分压和限流式 (2)

高中电学实验分压与限流一、引言在高中电学课程中，学生们经常进行各种实验来深入理解电路的工作原理。

分压与限流是电学实验中常见的两个概念。

分压可以有效地将电源电压分配到不同的电阻中，实现不同电阻上的电压差。

而限流则可以控制电路中的电流大小，起到保护电器和电源的作用。

本文将详细探讨高中电学实验中的分压和限流原理、方法以及注意事项。

二、分压2.1 分压原理分压是指通过合理连接电阻，将电压分配到各个电阻上的过程。

在电路中，如果两个电阻串联，电流会在这两个电阻之间按比例分配，而电压则会按照电阻大小进行分压。

2.2 分压公式对于两个串联的电阻，根据欧姆定律可以得到分压公式：V1 = (R1 / (R1 + R2)) * V其中，V1为第一个电阻上的电压，R1和R2为两个电阻的阻值，V为电源的电压。

2.3 分压实验步骤和注意事项1.连接实验电路。

将两个电阻串联连接，一个连接到电源正极，一个连接到电源负极。

2.测量电压。

使用万用表或示波器来测量电阻上的电压。

3.计算电压。

根据分压公式计算出第一个电阻上的电压。

4.调节电阻。

可以通过改变两个电阻的阻值来观察电压变化的规律。

5.实验注意事项：在进行分压实验时，需要注意选用合适的电阻阻值、合理调节电阻大小，以保证实验结果的准确性。

三、限流3.1 限流原理限流是指在电路中设置适当的元件，控制电流大小，防止电路过载和损坏。

在实际电路中，常用的限流元件有电阻、保险丝、熔断器等。

3.2 限流方法1.电阻限流：通过串联一个适当的电阻来限制电流的大小。

电阻的阻值可以根据需要来选择，以满足电路的工作要求。

2.保险丝限流：保险丝是一种电流过载保护元件，当电流超过其额定值时，保险丝会熔断，切断电路，起到保护电路的作用。

3.熔断器限流：熔断器与保险丝的原理相似，也是一种电流过载保护元件，它通过熔断器中的熔断丝来切断电路，防止电流过大而损坏电器设备。

3.3 限流实验步骤和注意事项1.连接实验电路。

滑动变阻器的限流式和分压式接法（一）滑动变阻器在电路中的两种接法：1．通过改变变阻器电阻来改变电路中的电流，以控制电路中的电流——限流式；如图1所示，当滑动头P 从右端向左移动过程，滑动变阻器电阻逐渐减小，电路中的电流逐渐增大，变阻器起控制电路电流作用。

注意：实验开始时应使滑动变阻器连入电路的电阻最大。

2．通过变阻器改变电阻来改变用电器两端的电压，起调压器的作用——分压式。

如图2所示，电阻R 与变阻器左边电阻并联,用电器与左边电阻的电压相等，改变P 的位置改变用电器R 两端电压，实现调制电压作用。

（二）两种电路选取： 1．两种电路的比较：⑴分压电路的电流和电压调节范围都大于限流电路的调节范围。

⑵在电源滑动变阻器和用电器一定的条件下，限流电路消耗的电能小于分压电路消耗的电能。

2．选择原则：由于限流式电路能节约能源，一般情况下优先选择限流式接法（以提高电路效率）。

例：在如图所示电路，已知U =5V ，通过变阻器AB 连成分压式电路向小灯泡L 供电，电灯L 上标有“2.5V 、25Ω”字样。

求： ⑴为使小灯泡正常发光且上述电路的效率达到40%， 应如何选择变阻器的额定电流和电阻值。

⑴限流式接法⑵分压式接法⑵变阻器如何连接才能使电路的效率达到最大？最大效率为多少？但在下列几种情况下，必须选择分压式连接方式：①当滑动变阻器全电阻远小于被测电阻时，且实验要求电压（电流）的变化范围较大；②明确要求某部分电路的电压从零开始变化；例：测定小灯泡的伏安特性曲线。

③若采用限流接法，电路中的最小电流仍超过用电器的额定电流。

例：用伏安法测金属电阻R x（约为5Ω）的值，已知电流表内阻为1Ω，量程为0.6A，电压表内阻为几kΩ，量程为3V，电源电动势为9V，滑动变阻器的阻值为0～6Ω，额定电流为5A，试画出测量R x的原理图。

3．几点说明：⑴对实验器材和装置的选择，应遵循的几条主要原则：①安全性原则②准确性原则③方便性原则④经济性原则⑵分压电路中，在通过变阻器实际电流小于变阻器额定电流（或电压）的条件下，尽量选用变阻器总阻值小的变阻器做分压电路使用。

1．两种电路及其变压范围（1）分压式电路及其变压范围如图1所示为分压式电路，由电路可以看出，若P在A端，灯泡电压；P向右滑动的过程中，逐渐增大；当P在B端时，。

不难看出，灯泡L 两端电压的变化范围在之间。

如果灯泡L的额定电压为，则L两端电压在之间。

（2）限流式电路及其变压范围如图2所示为限流式电路，由电路可以看出，若P在A端，灯泡电压；随P向下滑动的过程中，滑动变阻器的有效电阻逐渐增大；则L的分压逐渐减小，当P在B端时达到最小值。

则不难看出，灯泡L两端电压的变化范围在之间。

比分压式连接方式的变压范围要小。

2．分压式电路的使用条件根据分压式连接方式的变压范围比较大这一特点，在以下几种情况中，滑动变阻器需要采用分压式接法。

（1）实验中要求负载电压变化范围大，应把滑动变阻器连接成分压式电路例1．测定“V，W”小灯泡的功率，并研究小灯泡的电流随电压变化关系的实验，器材如下：蓄电池V，电流表、电压表（0～3V）、滑动变阻器，要求实验中灯泡两端电压由零逐渐增加到额定值，试画出实验电路图。

解析：本实验中要求“灯泡两端电压由零逐渐增加到额定值”，这种要求是限流式电路无法做到的，故应该连接成分压式电路，其实验电路如图3所示。

（2）实验中用小阻值滑动变阻器控制大阻值负载，应把滑动变阻器连成分压式接法如果滑动变阻器的电阻小于负载的电阻值，若连成限流式，根据限流式接法的电压变化范围知负载电压的最小值等于，若，则，即负载两端的电压变化范围太小而造成非常大的偶然误差，这不符合我们的实验要求。

因此，必须把滑动变阻器连接成分压式电路。

例2．用伏安法测定一个阻值约为KΩ，额定功率为W的电阻，备用器材有：①电流表（µA，KΩ）；②电流表（µA，Ω）；③电压表（V，KΩ）；④电压表（V，KΩ）；⑤电压表（V，KΩ）；⑥两节干电池，每节电动势V，最大电流A；⑦直流稳压电源（V，A）；⑧直流稳压电源（V，A）；⑨滑动变阻器阻值约为KΩ，额定功率为W。

2020年高考物理，滑动变阻器的三种连接方式，你都弄懂了吗滑动变阻器作为电学的基本元件之一，相信大家都已经相当熟悉了。

从初中开始，它就活跃在各种电学题里。

今天我们要说的是滑动变阻器的三种连接方式，掌握这三种连接方式的特点，对我们快速解题是非常有帮助。

下面我们就一起来看一下吧。

第一种，限流式接法，如下图1所示，这种接法中滑动变阻器只有一部分接入电路，其中接入电路的是露出部分(即电流流过的部分)，滑动变阻器接入电路的阻值与露出部分同增同减。

实物连接时只需接一上一下两个接线柱。

第二种，分压式接法，如下图2所示（图3为其等效电路图），这种接法中滑动变阻器的一部分与其他用电器并联后，再与露出部分串联。

滑动变阻器接入电路的有效值与露出部分同增同减。

实物连接时一上两下（即上面一个接线柱和下面两个接线柱都要连入电路中）第三种，自身并联式，如下图4所示，这种接法中，滑动变阻器的两部分是并联关系，电流在滑片处分流。

当滑片处在中间时，滑动变阻器接入电路的阻值最大。

（不清楚的同学可以取特殊值进行简单验证，假设滑动变阻器总阻值是10，那不管滑片处在什么位置，两部分阻值相加都等于10，然后分别取1和9，2和8……进行简单计算，你会发现取5和5时并联阻值最大）。

这种连接方式通常在选择题里见得比较多，实验题只考限流式和分压式两种接法。

知道了这三种连接方式的特点，下面我们就来看看解题时是怎么应用的。

例1：如图所示，平行金属板中带电质点P原来处于静止状态，不考虑电流表和电压表对电路的影响，R1的阻值和电源内阻r相等．当滑动变阻器R4的滑片向b端移动时，则( )A．R3上消耗的功率逐渐增大B．电流表读数减小，电压表读数增大C．电源的输出功率逐渐增大D．质点P将向下运动【解析】见下图例2：（2016 上海卷）如图所示电路中，电源内阻忽略不计。

闭合电建，电压表示数为U，电流表示数为I；在滑动变阻器R1的滑片P由a端滑到b端的过程中A.U先变大后变小B.I先变小后变大C.U与I比值先变大后变小D.U变化量与I变化量比值等于R3【解析】见下图最后我们再总结一下，见下图知道了滑动变阻器三种连接方式的特点，快来看看下面这道练习吧。

限流和分压计算方法摘要：一、限流和分压的定义及重要性二、限流和分压的计算方法1.限流计算方法2.分压计算方法三、实例分析四、注意事项五、总结正文：限流和分压是电力系统中非常重要的概念，它们对于保障电力系统的稳定运行及供电质量具有关键作用。

本文将详细介绍限流和分压的计算方法，并通过实例进行分析，以帮助读者更好地理解和应用这些知识。

一、限流和分压的定义及重要性1.限流：限流是指在电力系统中，为了防止设备过载、保护设备和保障电力系统稳定运行，而对电流进行限制的措施。

限流通常采用电抗器、变压器等设备来实现。

2.分压：分压是指在电力系统中，为了满足不同电压等级的用户需求，通过变压器将高压电能转化为低压电能的过程。

分压有助于提高供电质量和保障电力系统的安全运行。

二、限流和分压的计算方法1.限流计算方法：限流计算主要包括确定限流设备的容量和选择合适的限流设备。

（1）确定限流设备的容量：根据系统的最大负荷电流和设备的负载能力，计算所需限流设备的容量。

（2）选择合适的限流设备：根据限流设备的容量和系统电压等级，选择合适的限流设备，如电抗器、变压器等。

2.分压计算方法：分压计算主要包括确定变压器的容量和选择合适的变压器。

（1）确定变压器的容量：根据用户的用电需求和负荷情况，计算所需变压器的容量。

（2）选择合适的变压器：根据变压器的容量和系统电压等级，选择合适的变压器。

三、实例分析以下将以一个简单的电力系统为例，分析限流和分压的计算过程。

假设某电力系统最大负荷电流为I=1000A，系统电压为U=10kV。

为防止设备过载，需要限制电流不超过800A。

现选用一台电抗器进行限流，电抗器电感值为L=200μH，电压为U"=10kV。

1.计算限流电抗器的电流：根据电感电流公式I=U"/(2πfL)，可得限流电抗器的电流为I_L=U"/(2πfL)≈477A。

2.计算分压情况：假设某用户需要电压为U_user=0.4kV，根据变压器的电压比公式U_1/U_2=N_1/N_2，可得变压器的电压比为N_1/N_2=U_user/U=0.4/10=0.04。

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：U ≥U 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R 0。

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U ≥U 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R 0<R 用时，调节性能好。

通电前，滑片P 置于A 端，使U 用 =0。

2两种用法的选择A 优先选用限流式，从电能损耗方面分析消耗电能少。

用限流式具有电源负担轻，电路连接简便等优点。

B 如果滑动变阻器的额定电流够用，在下列三种情况下必须采用分压接法：① 用电器的电压或电流要求从零开始连续可调。

例1、1993年全国高考题）将量程为100μA 的电流表改装成量程为1 mA 的电流表，并用一标准电流表与改装后的电流表串联，对它进行校准.校准时要求通过电流表的电流能从零连续调到1 mA ，试按实验要求画出电路图.例2、（1999广东卷）用图3中所给的实验器材测量一个“12V ，5W ”的小灯泡在不同电压下的功率，其中电流表有3A 、0.6A 两档，内阻可忽略，电压表有15V 、3V 两档，内阻很大。

测量时要求加在灯泡两端的电压可连续地从0V 调到12V 。

⑴按要求在实物图上连线（其中部分线路已连好）。

⑵其次测量时电流表的指针位置如下图（b ）所示，其读数为 A②要求电器的电压或电流变化范围大，负载电阻的阻值远大于变阻器的总电阻，须用分压式电路。

分压法和限流法的区别
 分压法和限流法的区别
 1、都是变阻器与“电表——待测电阻”系统之间的连接方式。

分压是变相
的并联，限流是串联。

分压测量范围广，更常用；限流可以保护元件，一般
需要计算。

 所谓限流就是由于电阻的增大，在电压不变的情况下，回路的电流减小；由于滑动变阻器的电阻，以及与通过其的电流的乘积，即为其两端的电压。

 2、分压，电压的变化范围是0-E（滑动变阻器的两端接电源的正负极，
滑片接一条支路，也就并联在电路中）。

 限流，电压的变化范围是X-E（也就是不能调处0电压，这个是一端不接，也就是只连接两根导线，串联在电路中）。

 3、滑动变阻器的限流法是串联在电路中的。

滑动变阻器的分压法是并联
在电路中的。