自動化、測控

1、實驗一 基爾霍夫定律的驗證一實驗?zāi)康?驗證基爾霍夫定律，加深對基爾霍夫定律的理解。2掌握直流電流表的使用以及學(xué)會用電流插頭、插座測量各支路電流的方法。3學(xué)習(xí)檢查、分析電路簡單故障的能力。二原理說明基爾霍夫定律：基爾霍夫電流定律和電壓定律是電路的基本定律，它們分別描述結(jié)點電流和回路電壓，即對電路中的任一結(jié)點而言，在設(shè)定電流的參考方向下，應(yīng)有I 0。一般流出結(jié)點的電流取負號，流入結(jié)點的電流取正號；對任何一個閉合回路而言，在設(shè)定電壓的參考方向下，繞行一周，應(yīng)有U 0，一般電壓方向與繞行方向一致的電壓取正號，電壓方向與繞行方向相反的電壓取負號。在實驗前，必須設(shè)定電路中所有電流、電壓的參考方向，其中電阻

2、上的電壓方向應(yīng)與電流方向一致，見圖1-1所示。 圖1-1三實驗設(shè)備1直流數(shù)字電壓表、直流數(shù)字電流表；2恒壓源（雙路030V可調(diào)）；3NEEL003A組件。四實驗內(nèi)容實驗電路如圖1-1所示，圖中的電源US1用恒壓源I路030V可調(diào)電壓輸出端，并將輸出電壓調(diào)到6V，US2用恒壓源II路030V可調(diào)電壓輸出端，并將輸出電壓調(diào)到12V（以直流數(shù)字電壓表讀數(shù)為準）。開關(guān)S1 投向US1 側(cè)，開關(guān)S2 投向US2 側(cè)，開關(guān)S3 投向R3側(cè)。實驗前先設(shè)定三條支路的電流參考方向，如圖中的I1、I2、I3所示，并熟悉線路結(jié)構(gòu)，掌握各開關(guān)的操作使用方法。1熟悉電流插頭的結(jié)構(gòu)，將電流插頭的紅接線端插入數(shù)字電流表的紅

3、（正）接線端，電流插頭的黑接線端插入數(shù)字電流表的黑（負）接線端。2測量支路電流將電流插頭分別插入三條支路的三個電流插座中，讀出各個電流值。按規(guī)定：在結(jié)點A，電流表讀數(shù)為，表示電流流入結(jié)點，讀數(shù)為，表示電流流出結(jié)點，然后根據(jù)圖1-1中的電流參考方向，確定各支路電流的正、負號，并記入表1-1中。表1-1 支路電流數(shù)據(jù)支路電流(mA)I1I2I3計算值測量值相對誤差3測量元件電壓用直流數(shù)字電壓表分別測量兩個電源及電阻元件上的電壓值，將數(shù)據(jù)記入表1-2中。測量時電壓表的紅（正）接線端應(yīng)插入被測電壓參考方向的高電位端，黑（負）接線端插入被測電壓參考方向的低電位端。表1-2 各元件電壓數(shù)據(jù)各元件電壓（V）

4、US1US2UR1UR2UR3UR4UR5計算值（V）測量值（V）相對誤差五實驗注意事項1所有需要測量的電壓值，均以電壓表測量的讀數(shù)為準，不以電源表盤指示值為準。2防止電源兩端碰線短路。3若用指針式電流表進行測量時，要識別電流插頭所接電流表的“、”極性，倘若不換接極性，則電表指針可能反偏而損壞設(shè)備（電流為負值時），此時必須調(diào)換電流表極性，重新測量，此時指針正偏，但讀得的電流值必須冠以負號。六預(yù)習(xí)與思考題1根據(jù)圖11的電路參數(shù)，計算出待測的電流I1、I2、I3和各電阻上的電壓值，記入表32中，以便實驗測量時，可正確地選定毫安表和電壓表的量程；2在圖11的電路中，A、D兩結(jié)點的電流方程是否相同？為

5、什么？3在圖11的電路中可以列幾個電壓方程？它們與繞行方向有無關(guān)系？4實驗中，若用指針萬用表直流毫安檔測各支路電流，什么情況下可能出現(xiàn)毫安表指針反偏，應(yīng)如何處理，在記錄數(shù)據(jù)時應(yīng)注意什么？若用直流數(shù)字毫安表進行測量時，則會有什么顯示呢？思考題要有答，計算題要有步驟七實驗報告要求1回答思考題。2根據(jù)實驗數(shù)據(jù)，選定實驗電路中的任一個結(jié)點，驗證基爾霍夫電流定律（KVL）的正確性。3根據(jù)實驗數(shù)據(jù)，選定實驗電路中的任一個閉合回路，驗證基爾霍夫電壓定律（KCL）的正確性。4列出求解電壓UEA和UCA的電壓方程，并根據(jù)實驗數(shù)據(jù)求出它們的數(shù)值。5寫出實驗中檢查、分析電路故障的方法，總結(jié)查找故障的體會。實驗二 線

6、性電路疊加性和齊次性驗證一實驗?zāi)康?驗證疊加原理和齊次原理。2了解疊加原理和齊次原理的應(yīng)用場合。3理解線性電路的疊加性和齊次性。二原理說明疊加原理指出：在有幾個電源共同作用下的線性電路中，通過每一個元件的電流或其兩端的電壓，可以看成是由每一個電源單獨作用時在該元件上所產(chǎn)生的電流或電壓的代數(shù)和。具體方法是：一個電源單獨作用時，其它的電源必須去掉（電壓源短路，電流源開路）；在求電流或電壓的代數(shù)和時，當電源單獨作用時電流或電壓的參考方向與共同作用時的參考方向一致時，符號取正，否則取負。在圖21中：1I2I3I1R2R3R1SU2SUU1I¢2I¢3I¢1R2R3R1SU

7、U¢1I¢¢2I¢¢3I¢¢1R2R3R2SUU¢¢（圖 21 疊加原理反映了線性電路的疊加性，線性電路的齊次性是指當激勵信號（如電源作用）增加或減小倍時，電路的響應(yīng)（即在電路其它各電阻元件上所產(chǎn)生的電流和電壓值）也將增加或減小倍。疊加性和齊次性都只適用于求解線性電路中的電流、電壓。對于非線性電路，疊加性和齊次性都不適用。三實驗設(shè)備1直流數(shù)字電壓表、直流數(shù)字電流表；2恒壓源（雙路030V可調(diào)）；3NEEL003A組件。四實驗內(nèi)容實驗電路如圖22所示，圖中：,，圖中的電源US1用恒壓源I路030V可調(diào)電壓輸

8、出端，并將輸出電壓調(diào)到12V，US2用恒壓源II路030V可調(diào)電壓輸出端，并將輸出電壓調(diào)到6V（以直流數(shù)字電壓表讀數(shù)為準），開關(guān)S3 投向R3側(cè)。1US1電源單獨作用（將開關(guān)S1投向US1側(cè)，開關(guān)S2投向短路側(cè)），參考圖21（b），畫出電路圖，標明各電流、電壓的參考方向。用直流數(shù)字毫安表接電流插頭測量各支路電流：將電流插頭的紅接線端插入數(shù)字電流表的紅（正）接線端，電流插頭的黑接線端插入數(shù)字電流表的黑（負）接線端，測量各支路電流，按規(guī)定：在結(jié)點A，電流表讀數(shù)為，表示電流流入結(jié)點，讀數(shù)為，表示電 圖2-2流流出結(jié)點，然后根據(jù)電路中的電流參考方向，確定各支路電流的正、負號，并將數(shù)據(jù)記入表21中。用直

9、流數(shù)字電壓表測量各電阻元件兩端電壓：電壓表的紅（正）接線端應(yīng)插入被測電阻元件電壓參考方向的正端，電壓表的黑（負）接線端插入電阻元件的另一端（電阻元件電壓參考方向與電流參考方向一致），測量各電阻元件兩端電壓，數(shù)據(jù)記入表21中。表21實驗數(shù)據(jù)一 測量項目實驗內(nèi)容US1(V)US2(V)I1(mA)I2(mA)I3(mA)UAB(V)UCD (V)UAD (V)UDE (V)UFA (V)US1單獨作用120US2單獨作用06US1, US2共同作用126US2單獨作用0122US2電源單獨作用（將開關(guān)S1投向短路側(cè)，開關(guān)S2投向US2側(cè)），畫出電路圖，標明各電流、電壓的參考方向。重復(fù)步驟1的測量并

10、將數(shù)據(jù)記錄記入表格21中。3US1和US2共同作用時（開關(guān)S1和S2分別投向US1和US2側(cè)），各電流、電壓的參考方向見圖22。完成上述電流、電壓的測量并將數(shù)據(jù)記錄記入表格21中。4將開關(guān)S3投向二極管側(cè)，即電阻R5換成一只二極管1N4007，重復(fù)步驟3的測量過程，并將數(shù)據(jù)記入表42中。表2-2 實驗數(shù)據(jù)二 測量項目實驗內(nèi)容US1(V)US2(V)I1(mA)I2(mA)I3(mA)UAB(V)UCD (V)UAD (V)UDE (V)UFA (V)US1單獨作用120US2單獨作用06US1, US2共同作用126US2單獨作用012五實驗注意事項1用電流插頭測量各支路電流時，應(yīng)注意儀表的極

11、性，及數(shù)據(jù)表格中“、”號的記錄。2注意儀表量程的及時更換。3電壓源單獨作用時，去掉另一個電源，只能在實驗板上用開關(guān)S1或S2操作，而不能直接將電壓源短路。六預(yù)習(xí)與思考題1疊加原理中US1, US2分別單獨作用，在實驗中應(yīng)如何操作？可否將要去掉的電源（US1或US2）直接短接？2實驗電路中，若有一個電阻元件改為二極管，試問疊加性還成立嗎？為什么？七實驗報告要求1根據(jù)表21實驗數(shù)據(jù)一，通過求各支路電流和各電阻元件兩端電壓，驗證線性電路的疊加性與齊次性。2各電阻元件所消耗的功率能否用疊加原理計算得出？試用上述實驗數(shù)據(jù)計算、說明。3根據(jù)表21實驗數(shù)據(jù)一，當US1US212V時，用疊加原理計算各支路電流

12、和各電阻元件兩端電壓。4根據(jù)表22實驗數(shù)據(jù)二，說明疊加性和齊次性是否適用該實驗電路。實驗三 電壓源、電流源及其電源等效變換一實驗?zāi)康?掌握建立電源模型的方法。2掌握電源外特性的測試方法。3加深對電壓源和電流源特性的理解。4研究電源模型等效變換的條件。二原理說明1電壓源和電流源電壓源具有端電壓保持恒定不變，而輸出電流的大小由負載決定的特性。其外特性，即端電壓U與輸出電流I的關(guān)系U f (I) 是一條平行于軸的直線。實驗中使用的恒壓源在規(guī)定的電流范圍內(nèi)，具有很小的內(nèi)阻，可以將它視為一個電壓源。電流源具有輸出電流保持恒定不變，而端電壓的大小由負載決定的特性。其外特性，即輸出電流I與端電壓U的關(guān)系I

13、f (U) 是一條平行于U軸的直線。實驗中使用的恒流源在規(guī)定的電流范圍內(nèi)，具有極大的內(nèi)阻，可以將它視為一個電流源。2實際電壓源和實際電流源實際上任何電源內(nèi)部都存在電阻，通常稱為內(nèi)阻。因而，實際電壓源可以用一個內(nèi)阻RS和電壓源US串聯(lián)表示，其端電壓U隨輸出電流I增大而降低。在實驗中，可以用一個小阻值的電阻與恒壓源相串聯(lián)來模擬一個實際電壓源。實際電流源是用一個內(nèi)阻RS和電流源IS并聯(lián)表示，其輸出電流I隨端電壓U增大而減小。在實驗中，可以用一個大阻值的電阻與恒流源相并聯(lián)來模擬一個實際電流源。3實際電壓源和實際電流源的等效互換一個實際的電源，就其外部特性而言，既可以看成是一個電壓源，又可以看成是一個電

14、流源。若視為電壓源，則可用一個電壓源Us與一個電阻RS相串聯(lián)表示；若視為電流源，則可用一個電流源IS與一個電阻RS相并聯(lián)來表示。若它們向同樣大小的負載供出同樣大小的電流和端電壓，則稱這兩個電源是等效的，即具有相同的外特性。實際電壓源與實際電流源等效變換的條件為：（1）取實際電壓源與實際電流源的內(nèi)阻均為RS；（2）已知實際電壓源的參數(shù)為Us和RS，則實際電流源的參數(shù)為和RS，若已知實際電流源的參數(shù)為Is和RS，則實際電壓源的參數(shù)為和RS。三實驗設(shè)備1直流數(shù)字電壓表、直流數(shù)字電流表；2恒壓源（雙路030V可調(diào)）；3恒流源（0200mA可調(diào)）；4NEEL23A組件。四實驗內(nèi)容1測定電壓源（恒壓源）與

15、實際電壓源的外特性R2US1RVmA圖 31實驗電路如圖31所示，圖中的電源US用恒壓源030V可調(diào)電壓輸出端，并將輸出電壓調(diào)到6V，R1取200的固定電阻，R2取470的電位器。調(diào)節(jié)電位器R2，令其阻值由大至小變化，將電流表、電壓表的讀數(shù)記入表31中。表31 電壓源（恒壓源）外特性數(shù)據(jù)I (mA)U (V)UsRSVmA圖32在圖31 電路中，將電壓源改成實際電壓源，如圖32所示，圖中內(nèi)阻RS取51的固定電阻，調(diào)節(jié)電位器R2，令其阻值由大至小變化，將電流表、電壓表的讀數(shù)記入表32中。表32 實際電壓源外特性數(shù)據(jù)I (mA)U (V)R2RsmAV圖332測定電流源（恒流源）與實際電流源的外特

16、性按圖33接線，圖中IS為恒流源，調(diào)節(jié)其輸出為5mA（用毫安表測量），R2取470的電位器，在RS分別為1k和兩種情況下，調(diào)節(jié)電位器R2，令其阻值由大至小變化，將電流表、電壓表的讀數(shù)記入自擬的數(shù)據(jù)表格中。3研究電源等效變換的條件按圖34電路接線，其中(a)、(b)圖中的內(nèi)阻RS均為51，負載電阻R均為200。RsIsRsUsRVmARVmA圖 34(a)(b)在圖34 (a)電路中，US用恒壓源030V可調(diào)電壓輸出端，并將輸出電壓調(diào)到6V，記錄電流表、電壓表的讀數(shù)。然后調(diào)節(jié)圖34 (b)電路中恒流源IS，令兩表的讀數(shù)與圖34(a)的數(shù)值相等，記錄IS之值，驗證等效變換條件的正確性。五實驗注意事

17、項1在測電壓源外特性時，不要忘記測空載（I0）時的電壓值；測電流源外特性時，不要忘記測短路（U0）時的電流值，注意恒流源負載電壓不可超過20V，負載更不可開路。2換接線路時，必須關(guān)閉電源開關(guān)。3直流儀表的接入應(yīng)注意極性與量程。六預(yù)習(xí)與思考題1電壓源的輸出端為什么不允許短路？電流源的輸出端為什么不允許開路？2說明電壓源和電流源的特性，其輸出是否在任何負載下能保持恒值？3實際電壓源與實際電流源的外特性為什么呈下降變化趨勢，下降的快慢受哪個參數(shù)影響？4實際電壓源與實際電流源等效變換的條件是什么？所謂等效是對誰而言？電壓源與電流源能否等效變換？七實驗報告要求1根據(jù)實驗數(shù)據(jù)繪出電源的四條外特性，并總結(jié)、

18、歸納兩類電源的特性。2從實驗結(jié)果，驗證電源等效變換的條件。3回答思考題。實驗四 戴維南定理和諾頓定理的驗證一實驗?zāi)康?驗證戴維南定理、諾頓定理的正確性，加深對該定理的理解。2掌握測量有源二端網(wǎng)絡(luò)等效參數(shù)的一般方法。二實驗原理1戴維南定理和諾頓定理戴維南定理指出：任何一個有源二端網(wǎng)絡(luò)如圖41（a），總可以用一個電壓源US和一個電阻RS串聯(lián)組成的實際電壓源來代替如圖41（b），其中：電壓源US等于這個有源二端網(wǎng)絡(luò)的開路電壓UOC, 內(nèi)阻RS等于該網(wǎng)絡(luò)中所有獨立電源均置零(電壓源短接，電流源開路)后的等效電阻RO。 諾頓定理指出：任何一個有源二端網(wǎng)絡(luò)如圖41（a），總可以用一個電流源IS和一個電阻R

19、S并聯(lián)組成的實際電流源來代替如圖41（c），其中：電流源IS等于這個有源二端網(wǎng)絡(luò)的短路電源ISC, 內(nèi)阻RS等于該網(wǎng)絡(luò)中所有獨立電源均置零(電壓源短接，電流源開路)后的等效電阻RO。US、RS和IS、RS稱為有源二端網(wǎng)絡(luò)的等效參數(shù)。 圖4-12有源二端網(wǎng)絡(luò)等效參數(shù)的測量方法(1)開路電壓、短路電流法在有源二端網(wǎng)絡(luò)輸出端開路時，用電壓表直接測其輸出端的開路電壓UOC, 然后再將其輸出端短路，測其短路電流IS，且內(nèi)阻為：。若有源二端網(wǎng)絡(luò)的內(nèi)阻值很低時，則不宜測其短路電流。(2)伏安法OCUSCIUUDIDONINU圖4-2一種方法是用電壓表、電流表測出有源二端網(wǎng)絡(luò)的外特性曲線，如圖42所示。開路電

20、壓為UOC，根據(jù)外特性曲線求出斜率tg，則內(nèi)阻為：。另一種方法是測量有源二端網(wǎng)絡(luò)的開路電壓UOC，以及額定電流IN和對應(yīng)的輸出端額定電壓UN，如圖41所示，則內(nèi)阻為：。SUSRVU+-圖 4-4恒壓源有源網(wǎng)絡(luò)SUOCUSRLRV2OCU+-圖 4-3有源網(wǎng)絡(luò)(3)半電壓法如圖43所示，當負載電壓為被測網(wǎng)絡(luò)開路電壓UOC一半時，負載電阻RL的大?。ㄓ呻娮柘涞淖x數(shù)確定）即為被測有源二端網(wǎng)絡(luò)的等效內(nèi)阻RS數(shù)值。4)零示法在測量具有高內(nèi)阻有源二端網(wǎng)絡(luò)的開路電壓時，用電壓表進行直接測量會造成較大的誤差，為了消除電壓表內(nèi)阻的影響，往往采用零示測量法，如圖44所示。零示法測量原理是用一低內(nèi)阻的恒壓源與被測有

21、源二端網(wǎng)絡(luò)進行比較，當恒壓源的輸出電壓與有源二端網(wǎng)絡(luò)的開路電壓相等時，電壓表的讀數(shù)將為“0”，然后將電路斷開，測量此時恒壓源的輸出電壓U，即為被測有源二端網(wǎng)絡(luò)的開路電壓。三實驗設(shè)備1直流數(shù)字電壓表、直流數(shù)字電流表；2恒壓源（雙路030V可調(diào)）；3恒源流（0200mA可調(diào)）；4NEEL003A組件。四實驗內(nèi)容被測有源二端網(wǎng)絡(luò)如圖4-5所示.。圖4-51在圖4-5所示線路測量以下數(shù)據(jù)。測開路電壓UOC：在圖45電路中，斷開負載RL，用電壓表測量開路電壓UOC，將數(shù)據(jù)記入表41中。測短路電流IS：在圖45電路中，將負載RL短路，用電流表測量短路電流IS，將數(shù)據(jù)記入表41中。表4-1Uoc(V)Isc

22、(mA)Rs=Uoc/Isc2負載實驗測量有源二端網(wǎng)絡(luò)的外特性：在圖45電路中，改變負載電阻RL的阻值，逐點測量對應(yīng)的電壓、電流，將數(shù)據(jù)記入表42中。并計算有源二端網(wǎng)絡(luò)的等效參數(shù)US和RS。表4-2RL(W)U(V)I(mA)3驗證戴維南定理測量有源二端網(wǎng)絡(luò)等效電壓源的外特性：圖41()電路是圖45的等效電壓源電路，圖中，電壓源US用恒壓源的可調(diào)穩(wěn)壓輸出端，調(diào)整到表41中的UOC數(shù)值，內(nèi)阻RS按表41中計算出來的RS（取整）選取固定電阻。然后，用電阻箱改變負載電阻RL 的阻值，逐點測量對應(yīng)的電壓、電流，將數(shù)據(jù)記入表43中。表4-3有源二端網(wǎng)絡(luò)等效電流源的外特性數(shù)據(jù)RL(W)U(V)I(mA)測

23、量有源二端網(wǎng)絡(luò)等效電流源的外特性：恒流源調(diào)整到表41中的ISC數(shù)值，內(nèi)阻RS按表41中計算出來的RS（取整）選取固定電阻。然后，用電阻箱改變負載電阻RL 的阻值，逐點測量對應(yīng)的電壓、電流，將數(shù)據(jù)記入表44中。表44有源二端網(wǎng)絡(luò)等效電流源的外特性數(shù)據(jù)RL(W)UAB(V)I(mA)4測定有源二端網(wǎng)絡(luò)等效電阻(又稱入端電阻)的其它方法：將被測有源網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的所有獨立源置零(將電流源I去掉，也去掉電壓源，并在原電壓端所接的兩點用一根短路導(dǎo)線相連)，然后用伏安法或者直接用萬用表的歐姆檔去測定負載R開路后A.,B兩點間的電阻，此即為被測網(wǎng)絡(luò)的等效內(nèi)阻Req或稱網(wǎng)絡(luò)的入端電阻R1。Req= (W)5用半電壓法

24、和零示法測量被測網(wǎng)絡(luò)的等效內(nèi)阻Ro及其開路電壓Uoc。6用半電壓法和零示法測量有源二端網(wǎng)絡(luò)的等效參數(shù)半電壓法：在圖45電路中，首先斷開負載電阻RL，測量有源二端網(wǎng)絡(luò)的開路電壓UOC，然后接入負載電阻RL，調(diào)節(jié)RL直到兩端電壓等于為止，此時負載電阻RL的大小即為等效電源的內(nèi)阻RS的數(shù)值。記錄UOC和RS數(shù)值。零示法測開路電壓UOC：實驗電路如圖44所示，其中：有源二端網(wǎng)絡(luò)選用網(wǎng)絡(luò)1，恒壓源用030V可調(diào)輸出端，調(diào)整輸出電壓U，觀察電壓表數(shù)值，當其等于零時輸出電壓U的數(shù)值即為有源二端網(wǎng)絡(luò)的開路電壓UOC，并記錄UOC數(shù)值。五實驗注意事項1測量時，注意電流表量程的更換。2改接線路時，要關(guān)掉電源。六預(yù)

25、習(xí)與思考題1如何測量有源二端網(wǎng)絡(luò)的開路電壓和短路電流，在什么情況下不能直接測量開路電壓和短路電流？ 2說明測量有源二端網(wǎng)絡(luò)開路電壓及等效內(nèi)阻的幾種方法，并比較其優(yōu)缺點。七實驗報告要求1回答思考題。2根據(jù)表41和表42的數(shù)據(jù)，計算有源二端網(wǎng)絡(luò)的等效參數(shù)US和RS。3根據(jù)半電壓法和零示法測量的數(shù)據(jù)，計算有源二端網(wǎng)絡(luò)的等效參數(shù)US和RS。4實驗中用各種方法測得的UOC和RS是否相等？試分析其原因。5根據(jù)表42、表43和表44的數(shù)據(jù)，繪出有源二端網(wǎng)絡(luò)和有源二端網(wǎng)絡(luò)等效電路的外特性曲線，驗證戴維南定理和諾頓定理的正確性。6說明戴維南定理和諾頓定理的應(yīng)用場合。實驗五 RC一階電路的響應(yīng)測試一實驗?zāi)康?研究

26、RC一階電路的零輸入響應(yīng)、零狀態(tài)響應(yīng)和全響應(yīng)的規(guī)律和特點。2學(xué)習(xí)一階電路時間常數(shù)的測量方法，了解電路參數(shù)對時間常數(shù)的影響。+-RCSUcuS12圖 51+3掌握微分電路和積分電路的基本概念。二原理說明1RC一階電路的零狀態(tài)響應(yīng)SUV/cuSU632.00s/tt圖 52RC一階電路如圖51所示，開關(guān)S在1的位置，C0，處于零狀態(tài)，當開關(guān)S合向2的位置時，電源通過R向電容C充電，C（）稱為零狀態(tài)響應(yīng)， 變化曲線如圖52所示，當C上升到所需要的時間稱為時間常數(shù)，。2一階電路的零輸入響應(yīng)在圖51中，開關(guān)S在2的位置電路穩(wěn)定后，再合向1的位置時，電容C通過R放電，C（）稱為零輸入響應(yīng)，SUV/cuSU

27、368.00s/tt圖53變化曲線如圖53所示，當C下降到所需要的時間稱為時間常數(shù)，。3測量一階電路時間常數(shù)圖51電路的上述暫態(tài)過程很難觀察，為了用普通示波器觀察電路的暫態(tài)過程，需采用圖54所示的周期性方波S作為電路的激勵信號，方波信號的周期為T，只要滿足，便可在示波器的熒光屏上形成穩(wěn)定的響應(yīng)波形。 圖5-4 圖5-5電阻R、電容C串聯(lián)與方波發(fā)生器的輸出端連接，用雙蹤示波器觀察電容電壓C，便可觀察到穩(wěn)定的指數(shù)曲線，如圖55所示，在熒光屏上測得電容電壓最大值，取 ，與指數(shù)曲線交點對應(yīng)時間軸的點，則根據(jù)時間軸比例尺（掃描時間），該電路的時間常數(shù)。4微分電路和積分電路在方波信號作用在電阻R、電容C串

28、聯(lián)電路中，當滿足電路時間常數(shù)遠遠小于方波周期T的條件時，電阻兩端（輸出）的電壓與方波輸入信號呈微分關(guān)系，該電路稱為微分電路。當滿足電路時間常數(shù)遠遠大于方波周期T的條件時，電容C兩端（輸出）的電壓C與方波輸入信號呈積分關(guān)系，該電路稱為積分電路。微分電路和積分電路的輸出、輸入關(guān)系如圖56（）、（）所示。三實驗設(shè)備 圖5-61雙蹤示波器；2信號源（方波輸出）；3NEEL003A組件。四實驗內(nèi)容Us信號源（方波Ru+-+-CR示波器圖 57+實驗電路如圖57所示，圖中電阻R、電容C從NEEL003組件上選?。ㄕ埧炊€路板的走線，認清激勵與響應(yīng)端口所在的位置；認清、元件的布局及其標稱值，各開關(guān)的通斷位置

29、等），用雙蹤示波器觀察電路激勵（方波）信號和響應(yīng)信號。S為方波輸出信號，將信號源的“波形選擇”開關(guān)置方波信號位置上，將信號源的信號輸出端與示波器探頭連接，接通信號源電源，調(diào)節(jié)信號源的頻率旋鈕（包括“頻段選擇”開關(guān)、頻率粗調(diào)和頻率細調(diào)旋鈕），使輸出信號的頻率為kHZ（由頻率計讀出），調(diào)節(jié)輸出信號的“幅值調(diào)節(jié)”旋鈕，使方波的峰峰值，固定信號源的頻率和幅值不變。1一階電路的充、放電過程（1）測量時間常數(shù)：令=10k，0.01F，用示波器觀察激勵S與響應(yīng)C的變化規(guī)律，測量并記錄時間常數(shù)。（2）觀察時間常數(shù)（即電路參數(shù)R、C）對暫態(tài)過程的影響：令10k，=0.01，觀察并描繪響應(yīng)的波形，繼續(xù)增大（取0.

30、01F0.1F）或增大R（取k、30k），定性地觀察對響應(yīng)的影響。2微分電路和積分電路（1）積分電路：令=100，0.0，用示波器觀察激勵S與響應(yīng)C的變化規(guī)律。（2）微分電路：將實驗電路中的、元件位置互換，令=100，0.0，用示波器觀察激勵S與響應(yīng)R的變化規(guī)律。五實驗注意事項1調(diào)節(jié)電子儀器各旋鈕時，動作不要過猛。實驗前，尚需熟讀雙蹤示波器的使用說明，特別是觀察雙蹤時，要特別注意開關(guān)，旋鈕的操作與調(diào)節(jié)以及示波器探頭的地線不允許同時接不同電勢。2信號源的接地端與示波器的接地端要連在一起（稱共地），以防外界干擾而影響測量的準確性。3示波器的輝度不應(yīng)過亮，尤其是光點長期停留在熒光屏上不動時，應(yīng)將輝度

31、調(diào)暗，以延長示波管的使用壽命。六、預(yù)習(xí)與思考題1用示波器觀察一階電路零輸入響應(yīng)和零狀態(tài)響應(yīng)時，為什么激勵必須是方波信號？2已知一階電路的=，0.0，試計算時間常數(shù)，并根據(jù)值的物理意義，擬定測量的方案。3在一階電路中，當、的大小變化時，對電路的響應(yīng)有何影響？4何謂積分電路和微分電路，它們必須具備什么條件？它們在方波激勵下，其輸出信號波形的變化規(guī)律如何？這兩種電路有何功能？七實驗報告要求1根據(jù)實驗1（1）觀測結(jié)果，繪出階電路充、放電時C與激勵信號對應(yīng)的變化曲線，由曲線測得值，并與參數(shù)值的理論計算結(jié)果作比較，分析誤差原因。2根據(jù)實驗2觀測結(jié)果，繪出積分電路、微分電路輸出信號與輸入信號對應(yīng)的波形。 實

32、驗六 、串聯(lián)諧振電路的研究一實驗?zāi)康?加深理解電路發(fā)生諧振的條件、特點，掌握電路品質(zhì)因數(shù)（電路值）、通頻帶的物理意義及其測定方法。2學(xué)習(xí)用實驗方法繪制、串聯(lián)電路不同Q值下的幅頻特性曲線。3熟練使用信號源、頻率計和交流毫伏表。二原理說明在圖61所示的、串聯(lián)電路中，電路復(fù)阻抗，當時，ZR ，與同相，電路發(fā)生串聯(lián)諧振，諧振角頻率，諧振頻率。 圖6-1在圖61電路中，若為激勵信號，為響應(yīng)信號，其幅頻特性曲線如圖62所 圖6-2 圖6-3示，在時，A1，URU ，時，URU ，呈帶通特性。A0707，即UR0707U所對應(yīng)的兩個頻率L和為下限頻率和上限頻率，L為通頻帶。通頻帶的寬窄與電阻R有關(guān)，不同電阻

33、值的幅頻特性曲線如圖63所示。電路發(fā)生串聯(lián)諧振時，URU ，ULUCQU ，Q稱為品質(zhì)因數(shù)，與電路的參數(shù)R、L、C有關(guān)。值越大，幅頻特性曲線越尖銳，通頻帶越窄，電路的選擇性越好，在恒壓源供電時，電路的品質(zhì)因數(shù)、選擇性與通頻帶只決定于電路本身的參數(shù)，而與信號源無關(guān)。在本實驗中，用交流毫伏表測量不同頻率下的電壓U 、UR、UL、UC，繪制、串聯(lián)電路的幅頻特性曲線，并根據(jù)計算出通頻帶，根據(jù)或計算出品質(zhì)因數(shù),三實驗設(shè)備1信號源（含頻率計）；2交流毫伏表；3NEEL003A組件。四實驗內(nèi)容1按圖6-4組成監(jiān)視、測量電路。用交流毫伏表測電壓，令其輸出有效值為1V，并保持不變。圖中 L9H，R51，C0.0

34、33uF 。圖6-42測量、串聯(lián)電路諧振頻率選取，調(diào)節(jié)信號源正弦波輸出電壓頻率，由小逐漸變大，并用交流毫伏表測量電阻R兩端電壓UR，當UR的讀數(shù)為最大時，讀得頻率計上的頻率值即為電路的諧振頻率0，并測量此時的UC與UL值（注意及時更換毫伏表的量限），將測量數(shù)據(jù)記入自擬的數(shù)據(jù)表格中。3測量、串聯(lián)電路的幅頻特性在上述實驗電路的諧振點兩側(cè)，調(diào)節(jié)信號源正弦波輸出頻率，按頻率遞增或遞減500z或KHz,依次各取7個測量點，逐點測出UR、UL和UC 值，記入表61中。表61 幅頻特性實驗數(shù)據(jù)一f(Hz)UR(V)UL(V)UC(V)4在上述實驗電路中，改變電阻值，使R=100W,重復(fù)步驟1、的測量過程，將

35、幅頻特性數(shù)據(jù)記入表62中。表62 幅頻特性實驗數(shù)據(jù)二f(Hz)UR(V)UL(V)UC(V)五實驗注意事項1測試頻率點的選擇應(yīng)在靠近諧振頻率附近多取幾點，在改變頻率時，應(yīng)調(diào)整信號輸出電壓，使其維持在不變。2在測量UL和UC數(shù)值前，應(yīng)將毫伏表的量限改大約十倍，而且在測量UL與UC時毫伏表的“”端接電感與電容的公共點。六預(yù)習(xí)與思考題1根據(jù)實驗1、3的元件參數(shù)值，估算電路的諧振頻率，自擬測量諧振頻率的數(shù)據(jù)表格。2改變電路的哪些參數(shù)可以使電路發(fā)生諧振，電路中的數(shù)值是否影響諧振頻率？3如何判別電路是否發(fā)生諧振？測試諧振點的方案有哪些？4電路發(fā)生串聯(lián)諧振時，為什么輸入電壓不能太大，如果信號源給出的電壓，電

36、路諧振時，用交流毫伏表測和，應(yīng)該選擇用多大的量限？為什么？5要提高、串聯(lián)電路的品質(zhì)因數(shù)，電路參數(shù)應(yīng)如何改變？七實驗報告要求1電路諧振時，比較輸出電壓UR與輸入電壓U是否相等？和是否相等？試分析原因。2根據(jù)測量數(shù)據(jù)，繪出不同值的三條幅頻特性曲線：Rf(f), f(f), f(f)3計算出通頻帶與值，說明不同值時對電路通頻帶與品質(zhì)因素的影響。4對兩種不同的測值的方法進行比較，分析誤差原因。5回答思考題1、2、5。6試總結(jié)串聯(lián)諧振的特點。實驗七 正弦穩(wěn)態(tài)交流電路相量的研究一實驗?zāi)康?研究正弦穩(wěn)態(tài)交流電路中電壓、電流相量之間的關(guān)系。2掌握串聯(lián)電路的相量軌跡及其作移相器的應(yīng)用。3掌握日光燈線路的接線。4

37、理解改善電路功率因數(shù)的意義并掌握其方法。二原理說明1在單相正弦交流電路中，用交流電流表則得各支中的電流值，用交流電壓表測得回路各元件兩端的電壓值，它們之間的關(guān)系滿足相量形式的基爾霍夫定律，即 圖7-1 2如圖7所示的RC串聯(lián)電路，在正弦穩(wěn)態(tài)信號的激勵下，與保持有90°的相位差，即當阻值改變時，的相量軌跡是一個半圓，,與三者形成一個直角形的電壓三角形。R值改變時，可改變角的大小，從而達到移相的目的。3日光燈線路如圖74所示，圖中是日光燈管，是鎮(zhèn)流器，是啟輝器，是補償電容器，用以改善電路的功率因數(shù)（cos值）。有關(guān)日光燈的工作原理請自行翻閱有關(guān)資料。三實驗設(shè)備1交流電壓、電流、功率、功率

38、因數(shù)表；2調(diào)壓器；330鎮(zhèn)流器，400V4.7電容器，電流插頭，25/220白熾燈。四實驗內(nèi)容 1用一個220，25的白熾燈泡和電容組成如圖72所示的實驗電路，按下閉合按鈕開關(guān)調(diào)節(jié)調(diào)壓器至220，驗證電壓三角形關(guān)系。 圖7-2 測 量 值計 算 值U(V)UR(V)UC(V)U(UR, UC 組成RtD)DUDU/U圖7-32日光燈線路接線與測量按圖73組成線路，經(jīng)指導(dǎo)教師檢查后按下閉合按鈕開關(guān)，調(diào)節(jié)自耦調(diào)壓器的輸出，使其輸出電壓緩慢增大，直到日光燈剛啟輝點亮為至，記下三表的指示值。然后將電壓調(diào)至220，測量功率，電流，電壓等值，驗證電壓、電流相量關(guān)系。測 量 數(shù) 值計 算 值P(W)I(A)

39、U(V)UL(V)UA(V)cosfr(W)正常工作值3并聯(lián)電路電路功率因數(shù)的改善圖7-4按圖74組成實驗線路經(jīng)指導(dǎo)老師檢查后，按下綠色按鈕開關(guān)調(diào)節(jié)自耦調(diào)壓器的輸出調(diào)至220，記錄功率表，電壓表讀數(shù)，通過一只電流表和三個電流取樣插座分別測得三條支路的電流，改變電容值，進行三次重復(fù)測量。電容值測 量 數(shù) 值計 算 值(mF)P(W)U(V)Uc(V)UL(V)UA(V)I(A)IC(A)IL(A)cosfI(A)五實驗注意事項1功率表要正確接入電路，讀數(shù)時要注意量程和實際讀數(shù)的折算關(guān)系。2線路接線正確，日光燈不能啟輝時，應(yīng)檢查啟輝器及其接觸是否良好。3上電前確定交流調(diào)壓器輸出電壓為零（即調(diào)壓器逆

40、時針旋到底）。六預(yù)習(xí)思考題1參閱課外資料，了解日光燈的啟輝原理。2在日常生活中，當日光燈上缺少了啟輝器時，人們常用一導(dǎo)線將啟輝器的兩端短接一下，然后迅速斷開，使日光燈點亮；或用一只啟輝器去點亮多只同類型的日光燈，這是為什么？3為了提高電路的功率因數(shù)，常在感性負載上并聯(lián)電容器，此時增加了一條電流支路，試問電路的總電流是增大還是減小，此時感性元件上的電流和功率是否改變？4提高線路功率因數(shù)為什么只采用并聯(lián)電容器法，而不用串聯(lián)法？所并的電容器是否越大越好？七實驗報告1完成數(shù)據(jù)表格中的計算，進行必要的誤差分析。2根據(jù)實驗數(shù)據(jù)，分別繪出電壓、電流相量圖，驗證相量形式的基爾霍夫定律。3討論改善電路功率因數(shù)的意義和方法。4裝接日光燈線路的心得體會及其他。實驗八 三相電路功率的測量一實驗?zāi)康?學(xué)會用功率表測量三相電路功率的方法。2掌握功率表的接線和使用方法。二原理說明1三相四線制供電，負載星形聯(lián)接