1、图 3限流电路和分压电路1. 限流和分压接法的比较（1）限流电路： 如图 2 所示，实际上滑动变阻器的右边部分并没有电流流过。该电路的特点是：在电源电压不变的情况下，R 用 两端的电压调节范围：UU 用 UR 用 /（R 0+R 用 ） ，电流调节范围： U/R 用 I用 U/（R 0+R 用 ） 。即电压和电流不能调至零，因此调节范围较小。要使限流电路的电压和电流调节范围变大，可适当增大 R0。另外，使用该电路时，在接通电前，R 0 应调到最大。（2）分压电路： 如图 3 所示，实质上滑动变阻器的左边部分与 R用 并联后再与滑动变阻器的右边串联。注意滑动变阻器的两端都有电流流过，且不相同。该
2、电路的特点是：在电源电压不变的情况下，R 用 两端的电压调节范围为 UU 用 0，即电压可调到零，电压调节范围大。电流调节范围为 E/R 用 I 用 0。使用分压电路，在当 R0R0，则只能采用分压电路 .例 6、用伏安法测量一个定值电阻的器材规格如下：待测电阻 Rx（约 100 ）;直流电流表（量程 010 mA、内阻 50 ）;直流电压表（量程 03 V、内阻 5 k）;直流电源（输出电压4 V、内阻不计） ；滑动变阻器（015 、允许最大电流 1 A） ；开关 1 个，导线若干.根据器材的规格和实验要求画出实验电路图.用伏安法测量电阻有两种连接方式，即电流表的内接法和外接法，由于 Rx
3、，故电流表应采用外接法 .在控制电路中，若采用变阻器的限流接法，当滑动变阻器阻值调至最大，通过负载的电流最小， Imin=24 mA10 mA,此时电流仍超过电流表的量程，故滑动变阻器必须采用分压接法.当负载电阻的阻值 小于变阻器总电阻 R 或相差不多时，若两种电路都可以对负载的电流和电压有明显的调节，或两种电路都满足实验要求，且电压、电流变化不要求从零调起，则多采用限流式接法，这样的接法电源负担轻，能耗小。例 4. 在一次实验中需要较准确地测量某一个金属丝的电阻，已知金属丝的电阻 ，约为 ；电流表量程 3A，内电阻约 ；电压表量程 3V，内电阻约 ；电源电动势 6V；滑动变阻器 R 的总电阻
4、 ，额定电流 。试画出测量金属丝电阻的电路图。分析：电源电动势为 ，流过金属丝的电流约可采用限流接法，电路如图 6 所示。图 6组成可调分压电路目的1掌握将滑动变阻器接成分压电路的方法，认识其原理和用途。2学习使用多用电表的直流电压档。器材滑动变阻器(标称规格(50，1.5A)、小灯泡( 标称规格 6.3V0.15A)、多用电表、电池组( 电压约 6 伏)、开关、导线。原理和方法如图 6 所示，将电阻 R1与 R2串联后接到电压为 U 的电源上，就构成一个固定分压电路。由于 P、b 两点间的电压UR221， 因 此 ， 若 和 都 保 持 不 变 ， 则 随 的URUR12变小而变小。若用另一
5、个电阻 Rf作为负载(用电器) 并联接在 P、b 两点，那么加在负载 Rf上的电压也将随 R2的减小而减小。根据欧姆定律 ，由于 Rf的并入使 P、b 间原有电阻 R2变小，因此用上式计算 U2时，应将式中的 R2用 Rf与 R2并联的等效电阻代替，得到的 U2叫做分压电路的输出电压。在实际应用中，若用更换电阻 R2来改变输出电压很不方便，于是用一个滑动变阻器代替 R1和 R2，如图 6 所示。滑动点 P 将变阻器 R 分为 R1和 R2两部分，负载 Rf与 P、b 间这部分电阻 R2并联。如上所述，在 U不变时，当 P 由 a 端向 b 端滑动时，输出电压就逐渐减小，反之，输出电压就增大，这
6、样，变阻器就作为一个可调分压器。本实验学习用多用电表测电压。J0411 型多用电表的正面如图 7 所示，当选择开关指向写有符号“V”的各档位时，它就是一个直流电压表，字母下的小横线表示直流，有些多用电表上用“DC”表示。红黑两色表笔要分别接在标有“+”“”的插口中，测量直流电压时应让红笔与电位高的一点接触，黑笔与电位低的一点接触。本实验将选择开关旋到直流 10 伏档，读数时应从盘上第二排刻度线(它有 50 个分度，分度值为 0.2 伏，最右端为 10 伏) 中读出，本实验不做精密测量，估读 12 分度即可，如指针在图示位置读数为 3.l 伏。实验电路如图 8 所示。实物接线如图 9 所示，注意
7、，变阻器采用三端接法(即三个接线柱均要用上)。此电路的规范接线顺序是：先用导线 1、2、3 把变阻器上的两端(即固定端 )接线柱 a、b 分别连接电源两极，其中 a 端是通过开关 S 接正极的。再用导线 4、5 把一个固定端 b 和滑动端 P 连接负载( 小灯泡 H)的两端。注意，此时导线 5 不要接到 P 上而应与接线柱 c 和 d 连接。b 端既接电源又接负载，叫做公共端，习惯上公共端接电源负极。最后用导线 6、7 将电压表与负载并联。通电(即合开关 S)前，必须将滑动片 P 预置在靠近公共端 b 的地方，使分压器输出的电压很小，起保护负载的作用。通电后，将 P 向 a 端缓慢滑动，观察灯
8、的亮度和电压表的示值各怎样变化，P 到 a 端时输出电压是否最大。再将 P 向 b 端滑动，看又如何变化，P 到 b 端时输出电压是否为零。从而认清这种分压电路的特点是，输出电压能在零和电源电压值之间做大范围的变化。今后许多实验中都要用这种方法对电路实行调控。图 10 所示的电路中，变阻器采用两端接法，只从 a、P 接出导线，b 端“悬空”，负载( 灯 H)与 P、a 间这部分电阻 ”串联，这种电路叫制流电路。当 P 向 b 端滑动时，负载中通过的电流减小，但不能减至零。你可以用所给器材按图 10 连接电路做实验，与分压电路对比。想一想：“分压电路是将负载与滑动变阻器并联”这种说法对吗？为什么
9、？注意，做电学实验时，要遵守电学实验的基本操作规则：一、使用前先检查电表的指针是否对准刻度的零点，若未对准，则用螺丝刀旋动“机械零点调节螺丝”来校正。二、接线时，开关 S 要断开。三、接线时，按回路连线。四、电路接好后，应点接一下电源开关，短暂地试通电，看到没有不正常的现象发生，才可以持续通电进行观测。根据欧姆定律：U=I*R，I=U/R。在此电路中有电流 I=Ui/(R1+R2),而输出电压 Uo 是电阻 R2 上的分压，易知：Uo=I*R2=Ui*R2/(R1+R2),上面给出公式表达容易让人误解，不应该写为Uo（R2/R1+R2)*Ui ，而应该是 Uo=（R2/ （R1+R2 ）)*U
10、i ，也即 Uo=I*R2=Ui*R2/(R1+R2)。01 变阻器接法中一个易忽视的问题在电学实验中变阻器有两种常用的接法,即限流式和分压式.如果从阻值角度进行选择,当被测电阻与变阻器电阻较接近时用限流接法,被测电阻远大于变阻器电阻时用分压接法.在分析其原因的过程中人们通常只从被测电阻上电压变化范围和电压的变化是否线性考虑,而忽视了变阻器电阻变化的特点及实际操作过程中是否方便可行.变阻器在电路中无论采用哪种接法,都是通过改变其电阻达到改变被测电阻上电压或电流的.如果变阻器电阻的较小变化会使被测电阻上电压或电流发生较大变化时,就不利于我们调节到所需要的电压或电流.如图 1 所示, 变阻器限流作
11、用.设电源电动势为 , 内阻不计. 上的电压 =xRxU,其变化范围为 .根据 的表达xaPR=xaPR=x式,可以得到 随 的变化关系图线如图 2 所示, 由数xUa 学图 1图 2图 3图 4知识可知,当 越小,曲线距原点越近且弯曲程度越高.从图中曲线知道:当 较小xR aPR时,阻值的较小变化就会引起 的明显改变,变阻器由于其结构的特点使它的阻值变xU化并不是连续的而是跳跃的,这使人们在实际操作中不易得到或根本得不到所需要的电压或电流.随着 增大,变阻器调节 上的电压就越来越容易,同时被测电阻aPxR上的电压变化范围变小.如图 3 所示的 a、b、c 三条曲线分别对应于 远大于 、xR
12、xR0与 相差不大、 远小于 的 3 种情况(设 3 种情况中 都相同).则当0xR0 时,被测电阻 的电压容易调节,但电压的变化范围较小,导致测量误差较大.x=如果 ,由曲线 c 可知 ,当变阻器容易调节时, 两端电压变化范围过小,而当电0 xR压能在较大范围变化时变阻器又不易控制.只有在 与 比较接近时,变阻器既能0较方便地调节又能使 达到所需要的变化幅度.这就是采用限流式接法时要求变阻xU器与被测电阻阻值接近的原因.如图 4 所示,变阻器使用分压接法,设电源电动势为 、内阻不计.此时被测电阻 的电压xR=IxUR总 并 并 总= =xaPxaPb000=+-+aPxaPxbRR（ ）的变
13、化范围为 0 .当 时, ,图 5 中 axU0xxU0aPR直线表示 随 变化的关系.此时 两端电压变化范围较xaPRx大且电压的变化是均匀的.当 时,被测电阻上的电压近似满足 ,0x= 0xxaPRU图 5图1随 变化关系如图中 b 曲线所示,且 越小,曲线越弯曲,根据前面分析可知:在xUaPRxR远小于 时,用分压电路也存在调节精度与电压变化范围相矛盾的问题. 与0 xR关系处于上述两种情况之间时 随 变化曲线位于直线 a 与曲线 b 之间综上0 xUaP所述,采用分压式接法时变阻器电阻应远小于被测电阻.需要说明的是,以上仅从变阻器调节方便可行及被测电阻电压变化范围进行分析,实际上选择变
14、阻器接法时,还要综合其它因素,如安全、节能、变阻器的额定功率等进行全面考虑.在物理实验教学中,教师一般侧重实验原理的讲解,而忽视实验过程中调节精度问题的分析,这一问题应引起我们的重视.滑动变阻器的分压接法和限流接法邛崃一中杨忠林滑动变阻器是中学电学实验中常用的仪器，它在电路中的接法有分压和限流两种，近几年高考电学设计性实验命题对其应用多次直接或渗透考查。教材对此又没有理论的讲解，又没有实际的指导，学生感到无从下手，笔者从多年的教学经验，结合电路分析，对滑动变阻器的这两种接法使用作一点探讨。一、滑动变阻器的分压接法和限流接法的电路分析1滑动变阻器的分压接法如图 1 所示的电路中，滑动变阻器总电阻为 R 0，输入电压为 U0，负载电阻 R 两端的电压 U 随变阻器调节变化情况作如下的讨论：
