分压电路和限流电路是中学物理电路连接中两种重要的连接方法,在实际的电路连接中针对不同的情况采取不同的连接方法,下面我们用数值分析法来具体分析两种电路的输出电压特性。
图1为分压电路,图2为限流电路,Ro表示滑线变阻器的总电阻,Rx为滑线变阻器左半部分电阻,U表示负载R获得的输出电压,E表示电源电动势(内阻不计)。
图1 图2
图1分压电路的输出电压为:
对(1)式作无量纲处理,有 (2)
令: =x; =y; =k。
(2)式可变为:y= (3)
(3)式比较复杂,可以采用数值处理,用Excel计算所得的图表见表1和图3。
表1
图3
从下向上图线的k值分别为0.01、0.05、0.1、1、10。
从图像可知,输出电压有如下特性:
1. 与 呈非线性单调增加关系,所以U与Rx呈非线性单调增加关系。
2.当k越大,即R比Ro大得越多时,线性越好。这可以从(3)看出,当k≥x时,y=x。
如图2所示为限流电路的输出电压为:
U= ·R
同理进行作无量纲处理,有 =
令: =x, =y, =k,得y=(4)
进行数值处理,用Excel计算所得的图表见表2和图4。
表2
图4
从下向上图线的k值一直在增加,分别为0.01、0.05、0.1、1、10。
从图像可知:
1. 最大值为1,但最小值不为0,所以它的电压变化范围没有分压电路宽。
2. 与 呈非线性单调减小关系,所以U与Rx呈非线性单调减小关系。
3.当k越大,即R比Ro大得越多时,线性越好,但电压调节范围越窄。
论文作者:王元林
论文发表刊物:《教育学文摘》2017年3月总第221期
论文发表时间:2017/3/6
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