[实用新型]用于验证分压电路中分压比与变阻器电阻比关系的装置

说明书

用于验证分压电路中分压比与变阻器电阻比关系的装置，涉及物理实验装置技术领域，其包括负载电阻、第一滑动变阻器以及电源，第一滑动变阻器电阻线圈的两端分别连接电源的正、负极，负载电阻的一端连接电源的负极、另一端连接第一滑动变阻器的滑片，还包括第二滑动变阻器、A/D采样模块以及单片机，第二滑动变阻器电阻线圈的两端分别连接电源的正、负极，第一滑动变阻器的滑片与第二滑动变阻器的滑片通过不导电的连接件连接并可从各自滑杆的同一端开始同步移动，A/D采样模块用于采集电源的电压、负载电阻两端的电压以及第二滑动变阻器滑片处的电压。本实用新型可使学生直观地认识到分压电路中分压比与负载电阻的关系。

技术领域

本实用新型涉及物理实验装置技术领域，尤其指一种用于验证分压电路中分压比与变阻器电阻比关系的装置。

背景技术

在高中物理电学实验中，滑动变阻器的选择应当遵循以下原则：1、安全。滑动变阻器工作时，通过它的电流不能超过它允许通过的最大电流。2、够用。滑动变阻器的阻值应当能满足调节的需要。3、便于操作。滑动变阻器工作时应用到大部分电阻。4、在分压式电路中，应当选择阻值较小的变阻器。

对于分压式电路中为何要选择阻值较小的变阻器学生往往不能充分理解，只是通过书面知识停留在感性记忆的层面。

实用新型内容

本实用新型的目的是为了解决上述现有技术存在的问题，提供一种用于验证分压电路中分压比与变阻器电阻比关系的装置，可使学生直观地认识到分压电路中分压比与变阻器电阻比的关系，从而深刻理解分压电路实验中应该如何选择滑动变阻器。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案：用于验证分压电路中分压比与变阻器电阻比关系的装置，包括负载电阻、第一滑动变阻器以及电源，所述第一滑动变阻器电阻线圈的两端分别连接电源的正、负极，所述负载电阻的一端连接电源的负极、另一端连接第一滑动变阻器的滑片，其特征在于：还包括第二滑动变阻器、A/D采样模块以及与A/D采样模块连接的单片机，所述第二滑动变阻器与第一滑动变阻器的规格相同，所述第二滑动变阻器电阻线圈的两端分别连接电源的正、负极，所述第一滑动变阻器的滑片与第二滑动变阻器的滑片通过不导电的连接件连接并可从各自滑杆的同一端开始同步移动，所述A/D采样模块用于采集电源的电压、负载电阻两端的电压以及第二滑动变阻器滑片处的电压，所述单片机用于将A/D采样模块采集到的电压值分别结合下述（1）、（2）式计算出分压电路分压比Y以及滑动变阻器电阻比K(x)的值：

Y=U_L(x)/E（1）；

K(x)=R_p/R₀= Un/E（2）；

上述（1）式中，U_L(x)为负载电阻两端的电压值，E为电源的电压值，上述（2）式中，R_p为第一滑动变阻器从滑片移动起始点到当前滑片位置的电阻值，R₀为第一滑动变阻器的总阻值，Un为A/D采样模块采集到的第二滑动变阻器从滑片移动起始点到当前滑片位置的电阻两端的电压值，由于第二滑动变阻器与第一滑动变阻器的规格相同且滑片同步移动，故第一滑动变阻器电阻比与第二滑动变阻器电阻比一致，可通过Un/E来测量获得，因此单片机可通过R_p/R₀= Un/E计算出R_p的值从而得出K(x)的大小，所述单片机根据滑动变阻器电阻比K(x)与分压电路分压比Y的值拟合并输出K(x)与Y的函数关系图。

优选地，还包括用于显示所述K(x)与Y的函数关系图的显示器，所述显示器与单片机的输出端连接。

更优选地，采用变阻箱作为所述负载电阻。

更优选地，所述变阻箱中设有电阻值可调的电阻单元，所述电阻单元的电阻值以其基值电阻的0-9倍可调整十档。

更优选地，所述变阻箱中设有多个电阻单元，各电阻单元互相串联。