§3 简单电路
直流电路中多见含电阻、电源,简单电路中能通过串并联化简解决问题。
一、电阻串并联
1、规律
,串联同电流,大电阻 “当家”---分压大、决定I (略小电阻);
,并联同电压,小电阻“当家”---分流大、决定总I(略大电阻)。
混联:综合运用上述公式,最终可化成一等效电阻。
2、变阻器
功用:可变电阻,制流、分压。
联接方式:原理如图4-21。
使用须知: 两固定接头A、B和一个滑动头,
① 了解变阻器之;
② 接通电源前
限流-----达最大;分压----达最小。
(a)制流(串入) (b)分压(并入)
图4-21
二、电压、电流的测量
即电表改装原理。
1、表头
磁电式指针(模拟)型,灵敏度高的直流电流表G,规格用描述,即满度电流,量程较小,级。
2、电压表
测电路中某段电压总是跨接并联使用,直接用表头跨测时最大可测电压:,此不满足使用,需扩程---串联分压电阻(扩程电阻)。
图4-22
如图4-22,改装成量程为的电压表,所串扩程电阻计算如下:
(并联支路)
若扩程至的n倍,即,则
改装后的电压表内阻为
显然,内阻增大,有利;误差主要源于测量时的分流,需小,越小越好。
3、电流表
测电路中电流总是将电流表串入电路,直接测量最大只能达(级),
过小,需扩程---并联分流电阻。
如图4-23,改装成量程为I的电流表,所并电阻R计算如下:
图4-23
若扩程至n倍:,则分流电阻为
改装成电流表的总内阻
可见,内阻变小。
三、电阻的测量----直流电桥
比较法测电阻:比较电桥两端是否等位,电桥上用检流计G检查,如图4-24。当,即加在G两端电压为0,电桥即平衡。
图4-24
平衡条件:平衡时,(),所以
即,, 两式相除得
, 或
运 用:,已知三个电阻即可知第四(测双线断开点等)。
[说明]
① 误差来源有;
② 型式变种;
③ 非平衡电桥也有应用,如测,(此属复杂电路)。
四、电动势的测量----电位差计
补偿法测量:在没有电流通过电源情况下(因而内阻压降),测得电源端压即电动势。
1、原理
如图4-25(a),---待测电动势,---可调电源,当时,,由知,但不易确定。下面将电路演化为图4-25(b)。
如图4-25(b),上回路为辅助回路,其中R为制流电阻;
下回路为工作回路,C为可动触头。
A、C端之上部分代替图4-25(a)中的;以使在A—B之间能存在C点,使,此时工作回路(平衡)。
对应于辅助回路,在一定下,调节R可改变I;辅助回路中电流的调节,使,此时,即。
已知,则可得。
(a) (b)
图4-25
2、实测
由上述原理知,关键是对平衡时I和的测定。实用中对此两量设计和安排如下:
①:滑线电阻由一系列标准电阻串联而成。在辅助工作电流I给定的情况下,与有 一一对应关系,因而可以把与各段电阻一一对应地标刻在仪器面板上。
图4-26
②:标定为一定值,让电位差计统一工作在下平衡。
综上可见,关键是调节R是I准确地工作于标准值,这就存在着校准的问题。方法如下:
如图4-26,其中---标准电池,其电动势已知且稳定(注:不许倒置!)。
:滑动C,找到对应 的位置C,看G有无偏转:若,则恰好;若有偏转,则调R直至。此时已校准工作电流。
:测量,不再调,只拨C找到的位置。拨动C即是改变,从面板上直接读出与此对应的即可。