1. 限流電路

　　(1) 調(diào)節(jié)范圍
　　 限流電路如圖 30 － 1 所示， 滑線變阻器作為一個(gè)可變電阻 R 2 （即一個(gè)固定接頭 A和 滑動(dòng)觸頭 C 兩端之間的電阻） 串聯(lián)到電路中 . 不計(jì)電源、安培表和伏特表的內(nèi)阻，在負(fù)載 R 上的電壓和電流分別為：

(30-1)

　　當(dāng)滑動(dòng)觸頭 C 移到 A 端時(shí)， 接入電路中的電阻最小， R 2 ＝ 0 ，故負(fù)載上電壓電流最大：

(30-2)

　　當(dāng)滑動(dòng)觸頭 C 移到 B 端時(shí)， 接入電路中的電阻最大， R 2 ＝ R 0 ，故負(fù)載上電壓電流最小：

(30-3)

　　從上面可知，負(fù)載上電壓電流變化范圍在 U min ～ U max 和 I min ～ I max 之間，理論上滑線變阻器總電
阻 R 0 越大，變化范圍越寬，但同時(shí)會(huì)使得限流特性曲線的線性程度變差 .

引入?yún)?shù)： 和

　　　　　　　則： (30-4)
對(duì)于不同的 k 值， x 與 的關(guān)系如圖 30 － 2 所示（即限流特性曲線） . 由圖可知：

　　1) 負(fù)載 R 上的電壓電流不可能為零 .

　　2)k 越大，電流調(diào)節(jié)范圍越小，但線性程度越好 .

　　3) 對(duì)于 k ＝ 1 附近，調(diào)節(jié)線性較好，電流調(diào)節(jié)范圍適中 .

　　4)k 較小時(shí)，電流調(diào)節(jié)范圍很大，但線性程度很差，這種情況下細(xì)調(diào)程度不夠 .

(3) 細(xì)調(diào)程度
　　 負(fù)載上的電流變化是靠滑線變阻器上活動(dòng)觸頭位置的移動(dòng)來實(shí)現(xiàn) . 但是，實(shí)際上即使很細(xì)心地移動(dòng)活動(dòng)接頭，位移至少是電阻繞線的一圈 . 若繞線一圈的電阻值為 ，那么控制電路阻值的變化至少也是 ，負(fù)載上的最小改變量 和 也必然同時(shí)受到限制 . 因?yàn)?，微分可得

(30-5)

所以：

(30-6)

　　可以看出，若 E ， R ， 都已確定，當(dāng)負(fù)載上電壓越小，則 和 越小，控制電路能夠較精細(xì)地改變負(fù)載的電壓電流 .

2. 分壓電路
　　 (1) 調(diào)節(jié)范圍

　　圖 30 － 3 就是分壓電路，當(dāng)活動(dòng)觸頭 C 從 B 移到 A 時(shí)，負(fù)載上電壓 U 就從零變到 U 0 ，調(diào)節(jié)范圍和變阻器阻值無關(guān) .

　　(2) 分壓特性曲線
　　 負(fù)載 R 兩端的電壓 U 為：

(30-7)

引入?yún)?shù)： 和 ，

可得：

(30-8)

　　對(duì)于不同的 值， 與 的關(guān)系如圖 30 － 4 所示，可以看出：
　　 1) 若要使電壓 U 在 0 ～ U max 內(nèi)均勻變化，則取 k>1 比較合適，因此要求選用的變阻器電阻 R 0 小于負(fù)載電阻 R .
　　 2) 對(duì)作分壓器用的變阻器的額定電流，應(yīng)以總電流的最大值來考慮 .
　　 3) 細(xì)調(diào)程度

因?yàn)?，所以分三種情況考慮：

　　　　1) R>>R 0 時(shí)， ， , 即 U 的最小改變量為：

(30-9)

　　當(dāng) ， ， 都確定后， 也確定，即在整個(gè)調(diào)節(jié)范圍內(nèi)的調(diào)節(jié)精細(xì)程度都是一樣 .

　　　　2) R<<R 0 時(shí)， ， , 即 U 的最小改變量為：

(30-10)

　　可以看出，此時(shí)分壓接法的細(xì)調(diào)程度不好 . 故在實(shí)際應(yīng)用中一般很少采用 .

　　　　3) R 和 R 0 在相同數(shù)量級(jí)時(shí)，計(jì)算比較復(fù)雜，但只要 R ≥ 2 R 0 時(shí)，結(jié)果和 R>>R 0 情況差不多 .

　　　　　時(shí)，結(jié)果和 R<<R 0 情況差不多 . 其他的情況則介于 1) 和 2) 之間過渡情況 .

　　所以，在實(shí)際分壓電路應(yīng)用中，一般都選擇 R ≥ 2 R 0 來使用 .

3. 安排控制電路的一般方法
　　一般在安排控制電路時(shí)，并不要求設(shè)計(jì)出一個(gè)最佳方案，只要根據(jù)現(xiàn)有的儀器設(shè)備設(shè)計(jì)出既安全又省電且能滿足實(shí)驗(yàn)　要求的電路就可以了 . 設(shè)計(jì)方法一般也不必做復(fù)雜的計(jì)算，可以邊實(shí)驗(yàn)邊改進(jìn) . 先根據(jù)負(fù)載的阻值及要求調(diào)節(jié)的范圍　，確定電源電壓 E ，然后綜合比較一下采用分壓還是制流，確定了 R 0 后，估計(jì)一下細(xì)調(diào)程度是否足夠，然后做一些　初步試驗(yàn)，看看在整個(gè)范圍內(nèi)細(xì)調(diào)是否滿足要求 . 如果不能滿足，則可以加接變阻器，分段逐級(jí)細(xì)調(diào)，如圖 30 — 5 　和圖 30— 6 所示，也可以分壓與制流配合使用 .

【如圖所示】 
 
【設(shè)計(jì)報(bào)告要求】
 
　　1. 寫明實(shí)驗(yàn)的目的和意義

　　2. 闡明實(shí)驗(yàn)原理和設(shè)計(jì)思路

　　3. 說明實(shí)驗(yàn)方法和測量方法的選擇

　　4. 列出所用儀器和材料

　　5. 確定的實(shí)驗(yàn)步驟

　　6. 設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)記錄表格

　　7. 確定實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理方法
 
【注意事項(xiàng)】 
　　1 ．應(yīng)用各種儀器前，仔細(xì)查閱有關(guān)說明書和使用方法．

　　2 ．各電路元件在測量時(shí)，接地點(diǎn)應(yīng)與儀器的接地點(diǎn)一致．  
【思考題】
 
　　1 ．在 RC 暫態(tài)過程中，固定方波的頻率，而改變電阻的阻值，為什么會(huì)有不同的波形？而改變方波的頻率，會(huì)得到類似的波形嗎？

　　2 ．在 RLC 暫態(tài)過程中，若方波的頻率很高或很低，能觀察到阻尼振蕩的波形嗎？如何由阻尼振蕩的波形來測量 RLC 電路的時(shí)間常數(shù)？

　　3 ．在 RC 、 RL 電路中，當(dāng) C 或 L 的損耗電阻不能忽略不計(jì)時(shí)，能否用本實(shí)驗(yàn)測量電路中時(shí)間常數(shù)？