用数值分析方法分析分压电路与限流电路的电压特性

(整期优先)网络出版时间:2017-03-13
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用数值分析方法分析分压电路与限流电路的电压特性

王元林

江苏省宜兴市官林中学214251

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。