高二物理電學實驗分壓限流電路選擇依據


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分壓與限流電路的概念

分壓與限流是高二物理電學實驗的一個難點,同時也是一個常考點。在測量電阻阻值(以及研究燈泡的伏安特性曲線)的實驗中,為改變被測電阻兩端的電壓(或被測電阻中的電流強度),常用滑動變阻器與電源的連接有兩種不同的形式。如圖所示,圖中甲為限流接法,圖中乙為分壓接法。

從電路的串並聯關係來看:限流接法就是串聯電路,而分壓接法是混聯電路。

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分壓與限流電路兩種接法區別之處

 

(1)被測電阻R上的電壓調節範圍不同。

當滑動觸頭P由移動過程中(電源內阻不計);被測電阻兩端電壓調節的範圍,圖甲為R0E/(R0+R)-E,圖乙為0-E。

不難看出,如果採用限流的接線方法(甲圖),存在著巨大的測量盲區,即R兩端電壓較小的那部分數據得不到。

(2)對被測電阻R上的電流範圍有區別。

簡單的通過帶入幾組特殊的數據進行計算,你會發現,對於圖甲只有在R0比較大,或者兩者(R0與R)相差不多的情況下,改變變阻器的觸頭的位置才會使電阻R上的電流有明顯變化,從而起到對電阻R上的電流的控制作用。

但對於圖乙中,不管電阻R的大小如何,調節滑動變阻器觸頭位置都可以使通過被測電阻R的電流由0變到E/R,通過被測電阻R的電流有明顯變化。

(3)從電能損耗方面分析圖甲比圖乙要小,且圖甲具有電源負擔輕、電路連接簡便等優點。

同樣,同學們還是借助幾組數據帶入計算就能得到這一結論。混聯電路等效電阻計算複雜王尚老師不建議同學們純用公式推導來判定。

可得到如下結論:

 

(1)若需要被測電阻R兩端電壓變化範圍較大,或需要從零開始連讀可調電壓,應選圖乙的分壓電路;

(2)若採用限流電路時,如果電路中最小電流大於或等於被測電阻R的額定電流,必須採用分壓電路;

(3)當滑動變阻器的阻值較小是,為使被測電阻中電流有明顯變化,也應選分壓電路;

(4)兩種電路都滿足實驗要求時,考慮到圖甲的限流電路具有節省電能、電源負擔輕、電路連接簡便等優點,應選圖甲的限流電路較好。

 

分壓與限流電路解題優先考慮

應試經驗是:遇到這類問題請同學們優先考慮分壓電路。