电源E相接，负载RZ接滑动端C和固定端A上，当滑动头C由A端滑至B端，负载上电压由O变至E，调节的范围与变阻器的阻值无关。当滑动头C在任一位置时，AC两端的分压值U为由实验可得不同K值的分压特性曲线，如图5所示。 图 4 U ERz?RAC ?RBC RZ?RAC ? RZ?RACK?RACE ?(4) RZ?RACRZ?RBCX 式中R0?RAC?RBC,K? RRZ ,K?ACR0R0 从曲线可以清楚看出分压电路有如下几个特点： 不论R0的大小，负载RZ的电压调节范围均可从0?E；K越小电压调节不均匀； K越大电压调节越均匀，因此要电压U在0到Umax整个范围内均匀变化，则取K?1比较合适，实际K=2那条线可近似作为直线，故取R0? 图 5 RZ 即可认为电压调节已达到一般均匀的要求了。当K??1时即RZ??R0略去2 RZRZ?EU2 分母项中的RZ，近似有U?E，经微分可得：?U???RBC??RBC2 RBCR?ERBCZ 最小的分压量即滑动头改变一圈位置所改变的电压量，所以 RU2U2 ?Umin??R0??0(5) RZ?ERZ?EN 式中N为变阻器总圈数，RZ越小调节越不均匀。 当K》1时，略去式中的RBC?X，近似有U? RAC E，对上式微分得R0 ?U? E ?RAC，细调最小的分压值莫过于一圈对应的分压值，所以R0 ??U?min?E?R0?E(6) R0N 从上式可知，当变阻器选定后E,R0,N均为定值，故当K》1时??U?min 为一个常数，它表示在整个调节范围内调节的精细程度处处一样。从调节的均匀度考虑，R0越小越好，但R0上的功耗也将变大，因此还要考虑到功耗不能太大，则R0不宜取得过小，取R0? RZ 即可兼顾两者的要求。与此同时应注2 2 图6 意流过变阻器的总电流不能超过它的额定值。 若一般分压不能达到细调要求可 以如图6将两个电阻R10和R20串联进行
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