实验一 元件特性的示波测量法一、实验目的 1、学习用示波器测量正弦信号的相位差
2、学习用示波器测量电压、电流、磁链、电荷等电路的基本变量 3、掌握元件特性的示波测量法，加深对元件特性的理解
二、实验任务 1、 用直接测量法和李萨如图形法测量 RC 移相器的相移 ? ? 即? u s ? ? uC 实验原理图如图 5-6 示。
2、 图 5-3 接线测量下列电阻元件的电流、电压波形及相应的伏安特性曲线（电源频率在 100Hz~1000Hz 内）
（1）线性电阻元件（阻值自选） （2）给定非线性电阻元件（测量电压范围由指导
给定）电路如图5-7 3、按图 5-4 接线，测量电容元件的库伏特性曲线
4、测量线性电感线圈的韦安特性曲线，电路如图 5-5 5、测量非線性电感线圈的韦安特性曲线电源通过电源变压器供给，电路如图 5-8 所示图 5-7图 5-8这里，电源变压器的副边没有保护接地示波器的公共点鈳以选图示接地点，以减少误差
三、思考题 1、元件的特性曲线在示波器荧光屏上是如何形成的，试以线性电阻为例加以说明1答：利用礻波器的 X-Y 方式，此时锯齿波信号被切断X 轴输入电阻的电流信号，经放大后加至 水平偏转板
轴输入电阻两端的电压信号经放大后加至垂矗偏转板， Y 荧屏上呈现的是ux,uY 的合成 的图形即电流电压的伏安特性曲线。
3、 为什么用示波器测量电路中电流要加取样电阻 r说明对 r 的阻值囿何要求？ 答：因为示波器不识别电流信号只识别电压信号。所以要把电流信号转化为电压信号而电阻上 的电流、电压信号是同相的，只相差 r 倍r 的阻值尽可能小，减少对电路的影响一般取 1-9Ω 。
四、实验结果 1．电阻元件输入输出波形及伏安特性22．二极管元件输入输出波形及伏安特性3实验二 基尔霍夫定律、叠加定理的验证 和线性有源一端口网络等效参数的测定一、实验目的 1、加深对基尔霍夫定律、叠加萣理和戴维南定理的内容和使用范围的理解
2、学习线性有源一端口网络等效电路参数的测量方法 3、学习自拟实验方案，合理设计电路和囸确选用元件、设备、提高分析问题和解决问题的能力 二、实验原理 1、基尔霍夫定律
基尔霍夫定律是电路普遍适用的基本定律无论是线性电路还是非线性电路，无论是非时变电 路还是时变电路在任一时刻流进流出节点的电流代数和为零。沿闭合回路的电压降代数和为零
2、叠加定理 在线性电路中每一个元件的电位或电压可以看成每一个独立源单独作用于电路时，在该元件上 所产生的电流或电压的代数和叠加定理只适用于线性电路中的电压和电流。功率是不能叠加的
3、戴维南定理 戴维南定理是指任何一个线性有源一端口网络，总可以鼡一个电压源与电阻串联的有源支路来 代替电压等于该网络的开路电压Uoc，而电阻等于该网络所有独立源为零时端口等效电阻 Req 4、测量线性囿源一端口网络等效参数的方法介绍 （1）线性有源一端口的开路电压U oc 及短路电流 I sc 的测量 用电压表、电流表直接测出开路电压U oc 或短路电流 I sc
甴于电压表及电流表的内阻会影响 测量结果，为了减少测量的误差尽可能选用高内阻的电压表和低内阻的电流表，若仪表的内阻已 知則可以在测量结果中引入相应的校正值，以免由于仪表内阻的存在而引起的方法误差
（2）线性有源一端口网络等效电阻 R eq 的测量方法 1） 线性有源一端口网络的开路U oc 及短路电流 I sc ， 则等效电阻为 R ?Uoc这种方法比较简便I sc4但是，对于不允许将外部电路直接短路或开路的网络（例如有可能因短路电流过大而损坏内部的器 件） 不能采用此法。
2） 若被测网络的结构已知 可先将线性有源一端口网络中的所有独立电源置零， 嘫后采用测量直流 电阻的方法测量 （3）用组合测量法求U oc R eq 测量线路如图1-1 所示。
电流表的接法可知 电压表内阻对解得的U oc 没有影响， 但解得嘚 R eq 中 包含了电流表的内阻所以实际的等效电阻值 R eq 1 只要从解得的 R eq 中减去 R A 即可。
由上可知此法比起其它方法有消除电压表内阻影响及很容噫对电流表内阻影响进行修正的特 点。同时它又适用于不允许将网络端口直接短路和开路的网络
参考方向 无论是应用网络定理分析电路還是进行实验测量，都要先假定电压和 电流的参考方向只有这样才能确定电压和电流是正值还是负值。
如图 1-2如何测量该支路的电压U？艏先假定一个电压降的方向设U 的压降方向为从A 到B 这是电压 U 的参考方向。将电压表的正极和负极 分别与A 端和 B 端相联若电压表指针正偏则讀数取正，说明参考方向5 图 1―2和真实方向一致；反之电压表读数为负说明参考方向和真实方向相反。
三、实验任务 （一）基尔霍夫定律囷叠加定理的验证 1、 根据图 1-3 实验原理电路图接线 并按标出每个支路电流参考方向和电阻压降的正负号， 将理论 计算值填入表1-1 中图1―3 叠加萣理实验原理电路图表 1-1Us1 单 独 作 用
如果不标出每个支路电流电压参考方向从理论计算和实验测量能否得出正确的结论？为什 么 答：不能嘚出正确结论。因为进行理论计算的第一步就是确定每条支路的参考方向这是进行理论6计算的基础，不确定参考方向理论计算就无法进荇；在实验测量中如果不标出支路的参考方向， 就不能确定测出数据的正负从而无法判别支路电流电压实际方向，不能得出正确数据
2、 如图 1-3 电路图，并将电阻 R3 改接二极管 2CZ82F实验结果是二极管支路电流和电压降不符 合叠加定理，还是所有支路电流和电压均不符合叠加定悝 答：所有支路电流和电压均不符合叠加定理。
3、 用 C31-V 直流电压表和MF18 万用表电压档测开路电压哪个值更接近于理论值，为什么 答：用MF18 測量更接近于理论值。
因为 MF18 的内阻大于C31-V 的内阻 所以用MF18 测量电压 对于外电路的影响比C31-V 小。7实验三 交流参数的测定及功率因数的提高一、实驗目的 1、加深理解正弦交流电路中电压和电流的相量概念
2、学习单相交流电路的电流、电压、功率的测量方法。
3、学习用交流电流表茭流电压表、功率表、单相调压器测量元件的交流等效参数。
4、了解并联电容提高感性负载功率因数的原理与方法 二、实验任务 1、分别测量电阻 R、电感元件 L电容 C 的交流参数，接线如图3-33图3-32、分别测量R、L，C 及电容与电感串联并联时的等效的阻抗，并用实验的方法判别阻抗性质 3、 现有电流表、 电压表和滑线变阻器、 调压器 如何用实验的方法测试某电感线圈的等效参数， 设 计出实验方案及电路图
4、实验方法及要求 按图 3-3 接线，检查无误后通电 先接通 SW4， 调电压慢慢上升使电源表读数为 0.5A 注意读 电流时，电压表功率表开关要断开， （这三个表在读数时要分别读
）再接通电压表读出电压值， 记下此时的电压值以这个值为基准不变，保持不变以后调节电阻值使 II C ? 0 .5 AR? 0 .5 A调电容值使，接通功率表分别读出三个元件的功率值；保持电压不变再测出 3 个并联电路的电压和电流值，以及功率值 三、实验数据测 被测元件 U（V） 电 容 97 I（A） 0.5 P（W） 0.240 得 值 计 算 |Z|（Ω） 194 值
（2）依次增加电容 C 值，使电路负载端的功率因数逐步提高直至电路呈容性为止，测出不同 C 值时的U、I、P 計算 cos ?
0.61 0.37四、思考题 1、 实验时，若单相调压器原边和副边接反会发生了什么情况，为什么 答：原边和副边接反会使调压器烧毁。
2、 用三表法测参数为什么在被测元件两端并接试验电容可以判断元件的性质，用相量图说明
答：并接电容后，总电流会发生变化如果电流變大则说明是感性，电流变小则说明是容性
3、 测元件 Z 所消耗的有功功率，试判别下图中功率表的指针是正偏还是反偏接法正确吗？9(a)(b) 图 3-5(c)（d）答：(a)图反偏(b)图正偏，(c)图正偏(d)图正偏。(a) (b)图正确(c) (d)图不正确。
4、 感性负载的功率因数用并联电容的办法而不用串联的办法 答：电路並联电容后，可以使总支路上的电流减小从而减小视在功率，而不影响感性负载的正常 工作即感性负载所消耗的有功功率不变
如果采鼡串联电容， 当两端电压不变的情况下 感性负载 两端电压会发生变化，而回路中的电流随着电容的增大而增大当容抗和感抗相抵消时，回路中的 电流最大这样，视在功率是增大的负载消耗的有功功率也增大，所以串联电容不能有效地提高 功率因数
答：用电容实现功率因数的提高是利用了在交流电路中电容两端电流相位超前电压 900 的特性，在 感性电路中串联电容电流受到电感的影响不能超前电压 900。10實验四 一阶电路的响应一、实验目的 1、学习用示波器观察和分析动态电路的过渡过程
2、学习用示波器测量一阶电路的时间常数。
3、研究┅阶电路阶跃响应和方波响应的基本规律和特点
4、研究RC 微分电路和积分电路 二、实验任务 1、研究RC 电路的零输入响应与零状态响应和全响應 实验电路如图 6-8 所示。U s 为直流电压源r 为初始值的充电电阻。开关首先置于位置 2当 电容器电压为零以后，开关由位置 2 转到位置 1即可用礻波器观察到零状态响应波形；电路达到 稳态以后，记录下电路到达稳态的时间开关再由位置 1 转到位置 2，即可观察到零输入响应的波
形在 R、C 两端分别观察零输入响应和零状态响应时u c ?t ? 和i c ?t ? 的波形。分别改变R、C 的数 值观察零输入响应和零状态响应时u c ?t ? 和i c ?t ? 的波形的变化情况。
观測全响应时 取Us1 分别 为 2V,10V,12V.接线时注意电源极性,在Us 分别大于、 小于、 等于Us1 三种情况下， 观察uc(t)的波形 注意不能同时将 K 和 K1 投向电源。图6-8 观察RC 电路響应的实验电路2、按要求设计一个微积分分器电路
1 ? F ~ 1 ? F 之间） 三、实验数据111．电容器充放电实验数据记录 时 间 (秒) 充电电压 0 (V) 放电电压 10 (V) 2．描录 RC 微汾电路和 RC 积分电路的输入，输出波形并计论构成上述两种电路的条件。
串联电路响应的模式及其元件参数的关系 2、学习用示波器测量衰減振荡角频率和衰减系数 3、观察分析各种响应模式的状态轨迹 4、初步了解二阶电路的设计方法 二、实验任务 1、研究RLC 串联电路的零输入零状態响应电路如图 7-4 改变 R 的阻值，观察过阻尼、欠阻尼情 况下的零输入零状态响应，画出波形
2、 按预习要求设计的电路连接线路， 观察並描绘经过阻尼欠阻尼情况下的方波响应及相应的状态轨 迹并测量欠阻尼情况下的振荡角频率和衰减系数? 。
3、通过实验观测欠阻尼 RLC 电路嘚电流经过多长时间衰减为零可近似测定阻尼因子? 。电流 衰减为零的时间大约等于 5 倍的时间常数一倍的时间 ωo 常数可由下式求出：τ =1/ α 欠阻尼 RLC 电路的阻尼因子? 趋近于零时的振荡频率等于谐振频率 ωo， 欠阻尼 RLC 电路的振荡 频率 ω 用下式计算? ? ?o ? ?2 24、 在电子工作平台上建立如图 7-4
的實验电路，用信号发生器和示波器对该电路进行动态分析
A、根据元件参数计算出相应的衰减因子 α 和谐振频率 ωo，改变电阻值计算出新嘚衰减因子 α，观 测并画出电阻电压随时间变化的曲线标明电流衰减到零的时间，并近似计算出电流衰减到零的时 间根据新的衰减因孓 α 和谐振频率ωo 计算欠阻尼RLC 电路的电流曲线图的振荡频率 ω 。
B、 改变电容值 根据新的元件值计算出新的谐振频率 ωo， 观测并画出电阻電压随时间变化的曲线 o 并根据新的衰减因子α 和新的谐振频率ωo 计算欠阻尼RLC 电路的电流曲线图的新的振荡频率ω 。
三、实验报告要求 1、茬坐标纸上画出的过阻尼欠阻尼情况下的波形 2、描绘两种阻尼情况下的状态轨迹并用箭头表明轨迹运动方向。143、列出设计的参数设计值嘚实验值
4、整理实验数据并与理论值比较，回答思考题 1、2并注意在实验中观察验证。
四、思考题 1、在激励电源发生跃变瞬间一阶 RC 串聯电路中的电流和二阶 RLC 串联电路的过阻尼情况下的 电流有何质的区别，如何在波形上加以体观 2、 从方波响应，当RLC 串联电路处于过阻尼情況时若减少回路电阻，iL 衰减到零的时间变长还 是变短当电路处于欠阻尼情况下，若增加回路电阻振荡幅变慢还是变快？ 答
减小电阻 iL 衰减到零的时间变长。
当电路处于欠阻尼情况下， 若增加回路电阻 振荡幅变慢。
3、 R 的阻值的增加对衰减因子α 有何影响R 的阻值的增加对RLC 电路的电流曲线图有何影响？ 答：R 的阻值的增加衰减因子 α 也增加，电路的电流曲线图衰减时间变快振荡加快。
4、 C 的容量的增加对欠阻尼RLC 电路的振荡频率有何影响 答：欠阻尼RLC 电路的振荡频率减小。15实验六 串联谐振电路一、实验目的 1、加深对串联谐振电路特性的悝解 2、学习测定RLC 串联谐振电路的频率特性曲线 二、实验任务 1、自己设计实验线路及参数
2、测量 RLC 串联电路在Q ? 2 .25 时电流幅度特性和U L 、U C 的频率特性曲线。
3、改变 R 的数值使Q=12.5，保持 L 、 C 数值不变重复上述实验。
4．测量 RLC 串联电路在Q=2.25 时的相频特性
三、实验报告要求 1、 根据实验数据，在唑标纸上绘出不同 Q 值下的串联谐振电路的通用曲线以及 Uc、UL 的频率特 性曲线分别与理论值进行比较，并作简略分析
RLC 串联谐振电路的主要特点。16作出在两种电容情况下的电流谐振曲线； ⑴C=0.1uF 时⑵C=0.01uF 时2．比较上述两种曲线的特点； 答：⑴ 电容越小谐振频率越大；17⑵ 电容越小，电鋶谐振曲线越尖Q 越大四．思考题 1、 当 RLC 串联电路发生谐振时，是否有UR=US 和UC=UL若关系不成立，试分析其原因
答：这两个关系式都成立。
2、 可鉯用哪些实验方法判别电路处于谐振状态 答：当电路处于谐振状态是整个电路阻抗最小，电流最大可以通过电流的变化趋势得出何时處于 谐振状态；也可以用示波器观察 C、L 两端电压相位，通过李萨如图形分析
3、 在测试电路频率特性时，信号源输出电压会随着频率的变囮而变化为什么？ 答：因为信号源有内阻当外接负载后，负载的阻抗随着频率的变化而变化则回路中的电流也随 着频率的变化而变囮，内阻上压降也随着频率的变化而变化所以信号源输出电压会随着频率的变 化而变化。
4、电阻值的变化对谐振频率和带宽的影响 答：电阻变化对谐振频率没有影响；电阻增大带宽减小，反之增大
5、 串联谐振电路的阻抗随频率的是如何变化的？ 答：频率从小到大变化阻抗从大变小再从小变大阻抗最小点就是谐振发生时。18实验七 互感的研究一、 实验目的 1、加深对互感电路概念的理解 2、学习耦合线圈同洺端的判断方法 2、学习耦合线圈互感系数、耦合系数的测量方法 二、实验任务 （一） 、判别耦合线圈的同名端 1．直流通断法实验电路如图
1-38按图接线后，合上开关的瞬间观察并记录实验现象，写出判 别结论图 9-22．电流大小法 根据等效电感的思路， 自拟实验电路 通过改变線圈的不同接法 （同名端相连和异名端相连） ， 测出回路中电流的值比较两次电流值的大小，判别线圈的同名端注意保持电压值不变，取 U=5~10V 3．电压高低法 根据等效电感的思路自拟实验电路，通过比较端口电压值的不同判别线圈的同名端 。
接线调电源频率为 1000Hz，测电阻仩的电压为 1V然后测量 U20； ；以同样的条件 L2 接 电源，保证电阻上的电压为 1V测量U10 。将U10 U20 代入上式（1）即可求出M
3．正反向串联法 按图 9-4 接线，调電源频率为1000Hz调节电源电压使得UR=1V，测量U1、U2、U12；将线圈 对角线连线调节电源电压使得UR=1V，再测量U1、U2、U12记录测量的数据。
值 计算M 值， 分析 K 徝大小并观察平行拉开和垂直拉开以及任意位置时的 U20 值的变化情况，从而可知 M 值和 K 值的变化情况图 1-41三、数据表格 电流大小法
（1） 说出伱判别同名端的方法及其原理21答：若两线圈的异名端相联，称为正相串联其等效电感 L 正=L1+L2+2M。显然等效电抗 X 正>X 反 利用这个关系，在两个线圈串联方式不同加上相同的正弦电压，根据回路中电流值的不同即可 判断出同名端，同样的当回路中流过相同的电流，通过测量不哃的端口电压也可判断出同名端
线圈1 中磁通发生突变，线圈2 产生一个互感电动势电表的指针就会偏转，根据同名端的定 义电压接正端與电源接“+”端为同名端若反偏则为异名端。
（2） 在用正反的串联法测互感时为何要保证UR=1V？答：因为保证UR=1V就可以保证回路中电流是┅个定值。
（3） 还可以用什么方法测互感系数答：用三表法或交流电桥法测出两个耦合线圈正向串联和反向串联的等效电感，则互感M ? L正 ? L反 4（4）还可以用什么方法判别同名端答：用交流电桥直接测量不同串联方式时的两线圈的等效电感，也可以判断其同名端22实验八 三相電路的研究一、实验目的 1、通过实验研究和掌握三相电路的基本特征和相序判定方法
2、学习三相负载的星形连接，三角形接法以及两种接法下，线电压、相电压线电流，相电流测 试方法
3、 研究三相负载作星形联接和三角形联接时， 对称负载和不对称负载情况下线电压與相电压 线电 流和相电流的关系。
4、分析和比较对称、不对称负载星形联接时中线的作用
5、观察了解三相负载各种联接方式下出现断線，断相时电压、电流的变化。
6、学会用三瓦特表法和二瓦特表法测量三相负载的有功功率
二、实验任务 1、三相负载星形联接，按照Y 接法原则自拟实验电路，并按图接线测量电流、电压、负载功率 自拟数据表格，将数据填入表中
观察实验现象，负载不对称有中线時各相灯泡亮度是否一样无中线时，各相灯泡亮度如何变 化测量当其中一相负载断开后，其它两相负载的相电压相电流的变化情况。
2、 测量三相负载三角形联接电路的电压、 电流和负载功率填入表中 表格自拟 （分对称负载和不对 称负载两种情况） 3、电源相序的测定 實验电路参照教材中电路自画，设 A 相电容C=4 ? F B 相、C 相灯泡均为 220V、60W 各一只接通电源，在无中线情况下观察两只灯泡的亮暗顺 序按容亮暗，对應ABC 判别电源相序
4、三相电动机负载功耗的测量 测量三相电动机星形接法和三角形接法两种情况下的空载功耗，自拟实验电路测量步骤囷数 据表格。
三、实验数据231．星形接法电压、电流测量值记录表格
1、 对于照明负载来说为什么中线上不允线接保险丝。
答：因为照明负載是不对称负载中线上有电流，而且电流是变化当电流变化使保险丝烧断，就 会发生不对称负载无中线的情况
2、 试分析，负载对称煋形连接无中线若有一相负载短路或断路对其余两相负载的影响 答：若有一相负载短路或断路，其余两相负载两端的电压为380V就会烧坏其余两相负载。
3、 用二瓦法三瓦法测量三相四线制（不对称）负载功率核算三相总功率时，两种方法得到的功 率值不同为什么，哪种對 答：因为三相四线制（不对称）负载时，中线上有电流两瓦法测量的是电路上消耗的总功率，而 三瓦法测量的是各相负载上消耗的功率用三瓦法测量的功率对，它反映的是三相负载消耗的实际 功率
4、三相电源相序判别它的原理是什么？ 4、 负载星形联接无中线时若其中两相断，余下一相能否正常工作为什么？若断一相其余两 相能否正常工作？ 答
负载星形联接无中线时 若其中两相断， 余下一楿不能正常工作 因为无中线， 不能形成回路
若断一相，其余两相不能正常工作因为其余两相构成串联回路他们的端电压是 380V。
5、 为什麼星形联接的负载一相变动会影响其他两相而三角形接时，一相负载变动对其他两相没 有影响 答：因为星形联接的负载一相变动，各楿的相电压就发生变化从而影响负载的正常工作，而而三 角形接时相电压等于线电压是一个定值，不受其他相的影响25实验三 运算放夶器和受控源一．实验目的 1．获得运算放大器和有源器件的感性知识 2．学习含有运算放大器电路的分析方法。
3．测试受控源的特性并通過测试受控源的特性加深对受控源特性的认识。
实验原理 运算放大器是一种有源三端元件它有两个输入端，一个输出端和一个对输入和輸出信号的参 考地端
“+”端称为非倒相输入端，信号从非倒相输入端输入时输出信号与输入信号对参考地端 来说极性相同。
“-”端称為倒相输入端信号从倒相输入端输入时，输出信号与输入信号对参考地 端来说极性相反
运算放大器的电路模型为一受控源， 在它的外蔀接入不同的电路元件 可以实现信号的模拟运 算或模拟变换，它的应用极其广泛含有运算放大器的电路是一种有源网络，在电路实验Φ主要研 究它的端口特性以及了解其功能本实验将要研究由运算放大器组成的几种基本线性受控源电路。
受控源是一种非独立电源 这種电源的电压或电流是电路中其他部分的电压或电流的函数， 或者 说它的电流或电压受到电路中其他部分的电压或电流的控制根据控制量和受控量的不同组合，受 控源可分为电压控制电压源（VCVS） 电压控制电流源（VCCS） ，电流控制电压源（CCVS） 电 流控制电流源（CCCS） 。
实际的受控源其控制量与被控量之间不是线性关系，它们可用一条曲线来表示通常，曲线 在某一范围内比较接近直线即在直线范围内，受控量的大小与控制量成正比其斜率（μ，g，γ， β）为常数。若超出直线范围就不能保持这一关系
=Io/I1= 1+R2/R3 输出电流受输入电流的控制而与负载無关，只与组成电路的参数有关α 称为电流放大系数。
其等效电路模型如图 2-7图2-6图 2-7 27三．实验任务 1．测试电压控制电压源和电压控制电流源（如图 2-1） （1）电路接好后检查线路无误，先调节输入电压 Ui=0然后接通运放供电电源，调节分压器使 V+V-各为15V，当运放工作正常时有Uo=0 和Ics=0。
*(5)試用双踪示波器观测图2-4 电路的控制特性Uo=?(Ui),测试方法及测试表格自拟
2．测试电流控制电压源的特性如图2-4 （1）给定 R2 为 1KΩ ，Ui 为 1.5V,改变 R1 的阻值分别測量 Ii 和 Uo 的值，记录于表格表格自拟。
注意倒相输入时Uo 的实际方向
为1KΩ ，改变R2 的阻值分别测量 Ii 和Uo 的值，记录于表格表格自拟。
搞错以免损坏运放。运放的工作电压|Ucc|〈18运放的输出端不能直接接地。
2．实验中运放的输出端不能与地端短接，否则会烧坏运放
3．实验電路应检查无误后方可接通供电电源，当运放外部换接元件时要先断开供电电源。
4．做电流源实验时不要使电流源负载开路。
5． 实验Φ数据有问题时 应首先检查供电电源是否工作正常， 再用万用表检查运放是否工作在线性 区
五．预习要求291．复习运算放大器及受控源嘚有关理论知识。
2．根据实验电路参数计算出实验任务1，2 中的每个控制系数的理论值
3．设计任务 2，3 的实验数据表格
六、实验报告要求 1．整理各组实验数据，并对表 2-2 中的测量数据变化规律作出解释
2．分析测量值误差的原因 七、思考题 1、 写出受控源与独立源的相同点与鈈同点。
答：相同点：它们都能输出电流或电压在进行电路计算时，受控源可看成独立源
不同点：受控源的输出量受其控制量的影响，随控制量的改变而改变
2、 运放管脚有电源端子 V+、 为什么运放在工作时必须接上V+、 V-， V-电源实验用的运放板上还 接上二只二极管起何作鼡？实验中若电源接反会出现什么情况 答：接二极管起保护作用，防止正负输入端电压差太大将运放烧坏电源接反会将运放烧坏。30实驗十 负阻抗变换器及其应用一、实验目的 1、获得负阻变换器的感性认识
2、学习和了解负阻抗变换器的特性，会运用运算放大器构成负阻忼变换器 3、 应用戴维南定理测定含有负电阻的电压源的伏安特性， 能根据测试要求制定合理的实验方案 选 用合适的仪器仪表，正确测量负电阻的阻值、伏安特性曲线
4、观测RLC 串联电路的方波响应和状态轨迹， 能正确记录绘制响应波形和状态轨迹
自拟实验电路和数据表格，观测并记录 R L 取 1000Ω 和 500Ω 时负阻抗变换器伏安特性斜率的 变化，如图10-74．观测负阻抗变换器的u、i 相位关系 输入信号为幅值1V 的正弦波，R=300Ω R1= R2=1KΩ ,CH1 看 a 点，CH2 看a’点,用示波器观 测并记录u、i 的波形5．观测R、L、C 串联电路的方波响应和状态轨迹。33R=500Ω 时R=5kΩ
时34实验十三 万用表的设计、组装与校准一、实验目的 1 学会设计、计算万用表各类测量电路； 2 学习万用表电路的组装、调试与校准的方法； 3 通过实际组装万用表了解处理实際问题的方法。培养学生的工程设计和实践 能力
①直流电流测量电路。量程为 0.5mA、2.5mA、25mA、250mA 四挡由转换开 关切换，要求准确度等级为 2.5 级
② 矗流电压测量电路。量程为 2.5V、5V、25V、250V、500V 共五挡由转换开 关切换，要求准确度等级为 5 级电压灵敏度 m =2kΩ V。
③ 交流电压测量电路
量程为 5V、 25V、 250V、 500V 共四挡， 由转换开关切换 准确度等级为 5 级，电压灵敏度 n =2kΩ V
④ 直流电阻测量电路。
10”“×35三、设计方案 1 采用阻容器件设计万用表的量程； 2 采用运算放大器扩展万用表的量程
（一） 方案一的设计过程 万用表是把磁电系微安表或毫安表头， 配以不同的测量电路而形成了各種用途的 仪表如电流表、电压表、欧姆表和整流式交流电流表、电压表等测量仪表。再利用 转换开关使它在不同位置时，把表头接在鈈同的测量电路上这样就把几种仪表统 一在一个仪表中，这就是万用表万用表是一个多用途，多量程的仪表可以用来测
量直流或交鋶电流、电压以及电阻，有的还可以测量电容、电感、晶体管的静态参数 等它的电路是由分流、分压、欧姆测量以及整流等电路和转换開关组成、表头用以 指示被测量的数值，它的满度电流一般为几微安到数百微安满度的电流愈小，表头 的灵敏度愈高测量电路的目的昰把多种被测物理量转换为适合表头工作的直流电压
或电流。转换开关用来实现对不同测量电路的选择和不同量程的切换1．直流电流测量电路的计算 一只表头只能允许通过小于它的灵敏度(I0)的电流， 否则会烧毁表头 为了扩大被 测电流的范围，就要根据所测电流在表头上并聯合适的分流电阻使流过表头的电流 为被测电流的一部分，被测电流愈大分流电阻愈小。
万用表的直流电流挡是多量程的 由转换开關的位置改变量程。通常采用闭环抽 头转换式分流电路如图 11－1 所示。因考虑各测量电路共用一个表头在表头支路 中串联可变电阻 W1(300Ω )用莋校准时使用， 另外串联电位器 W2(850Ω )作为欧姆挡调 零时使用
如图 11－1 所示分流电阻值计算如下
R1I1 I2 I1 I3 I1 I4因此，如图 11－1, 已知 Rg、I1 、I2 、I3 、I4,可以先算出 R1、 R2、 R3、 R4 洅 求出分流电阻 r1、r2、r3、 r4 从而完成直流电流测试电路的参数计算图13－1多量程电流表这种测量直流电流电路的优点是，当转换开关接触不良時被测电流不会流人 表头，对表头来说是
的因而获得广泛应用。缺点是分流电阻值计算较繁琐
所示并串式分压电路，它是常用的直鋶电压测量电路实际上是在直流 电流测量电路的基础上， 串联适当的电阻而组成的
图中保留了电流挡的分流电阻 R1， 为了提高电压表内阻还串联了电阻 R ? ， R ? 可根据已知电压灵敏度 m 求出图13－2直流电压测量电路（1）串联电阻 R ? 的计算 测量每伏电压所需的内阻值，即为电压灵敏喥用下式表示mk ? R0k Uk所以有R 0 k ? m kU k(13.3)式中，mk 为电压灵敏度R0k 为 k 挡内阻，Uk 为 k 挡量程
在校准直流电压挡时使用。
4．交流电压测量电路的计算 现有的万用表表头几乎全部使用磁电系的
磁电系表头不能直接测量交流电，必 须先将交流电压经整流电路变换成直流电压使表头指针偏转，再根据整流后的直流 电压与被测正弦交流电压有效值之间的关系确定被测正弦交流电压的有效值。这种 由磁电系表头与整流电路构成的测量交鋶电压的电表称为整流系仪表。39图13--3 是串并式半波整流交流电压测量电路其中 D1、D2 是整流二极管；为了提高内阻，串联了电阻 R ?? ；R8
是直流电壓挡的 分压电阻在这里可与直流挡共用。
（1）串联电阻 R ?? 的计算 图 11.3 中Ul 量程挡的内阻R 01 ? R ?? ? R 8 ? R D 1 ? R ab(13.6)式中，RD1 为二极管正向工作电阻(可查手册得到其值一般半导体二极管的正向电阻 为几百欧左右)；Rab,为考虑半波整流波形影响，ab 两端的等效电阻
的右边滑动触头是用来在校准时调节表头支路电鋶的，以提高电压表40的准确度
（2）各量程内阻和各挡串联电阻值的计算 Uk 量程挡内阻 R0k：电压灵敏度 n× 量程 Uk (13.10)根据计算出的各量程内阻值 Rok,，计算各挡串联电阻值 R9、R10、R11
注意，此电路各挡串联电阻值的计算结果分别与直流电压各挡串联电阻值相等 所以两种测量电路可以共用电阻。
5．电阻测量电路的计算 用万用表测量电流和电压时由于被测电路本身已有电流和电压，所以不必另加 电源但是在测量电阻时，由于被测电阻上没有电流和电压就需要另加电源，使表 头指针能够随着被测电阻的大小做不同程度的偏转
电阻测量电路如图 8.6.4 所示。图中 U1 为 9V 層叠电池U2 为 1.5V 干电池。（1）中心电阻只 Rn设欧姆表直流电源电压为 US a、 两端短路时， 当 b 调节 RS 使表头指针达到满偏
表头指针偏转到表盘的中惢位置， 称此时 R 值为欧姆表的中心电阻 Rn
一般设计 计算欧姆表电阻是先求出最大量程挡时的中心电阻值， 如图 11-4 （b） 中先计算出 lk” “× 挡的其它各挡中心电阻用并联电阻的方法依次降低 10 倍。根据已给定的“× 1”挡 中心电阻 R n 1 ? 40 Ω 则“× 10”挡中心电阻为 10Rn1， 100”挡中心电阻为 100Rl “× “× lk”挡为 1 000Rn1，并由此可计算串联电阻 R13、R17
中心电阻对欧姆表是十分重要的一个参数它确定后，欧姆表的标尺刻度就可确 定
欧姆表量程的設计都以中心位置刻度为准， 然后分别求出相当于各个被测电阻 Rx41的刻度值
100(13.15)由该式可求出并联电阻凡
欧姆表层叠电池和干电池使用长久后，内阻增大电压下降，使通过表头支路的 电流降低从而当两表笔短路时，指针到不了指示零欧姆的位置(即达不到满偏电流 值)为了使電池电压降低到一定程度仍能保持正常测量，即延长电池使用寿命在表 头支路串接一电位器 W2 作为零欧姆调节器，使无论新电池或使用一
時间后的旧电 池都能保证两表笔短路时指针指示零欧姆位置按此原则计算 W2。
设新换上的电池电压较高 如干电池为 1.6V， 层叠电池为 9.5V 此时， 欧姆表短 路电流将超过表头满偏电流值且较大 应调节电位器 W2， 使它在表头支路中电阻值最 大这样表头支路电流就不会超过满偏电流徝，而略小于(或等于)满偏电流值
姆位置，此时应将电位器 W2 的电阻值调至在表头支路中最小(或等于零)，使表头中 电流略大于(或等于)灵敏喥电流 I0这时干电池可按 1.35V、层叠电池可按 8.5V 计算。
表头支路电流应 有以下关系
I0(13.21)当满足式(8.6.20)～式(8.6.23)时 说明干电池在 1.35～1.6V、 层叠电池在 8.5～9.5V 范围内变化，通过调节零欧姆调节器可使表笔短路时指针能偏转到零欧姆位置，从 而保证测量的准确度
（二）方案二的设计过程1．用直流表头（滿偏电流 1mA）测量电压,表头电阻为 150Ω ，如图 12-4 所示按图接线并测 量所示电路的电压测试范围。调节参数测量电流的放大范围，自行设计数據表格
用直流表头测量电流（一级放大） ，如图 11-5 所示调节参数，测量电流的放大范围自行 设计数据表格。需把直流电流程扩大到1A,则電路44电流测试范围（ RP1＝0.72 kΩ ）输入电流（A）0.1 0.690.3 2.09 30.5 3.48 50.7 4.87 71 6.96 10输出电压（V）表头读数（满刻 1 度为 10）图13-5 直流表头测量电流四 万用表的焊接组装
将选好的元件阻值鼡电桥进行测量二极管极性用万用表欧姆“× lk”挡判别。
根据装配图焊接元件弄清开关结构及其对应位置，要求元件布放整齐焊点媄 观，焊接牢固(不得有虚焊)焊好后用万用表欧姆挡检查电路是否连接有误或是否存 在虚焊(假焊)，将焊好的电路板及其它部件组装到一个外壳中45
实验九 在 50Hz 交流电路中，测得一只铁芯的 P、I 和 U如何计算其阻值和电感量？ 答
阻抗三角形如下：首先根据
X = ωL = 2πfL = Z sinφ = Z 得出：1?cos?2Z 1?cos?2 L ＝ 2π f接于 220V 交鋶电源的一个线圈 尽管 L 较大， R 较小能否接到 220V 的直流电源上 若 为什么？ 答：不能因为对于直流电来说，电感线圈的感抗为 0这样其阻忼就等于其电阻 R， 如果 R 较小那么会导致电流很大，从而发热烧坏线圈1实验十
为了提高电路的功率因数，常在感性负载上并联电容器此时增加了一条电流支路，试 问电路的总电流是增大还是减小了此时感性元件上的电流和功率是否改变？为什么 答：电流的总电流可能会增大，可能会减小也可能会不变。感性元件上的电流和功率 都不会变
在感性负载上并联电容器后，电路的电流路径如下图所示：其中 I1 是感性负载电流I2 是电容中流过的电流，I0 是总电流三者的相位关系如下：图中 φ1 是接入电容之前，U、I0 之间的相位角（此时 I0 就是 I1） φ0 是接入电容之后， U、I0 之间的相位角可见，当接入的电容逐渐增大时会使电路总电流 I0 越来越小，但 是达到一个最小值再增大电容时，电流 I0
又会逐步增大并且有可能超过之前的电流 I1， 如下图所示：I0 I φ0 φ1 I1I2 U在这个过程中感性负载两端的电压一直不变，因此其电流和功率吔一直不变本次实验中，用测得的 U、I 计算出来的功率 U*I 与用功率表测量出来的功率 P 为什么 会有不一样的情况据此思考提高功率因数对电蕗有什么影响，有什么实际意义 答：用测得的 U、I
计算出来的功率是视在功率，它包括有功功率和无功功率而用功 率表测量出来的功率昰有功功率，当电路的无功功率不为 0 时两者就会不一样，两者的关 系用功率因数来衡量
cosφ =P U *I当功率因数提高时在有功功率保持不变的情況下，会降低视在功率从而提高电源利 用率，降低传输线的上的传输损耗2实验十一 三相负载根据什么条件作星形或三角形连接？ 答：根据负载所要求的额定电压来选择在三相负载的三种接法中，Y 型一般不用因 为现实中不可能有一直保持对称的负载，实际情况中只用 Y0 型和三角形对于 Y0 型接法， 负载电压是电网的相电压
220V 而三角形接法负载两端电压是线电压 380V。
当负载额定电 压要求是 220V 时用 Y0 型接法，当负載额定电压要求 380V 时用三角形接法。
用实验数据和观察到的现象总结三相四线制供电系统中中线的作用。
答：从实验数据可知：在三相㈣线制供电系统中因为中线的存在，不论负载是各自不 平衡还是某一相完全断开，负载电压都保持为恒定的电网相电压从而可见中線的作用就 是使各相各自保持独立，不会相互影响在三角形接法中，根据相电流计算线电流
三者的相位图如下图所示：根据余弦定律，可得
实验九 实验台交流电的使用、自耦变压器的调节 线电压、相电压的区分 功率表的接法 cosφ 的测量 容性、感性的判断 等效电阻、电容、電感的计算（等效电容和等效电感不应该同时计算） 实验十 日光灯电路的连接实验十一 Y、Y0、三角形电路的接法分清三角形接法中哪个是楿电流，哪个是线电流 三角形接法中线电流、相电流的相位关系，以及通过相电流计算线电流的方法 实验十二
一瓦特法与二瓦特法的接法（特别注意二瓦特法连接） 实验七 信号发生器的使用 f0(理论)的计算与 f0(实测)的测量 f1 与 f2 的测量 通频带的理论计算与实际测量 Q 值的理论计算与实際测量（两种测量方法） 考试注意事项
1、带好学生证、准考证等证件考试时要检查； 2、带好答题笔、铅笔、直尺（考试有可能要求作图） 、计算器，不用带坐标纸； 3、闭卷考试不能带任何资料，每人一个实验台；如发现夹带资料、相互交流等现象按 作弊现象处理，上報
； 4、考试过程中如果怀疑实验仪器有问题尽快举手向老师求助，如果经检查确实是仪器问 题可以适当延长考试时间； 4、考试时有关操作如果实在不会，可以举手向老师求助但老师会决定是否给予提醒；如 果给予提醒，会酌情扣分4
目录电位, 实验一 电位,电压的测定及電路电位图的绘制实验二 基尔霍夫定律的验证实验三 线性电路叠加性和齐次性的研究实验四 受控源研究实验六 交流串联电路的研究实验八 彡相电路电压,电流的测量 三相电路电压,实验九 三相电路功率的测量―1―电位, 实验一 电位,电压的测定及电路电位图的绘制一.实验目的1.学会测量电路中各点电位和电压方法.理解电位的相对性和电压的绝对性;
2.学会电路电位图的测量,绘制方法; 3.掌握使用直流稳压电源,直流电压表的使用方法.二.原理说明在一个确定的闭合电路中, 各点电位的大小视所选的电位参考点的不同而异, 但任意两点之间的电 压(即两点之间的电位差)则是鈈变的,这一性质称为电位的相对性和电压的绝对性.据此性质,我们 可用一只电压表来测量出电路中各点的电位及任意两点间的电压.
若以电路Φ的电位值作纵坐标,电路中各点位置(电阻或电源)作横坐标,将测量到的各点电位在 该平面中标出,并把标出点按顺序用直线条相连接,就可得到電路的电位图,每一段直线段即表示该两 点电位的变化情况.而且,任意两点的电位变化,即为该两点之间的电压.
在电路中,电位参考点可任意选定,對于不同的参考点,所绘出的电位图形是不同,但其各点电位 变化的规律却是一样的.三.实验设备1.直流数字电压表,直流数字毫安表 2.恒压源(EEL-I,II,III,IV均含在主控制屏上,可能有两种配置(1)+6V(+5V) ,+12 V,0～30V 可调或(2)双路0～30V可调.
) 3.EEL-30组件(含实验电路)或EEL-53组件四.实验内容实验电路如图1-1所示,图中的电源US1用恒压源中的+6V(+5V)输出端,US2用0～+30V鈳调电源 输出端,并将输出电压调到+12V.
1.测量电路中各点电位 .
以图1-1中的A点作为电位参考点,分别测量B,C,D,E,F各点的电位.
用电压表的黑笔端插入A点,红笔端分別插入B,C,D,E,F各点进行测量,数据记入表1-1中.
以D点作为电位参考点,重复上述步骤,测得数据记入表1-1中.图 1-1 2.电路中相邻两点之间的电压值 .
2.实验电路中使用的電源US2用0～+30V可调电源输出端,应将输出电压调到+12V后,再接入电路中.
并防止电源输出端短路.
3.数字直流电压表测量电位时,用黑笔端插入参考电位点,红筆端插入被测各点,若显示正值,则表 明该点电位为正 (即高于参考电位点) 若显示负值, ; 表明该点电位为负 (即该点电位低于参考点电位) .
4.用数字直流電压表测量电压时,红笔端插入被测电压参考方向的正(+)端,黑笔端插入被测电压参 考方向的负(-)端,若显示正值,则表明电压参考方向与实际方向一致;若显示负值,表明电压参考 方向与实际方向相反.六.预习与思考题1.电位参考点不同,各点电位是否相同?任两点的电压是否相同,为什么? .电位参考點不同,各点电位是否相同?任两点的电压是否相同,为什么?
答:在一个确定的闭合回路中电位参考点不同,各点的电位也不相同,但任意两点之间的電压是不变的, 这一性质称为电位的相对性和电压的绝对性.
2.在测量电位,电压时,为何数据前会出现±号,它们各表示什么意义? .在测量电位,电压时,為何数据前会出现± 它们各表示什么意义? 答:电位参考点选定后,各点电位不同, "+"表示该点电位比参考点大,"-"表示该点电位比参考点小;测 电压时,"+""-"表礻两点的电位相对大小,由电压电流是否关联决定.
3.什么是电位图形?不同的电位参考点电位图形是否相同?如何利用电位图形求出各点的电位和任意 .什么是电位图形?不同的电位参考点电位图形是否相同? 两点之间的电压 两点之间的电压.
答:以电路中电位值作为纵坐标,电路各点位置作为橫坐标,将测得的各点电位在该坐标平面画出,并把 这些点用线连接,所得的图形称电位图;不同的电位参考点电位图形是不同的;在电位图中,各点嘚电位 为该点对应的纵坐标,而两点间的电压则为该两点间的纵坐标的差.七.实验报告要求1.根据实验数据,分别绘制出电位参考点为A点和 点的两個电位图形.
.根据实验数据,分别绘制出电位参考点为 点和 点的两个电位图形.
根据电路参数计算出各点电位和相邻两点之间的电压值, 与实验数據相比较, 对误差作必要的分析.
根据电路参数计算出各点电位和相邻两点之间的电压值, 与实验数据相比较, 对误差作必要的分析.
答:可能造成误差的原因有:电压表的精确度等仪器造成的误差.
.回答思考题.实验二 基尔霍夫定律的验证一.实验目的1.验证基尔霍夫定律的正确性,加深对基尔霍夫定律的理解; 2.学会用电流插头,插座测量各支路电流的方法; 3.学习检查,分析电路简单的故障分析能力.二.原理说明1.基尔霍夫定律 基尔霍夫定律 基爾霍夫电流定律和电压定律是电路的基本定律, 它们分别用来描述结点电流和回路电压, 即对电
路中的任一结点而言,在设定电流的参考方向下,應有∑I=0,一般流出结点的电流取正号,流入结点 的电流取负号;对任何一个闭合回路而言,在设定电压的参考方向下,绕行一周,应有∑U=0,一般电 压方向與绕行方向一致的电压取正号,电压方向与绕行方向相反的电压取负号.
在实验前, 必须设定电路中所有电流, 电压的参考方向, 其中电阻上的电压方向应与电流方向一致, 见图 2-1 所示.
2.检查,分析电路的简单故障 .检查, 电路常见的简单故障一般出现在连线或元件部分.
连线部分的故障通常有连线接错, 接触不良而造 成的断路等;元件部分的故障通常有接错元件,元件值错,电源输出数值(电压或电流)错等.
故障检查的方法是用万用表(电压档或電阻档)或电压表在通电或断电状态下检查电路故障.
(1)通电检查法:在接通电源的情况下,用万用表的电压档或电压表,根据电路工作原理,如果 电路某两点应该有电压,电压表测不出电压,或某两点不该有电压,而电压表测出了电压,或所测电压 值与电路原理不符,则故障必然出现在此两点之间.
(2)電检查法:在断开电源的情况下,用万用表的电阻档,根据电路工作原理,如果电路中某两 点应该导通而无电阻 (或电阻极小) 万用表测出开路 , (或电阻極大) 或某两点应该开路 , (或电阻很大) ,―4―而测得的结果为短路(或电阻极小) ,则故障必然出现在此两点之间.
本实验用电压表按通电检查法检查,分析电路的简单故障.三.实验设备1.直流数字电压表,直流数字毫安表 2.恒压源 3.EEL-30组件(含实验电路)或EEL-53组件四.实验内容实验电路如图 2-1 所示,图中的电源 US1 用恒壓源中的+6V(+5V)输出端,US2 用 0～+30V 可调 电源输出端,并将输出电压调到+12V(以直流数字电压表读数为准) .实验前先设定三条支路的电流参
考方向,如图中的 I1,I2,I3 所示,并熟悉线路结构,掌握各开关的操作使用方法.图 2-1 1.熟悉电流插头的结构 .
将电流插头的红线端插入数字毫安表的红 (正) 接线端, 电流插头的黑线端插入數字毫安表的黑 (负) 接线端.
将电流插头分别插入三条支路的三个电流插座中,读出各电流值.按规定:在节点A,电流表读数 为"+",表示电流流出节点,读数為"-",表示电流流入节点,然后根据图2-1中的电流参考方向,确定 各支路电流的正,负号,并记入表2-1中.
用直流数字电压表分别测量两个电源及电阻元件上嘚电压值, 将数据记入表2-2中.
测量时电压表 的红(正)接线端应插入被测电压参考方向的高电位(正)端,黑(负)接线端应插入被测电压参考方 向的低电位(負)端.
相对误差五.实验注意事项1.所有需要测量的电压值,均以电压表测量的读数为准,不以电源表盘指示值为准.―5―2.防止电源两端碰线短路.
3.若用指针式电流表进行测量时,要识别电流插头所接电流表的"+,-"极性,倘若不换接极性,则 电表指针可能反偏(电流为负值时) ,此时必须调换电流表极性,重噺测量,此时指针正偏,但读得的 电流值必须冠以负号.六.预习与思考题1.根据图2-1的电路参数,计算出待测的电流 1,I2,I3和各电阻上的电压值,记入表 -2中,以便實 .根据图 - 的电路参数 计算出待测的电流I 的电路参数,
和各电阻上的电压值,记入表2- 中 以便实 验测量时,可正确地选定毫安表和电压表的量程; 验测量时,可正确地选定毫安表和电压表的量程; 2.在图 -1的电路中A,D两节点的电流方程是否相同?为什么? 的电路中A 两节点的电流方程是否相同?为什么? .在图2- 嘚电路中 答:电路中A,D两节点的电流方程不同.电流流过A,B两点的方向相反.
3.在图2-1的电路中可以列出几个电压方程?它们与绕行方向有无关系? .在图 - 的电蕗中可以列出几个电压方程 它们与绕行方向有无关系? 的电路中可以列出几个电压方程? 答:可以列出三个电压方程.它们与绕行方向有关系.4.在实驗中若用指 针万用表直流毫安档测各支路电流,什么情况下可能出现毫安表指针反偏,应如 在实验中若用指3针万用表直流毫安档测各支路电流
什么情况下可能出现毫安表指针反偏, 针万用表直流毫安档测各支路电流, 何处理,在记录数据时应注意什么?若用直流数字毫安表测量时,则会有什么显示呢? 何处理,在记录数据时应注意什么?若用直流数字毫安表测量时,则会有什么显示呢? 答:用万用表测量时,当接线反接时指针会反偏,记录時注意数据时要改变正负号.若用数字表测量, 会有正负显示.七.实验报告要求1.回答思考题; .回答思考题;
2.根据实验数据,选定试验电路中的任一节点,驗证基尔霍夫电流定律(KCL)的正确性; .根据实验数据,选定试验电路中的任一节点,验证基尔霍夫电流定律( )的正确性; 选择接点A, I1+I2+I3=-1.18-6.26+7.42=-0.02≈0, 忽略实验误差, 满足基爾霍夫定理电流I1+I2+I3=0.
5.写出实验中检查,分析电路故障的方法,总结查找故障
.写出实验中检查,分析电路故障的方法,总结查找故障体会.
故障 1 故障 2 测得 R5 两端无电压, 2 两端有电 测得 R4 两端无电压, 1 两端有电 R R 压 6.1V,可得 R5 短路 压 0.62V,可得 R4 短路故障 3 忽略实验误差,IR2= IR1,可得 R3 断开.实验三 线性电路叠加性和齐次性的研究一.实驗目的1.验证叠加定理; 2.了解叠加定理的应用场合;
3.理解线性电路的叠加性和齐次性.―6―二.原理说明叠加原理指出:在有几个电源共同作用下的线性电路中,通过每一个元件的电流或其两端的电压, 可以看成是由每一个电源单独作用时在该元件上所产生的电流或电压的代数和.
一个电源 单獨作用时,其它的电源必须去掉(电压源短路,电流源开路) ;再求电流或电压的代数和时,当电源 单独作用时电流或电压的参考方向与共同作用时的參考方向一致时,符号取正,否则取负.在图3-1 中:I1= I1'- I1", I2=- I2'+ I2", I3= I3'+ I3", U=U'+U" .(b) (c) 图 3-1
叠加原理反映了线性电路的叠加性,线性电路的齐次性是指当激励信号(如电源作用)增加或减小 K倍時,电路的响应(即在电路其它各电阻元件上所产生的电流和电压值)也将增加或减小K倍.叠加 性和齐次性都只适用于求解线性电路中的电流,电压.對于非线性电路,叠加性和齐次性都不适用.(a)三.实验设备1.直流数字电压表,直流数字毫安表 2.恒压源 投向短路侧),参考图 3-1(b) ,画出电路图,
表明各电流,电压嘚参考方向.
用直流数字毫安表接电流插头测量各支路电流:将电流插头的红接线端插入数字毫安表的红(正) 接线端,电流插头的黑接线端插入数芓毫安表的黑(负)接线端,测量各支路电流,按规定:在结点 A, 电流表的读数为"+",表示电流流出结点,读数为"-",表示电流流入结点,然后根据电路中的电 流参栲方向,确定各支路电流的正,负号,并将数据记入表 3-1 中.
用直流数字电压表测量各电阻元件两端电压:电压表的红(正)接线端应插入被测电阻元件电壓参 考方向的正端,电压表的黑(负)接线端插入电阻元件的另一端(电阻元件的电压参考方向与电流的参 考方向一致) ,测量各电阻元件两端电压,数據记入表 3-1 中.―7―表 3-1 实验数据一 测量项目 US2 I1 I2 I3 UAB UCD UAD UDE UFA US1 (V) (V) (mA)
重复步骤1的测量并将数据记录记入表格3-1中.
完成上述电流,电压的测量并将数据记入表格3-1中.
4.将US2的数值调臸+12V,重复第2步的测量,并将数据记录在表3-1中.
5.将开关S3投向二极管VD侧,即电阻R5换成一只二极管1N4007,重复步骤1～4的测量过程,并 将数据记入表3-2中.
2.注意仪表量程嘚及时更换; 3.电源单独作用时,去掉另一个电压源,只能在实验板上用开关K1和K2操作而不能直接将电源短路.六.预习与思考题1.叠加原理中US1,US2分别单独作鼡,在实验应如何操作?可否将要去掉的电源(US1和US2)直接短 .叠加原理中 分别单独作用,在实验应如何操作?可否将要去掉的电源( 接?
答:叠加原理中US1,US2分别单獨作用,其他电源必须去掉即电压源短路,电流源开路.
, 2.实验电路中,若有一个电阻元件改为二极管,试问叠加性与齐次性还成立吗?为什么? .实验电路Φ,若有一个电阻元件改为二极管,试问叠加性与齐次性还成立吗?为什么? .
答:若改成二极管,叠加性与齐次性不成立,因为叠加性和齐次性都不适用於非线形电路,七.实验报告要求1.
根据表 -1实验数据一,通过求各支路电流和各电阻元件两端电压,验证线性电路的叠加性与齐 .
根据表3- 实验数据一 通過求各支路电流和各电阻元件两端电压, 实验数据一, 次性; 次性; U 答
S1和US2共同作用时产生的电流和各电阻元件两端的电压等于它们单独作用时的电鋶和各电阻元件 两端的电压之和,如某个独立电源数值加倍, 电流和各电阻元件两端的电压也加倍.
2.各电阻元件所消耗的功率能否用叠加原理计算得出?使用上述实验数据计算,说明; .各电阻元件所消耗的功率能否用叠加原理计算得出?使用上述实验数据计算,说明; 答:各电阻元件消耗功率不滿足叠加原理.由R1的三次功率计算得出PR1与PR1'+PR1"不等.
.据表 - 实验数据二 说明叠加性与齐次性是否适用于该实验电路; 实验数据二, 叠加性与齐次性不适用於该实验电路.
根据流过R1的三个电流值进行计算发现不满足叠加性与齐次 答
.回答思考题.实验四 受控源研究一.实验目的1.加深对受控源的理解; 2.熟悉由运算放大器组成受控源电路的分析方法,了解运算放大器的应用; 3.掌握受控源特性的测量方法.二.实验原理1.受控源 .
受控源向外电路提供的电壓或电流是受其它支路的电流或电压的控制, 因而受控源是双口元件
一 个为控制端口,或称输入端口,输入控制量(电压或电流) ,另一个为受控端口戓称输出端口,向外电 路提供电压或电流.受控端口的电压或电流,受控制端口的电压或电流的控制.根据控制变量与受控变 量之间的不同组合,受控源可分为四类
=u2 称为转移电压比(即电压放大倍 u1数) .
β =i2 称为转移电流比(即电流放大倍数) .
i12.用运算放大器组成的受控源 .
运算放大器的电流符号如图4-2所示,具有两个输入端:同向输―9―入端 u + 和反向输入端 u ,一个输出端 u 0 .放大倍数为 A ,则 0 = A(u + u ) .特性2
由运算放大器的特性1可知
u + = u = u1 则 i R1 =对于理想运算放大器,放大倍数 A 為 ∞ ,输入电阻为 ∞ ,输出电阻为 0 ,由此可得两个特性
R1(2)电压控制电流源(VCCS) 电压控制电流源电路如图4-4所示.
由运算放大器的特性1可知
由运算放大器的特性1可知
其电路模型如图4-1(c)所 示.
( (1)测试 VCCS 的转移特性 I2=f(U1) ) 调节恒压源输出电压 U1(以电压表读数为准) ,用电流表测量对应的 输出电流 I2,将数据记入表 4-3 中.
的转移特性U ( (1)测试 )测试CCVS的转移特性 2=f(U1) 的转移特性 调节恒流源输出电流I1(以电流表读数为准) ,用电压表测量对应 的输出电压U2,将数据记入表4-5中.
保持I1=0.2mA,负载电阻RL用电阻箱,并调节其大小,用电压表测量对应的输出电压U2,并将数据 记入表4-6中.
-0.5 -0.6 1 2 3CCVS4 5 6 7 8 9转移特性负载特性2.参考表4-1数据,说明转移参量 , g , r 和 β 受电路中那些参数的影響?如何改变它们的大小? .参考表 - 数据 数据, 受电路中那些参数的影响?如何改变它们的大小? 3.回答预习与思考题中的3,4题; .回答预习与思考题中的 , 题
4.对實验的结果作出合理的分析和结论,并总结对四种受控源的认识和理解.
.对实验的结果作出合理的分析和结论,并总结对四种受控源的认识和理解.实验六 交流串联电路的研究一.实验目的1.学会使用交流数字仪表(电压表,电流表,功率表)和自耦调压器; 2.学习用交流数字仪表测量交流电路的电壓,电流和功率; 3.学会用电流数字仪表测定交流电路参数的方法;
4.加深对阻抗,阻抗角及相位差等概念的理解.二.原理说明正弦交流电路中各个元件嘚参数值,可以用交流电压表,交流电流表及功率表,分别测量出元件两 端的电压 U ,流过该元件的电流 I 和它所消耗的功率 P ,然后通过计算得到所求的各值,这种方法称 为三表法,是用来测量50Hz交流电路参数的基本方法.计算的基本公式为:UR P 或R = 2 I I U X 电感元件的感抗
R =―12―串联电路复阻抗的模
Z = 其中:等效电阻 R =U X ,阻抗角 = arctg I RP ,等效的电抗 X = I2Z R22本次实验电阻元件用白炽灯(非线性电阻) .电感线圈用镇流器,由于镇流器线圈的金属导线具有 一定电阻,因而,镇流器可以由电感和电阻相串联来表示.电容器一般可认为是理想的电容元件.
在R,L,C串联电路中,各元件电压之间存在相位差,电源电压应等于各元件电压的相量和,洏不 能用它们的有效值直接相加.
电路功率用功率表测量,功率表(又称为瓦特表)是一种电 动式仪表,其中电流线圈与负载串联或并联, (具有两个电鋶线 圈,可串联或并联,以便得到两个电流量程) ,而电压线圈与电 源并联,电流线圈和电压线圈的同名端(标有*号端)必须连在 一起,如图6-1所示.本实验使鼡数字式功率表,连接方法与 电动式功率表相同,电压,电流量程分别选450V和3A.三.实验设备1.交流电压表,电流表,功率表
2.自耦调压器(输出可调的交流电压) 3.恒流源(0～500mA可调) 4.EEL-17组件(含白炽灯220V,40W,日光灯30W,镇流器,电容器4F,2F/400V)四.实验内容实验电路如图6-2所示,功率表的连接方法见图6-1,交流电源经 自耦调压器后负载Z供电.
1.测量白炽灯的电阻 .
图6-2电路中的Z为一个220V, 40W的白炽灯, 用自耦调压器调压, 使U为220V,(用电压表测量) ,并测量电流和功率,记入自拟的数据表 格中.
将电压U调到110V,重复仩述实验.
U(V) I(A) P(W) 0.257 8.4 180 0.102 1.75 90五.实验注意事项1.通常,功率表不单独使用,要又电压表和电流表监测,使电压表和电流表的读数不超过功率表电压―13―和电流的量限; 2.注意功率表的正确接线,上电前必须经指导教师检查; 3.恒流源(0～500mA可调)
4.自耦调压器在接通电源前,应将其手柄置在零位上,调节时,使其输出电压从零开始逐渐升高.每 次改接实验负载或实验完毕,都必须先将其旋柄慢慢调回零位,再断电源.六.预习与思考题 七.实验报告要求根据实验1的数据,计算白熾灯在不同电压下的电阻值; 1.根据实验1的数据,计算白炽灯在不同电压下的电阻值; R2=110/0.131=839.70欧 答:R1=220/0.181=1215.47欧
4,R=540.17 根据实验4的数据, 计算日光灯的电阻值,画出各个电压和電流的相量图, 4.根据实验4的数据, 计算日光灯的电阻值,画出各个电压和电流的相量图,说明各个电压之间的关 系.电感+电阻 电感 电阻 电容+电阻( 电容 電阻(220V) 电阻 ) 电容+电感( 电容 电感(4F )+电阻 电感 电阻220V 110V 4F 2F 220V 110VI(A) 0.108
4.观察线路故障时的情况.二.原理说明电源用三相四线制向负载供电,三相负载可接成星形(又称'Y'形)或三角形(又称'Δ'形) .
当三相对称负载作'Y'形联接时,线电压UL是相电压UP的 3 倍,线电流IL等于相电流IP,I L = I P ,流过中线的电流IN=0;作'Δ'形联接时,线电压UL等于相电压U 3 倍,即
U L =不对稱三相负载作'Y'联接时,必须采用'YO'接法,中线必须牢固联接,以保证三相不对称 负载的每相电压等于电源的相电压(三相对称电压) .若中线断开,会导致彡相负载电压的不对称,致 使负载轻的那一相的相电压过高, 使负载遭受损坏, 负载重的一相相电压又过低, 使负载不能正常工作; 对于不对称负载莋'Δ' 联接时,IL≠ 3 IP,但只要电源的线电压UL对称,加在三相负载上的电
压仍是对称的,对各相负载工作没有影响.
本实验中,用三相调压器调压输出作为三楿交流电源,用三组白炽灯作为三相负载,线电流,相电 流,中线电流用电流插头和插座测量.
(EEL―ⅤB 为三相不可调交流电源)三.实验设备1.三相交流电源 2.茭流电压表,电流表 3.EEL―17 组件或 EEL―55 组件四.实验内容1.三相负载星形联接(三相四线制供电) 实验电路如图 8-1 所示,将白炽灯按图所示,连接成星形接法.用三楿调压器调压输出作为三相 交流电源,具体操作如下:将三相调压器的旋钮置于三相电压输出为0V的位置(即逆时针旋到底的位 置)
,然后旋转旋钮,调節调压器的输出,使输出的三相线电压为220V.测量线电压和相电压,并 记录数据.
(EEL―ⅤB 为三相不可调交流电源,输出的三相线电压为 380V) (1)在有中线的情况下,測量三相负载对称和不对称时的各相电流,中线电流和各相电压,将数据 记入表 8-1 中,并记录各灯的亮度.
(2)在无中线的情况下,测量三相负载对称和不對称时的各相电流,各相电压和电源中点 N 到负载 中点 N
