電路實驗2016(新)(1)

1、 電路分析實驗 電工電子學教學中心 目錄實 驗 要 求3實驗一 直流電路中基本電量的測量4實驗二 受控源研究6實驗三 疊加定理的驗證10實驗四 戴維寧定理及最大功率傳輸條件的研究11實驗五 常用電子儀器的使用13實驗六 一階RC電路過渡過程的研究16實驗七 R，L，C元件頻率特性的測試19實驗八 RLC串聯(lián)諧振電路研究23實驗九 交流電路元件參數(shù)的測量27實驗十 單相交流電路的研究30實驗十一 三相電路的研究33實 驗 要 求一、實驗課的重要性實驗是研究自然科學的重要方法，是工程技術與科學研究中的重要組成部分。實驗課是大學教育中的重要環(huán)節(jié)，其質量高低將直接影響學生實驗能力的培養(yǎng)，影響學生今后的

2、工作和發(fā)展。通過電路實驗課希望達到以下目的： 1培養(yǎng)學生用實驗來觀察和研究基本電磁現(xiàn)象和規(guī)律的能力，豐富學生的感性認識，以鞏固和擴展學到的知識。 2進行實驗基本技能的訓練。如正確使用常規(guī)的電工儀器儀表，了解基本的測試技術和實驗方法，制定實驗方案，選擇實驗方法，并培養(yǎng)學習根據(jù)實驗數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)處理、誤差分析、編寫實驗報告等初步能力。 3培養(yǎng)學生實事求是、嚴肅認真、細致踏實的科學作風，養(yǎng)成良好的實驗習慣。 二、實驗課要求 1做好實驗前的預習準備工作 （1）明確實驗的目的、任務、方法和步驟，完成必要的計算。 （2）研究或擬定實驗線路，清楚各元件、儀表、設備的作用，應有的量程。如果未給出線路圖，請自行設

3、計，并列出所用設備及規(guī)格。 （3）知道觀察什么現(xiàn)象，測哪些數(shù)據(jù)，設計好相應的記錄表格，初估實驗結果，曲線變化趨勢。 （4）初步了解有關儀器設備的使用方法，明確注意事項。 （5）寫好預習報告，包括實驗名稱、目的、任務、步驟、線路、記錄表格等。 2實驗操作過程 （1）接線前應核對并了解本組儀器的類型、規(guī)格及使用方法，合理選用儀表及量程。（2）實驗中要用的儀器、儀表、實驗板等應根據(jù)連線清晰、調節(jié)順手、讀數(shù)方便的原則合理布局。（3）正確連接線路，接線可按先串聯(lián)后并聯(lián)的原則，接線時應將所有電源斷開，并調節(jié)設備于安全位置（調壓器及直流電源等可調至設備的起始位置。若無數(shù)字表明，一般反時針旋到底） 。接線時應

4、防止短路，導線間盡量少交叉。接好線路經教師檢查后方可接通電源。 （4）觀察并讀取數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)記錄應包括物理量名稱、單位、數(shù)值及實驗條件。 （5）實驗結束后，先拉斷電源，再根據(jù)實驗要求核對實驗數(shù)據(jù)，經教師審核后再拆線并作好整理工作。 3編寫實驗報告 （1）實驗報告是對實驗的總結。主要內容應包括：目的、任務、線路圖、設備、數(shù)據(jù)整理和計算結果、曲線和圖表、分析、討論和結論。（2）報告要求文理通順，簡明扼要，字跡清楚。（3）數(shù)據(jù)整理和計算結果，盡量以表格列出，物理量要寫出單位，表格后面要有計算公式和計算過程。（4）曲線用坐標紙畫，先選好坐標，標上物理量及單位，曲線要求光滑，線條粗細均勻，寫上曲線名稱。（

5、5）根據(jù)實驗結果作出結論。分析、討論的內容可以包括實驗結果的分析、誤差原因的分析、實驗中發(fā)現(xiàn)的問題、實驗的收獲、心得體會、對實驗的建議等，并回答思考題。實驗一 直流電路中基本電量的測量一、實驗目的1. 認識電阻元件；2. 學習并掌握萬用表、電流表及穩(wěn)壓電源的使用；3. 學習電壓、電流的測量方法及簡單的電路故障分析。二、實驗原理在電路中，當負載額定電壓低于電源電壓時，為使負載正常工作，則應通過分壓電路降低負載電壓來達到要求。圖1.1為用變阻器構成的基本分壓電路，原則上整個電源電壓Us分布于R1上，圖中j是變阻器的滑動觸頭，它將電阻R1分為Rkj、Rjp兩部分，其中Rkj只起降壓作用，而Rjp還對

6、負載提供電壓。圖1.1三、儀器設備1.萬用表、電流表、電壓表、穩(wěn)壓電源2. 電路實驗箱四、實驗內容1觀察TH1942型數(shù)字萬用表的面板和盤有關的符號和數(shù)字，搞清楚用它測量V、V-，A-和W的用法。2用萬用表的W擋分別測量R1、R2和R3的阻值，并記錄于表1.1。表1.1電阻標稱值測量值3電壓與電流的測量按圖1.1接線。取US= 10V，RS = 100，R1 = 10k，RL = 2k，改變變阻器R1滑動觸頭j的位置，使負載電阻RL兩端電壓Ujp為表1.2所示各值，并測量其它電流和電壓值，數(shù)據(jù)填入表1.中。 表1.2Ujp/VUKj/VI1/mAI2/mAIL/mA23456五、預習內容1閱讀

7、各項實驗內容，明確實驗目的；觀察實驗電路，指出電源參考點“地“的位置，并思考電阻RS的作用。六、報告要求闡述用萬用表、電壓表、電流表測量電阻、電壓、電流的方法。思考題：1. 正在通電運行的某電阻R能否用萬用表擋直接測得R的阻值？為什么？2. 為什么電流表不能與電路并聯(lián)？為什么電壓表不能與電路串聯(lián)？相反情況會產生什么后果？3實驗電路中，若忽略電阻S，當Ujp=2V時，Rjp是否等于2K，為什么？實驗二 受控源研究一實驗目的1加深對受控源的理解；2掌握受控源特性的測量方法。二原理說明受控源向外電路提供的電壓或電流是受其它支路的電壓或電流控制，因而受控源是雙口元件：一個為控制端口，或稱輸入端口，輸入

8、控制量（電壓或電流），另一個為受控端口或稱輸出端口，向外電路提供電壓或電流。受控端口的電壓或電流，受控制端口的電壓或電流的控制。根據(jù)控制變量與受控變量的不同組合，受控源可分為四類：（1）電壓控制電壓源（VCVS），如圖21（a）所示，其特性為：其中：稱為轉移電壓比（即電壓放大倍數(shù)）。（2）電壓控制電流源（VCCS），如圖21（b）所示，其特性為：其中：稱為轉移電導。（3）電流控制電壓源（CCVS），如圖21（c）所示，其特性為：其中：稱為轉移電阻。（4）電流控制電流源（CCCS），如圖21（d）所示，其特性為：其中：稱為轉移電流比（即電流放大倍數(shù)）。三實驗設備1數(shù)字萬用表2電路實驗箱四實驗任務

9、1測試電壓控制電壓源（VCVS）特性 圖2-2實驗電路如圖22所示，圖中，U1用恒壓源的可調電壓輸出端，將實驗箱上VCVS處的電位器逆時針旋到底。 （1）測試VCVS的轉移特性U2 =f（U1） 調節(jié)恒壓源輸出電壓U1（以電壓表讀數(shù)為準），用電壓表測量對應的輸出電壓U2，將數(shù)據(jù)記入表21中。 表21 VCVS的轉移特性數(shù)據(jù)U1/V1.2 1.52.02.53U2/V（2）測試VCVS的負載特性U2=f（RL）保持U12V，在U2兩端接上負載RL，改變RL阻值，用電壓表測量對應的輸出電壓U2，將數(shù)據(jù)記入表22中。表22 VCVS的負載特性數(shù)據(jù)RL/1K2K3K5.1K7.1K9.1K10KU2/

10、V2測試電壓控制電流源（VCCS）特性 圖2-3實驗電路如圖23所示，圖中，U1用恒壓源的可調電壓輸出端。（1）測試VCCS的轉移特性I2=f（U1）調節(jié)恒壓源輸出電壓U1（以電壓表讀數(shù)為準），用電流表測量對應的輸出電流I2，將數(shù)據(jù)記入表23中。 表23 VCCS的轉移特性數(shù)據(jù)U1/V.4.5I2/mA（）測試VCCS的負載特性I2=f（RL）保持U12V，在輸出兩端接上負載RL，改變RL阻值，用電流表測量對應的輸出電流I2，將數(shù)據(jù)記入表24中。表24 VCVS的負載特性數(shù)據(jù)RL/1K2K3K5.1K7.1K9.1K10KI2/3測試電流控制電壓源（CS）特性圖2-4實驗電路如圖24所示，圖中

11、，I1用實驗箱上的恒流源。（1）測試CCVS的轉移特性U2=f（I1）調節(jié)恒流源輸出電流I1（以電流表讀數(shù)為準），用電壓表測量對應的輸出電壓U2，將數(shù)據(jù)記入表25中表25 CCVS的轉移特性數(shù)據(jù)I1/ mA2345678U2/V（）測試 的負載特性=f（RL）保持15，在輸出兩端接上負載RL，改變RL阻值，電壓表測量對應的輸出電壓U2，將數(shù)據(jù)記入表26中。表26 的負載特性數(shù)據(jù)RL/1K2K3K5.1K7.1K9.1K10KU2/測試電流控制電流源（CCS）特性圖2-5實驗電路如圖25所示。圖中，I1用實驗箱上的恒流源。（1）測試CCS的轉移特性I2=f（I1）調節(jié)恒流源輸出電流I1（以電流表

12、讀數(shù)為準），用電流表測量對應的輸出電流I2，將數(shù)據(jù)記入表27中。 表27 CCCS的轉移特性數(shù)據(jù)I1/mA23456789I2/mA（）測試CCCS的負載特性I=f（RL）保持12，在輸出兩端接上負載RL，改變RL阻值，用電流表測量對應的輸出電流I2，將數(shù)據(jù)記入表28中。表28 CCCV的負載特性數(shù)據(jù)RL/1K2K3K5.1K7.1K9.1K10KI2/mA五實驗注意事項用恒流源供電的實驗中，不允許恒流源開路；六預習與思考題1什么是受控源？了解四種受控源的縮寫、電路模型、控制量與被控量的關系；2四種受控源中的轉移參量、g、r和的意義是什么？如何測得？3若受控源控制量的極性反向，試問其輸出極性是

13、否發(fā)生變化？4如何由兩個基本的CCVC和VCCS獲得其它兩個CCCS和VCVS，它們的輸入輸出如何連接？七實驗報告要求1根據(jù)實驗數(shù)據(jù)，在方格紙上分別繪出四種受控源的轉移特性和負載特性曲線，并求出相應的轉移參量、g、r和；2參考表21數(shù)據(jù)，說明轉移參量、g、r和受電路中哪些參數(shù)的影響？如何改變它們的大？3回答預習與思考題中的3、4題；4對實驗的結果作出合理地分析和結論，總結對四種受控源的認識和理解。實驗三 疊加定理的驗證一、實驗目的驗證疊加定理的正確性。加深對線性電路疊加性的認識和理解。二、原理說明疊加定理指出：在有幾個獨立源共同作用的線性電路中，任一支路電流（或電壓）都是電路中各個電源單獨作用

14、時在該支路中產生的電流（或電壓）的代數(shù)和。三、實驗儀器設備數(shù)字萬用表 電路實驗箱四、實驗內容 1實驗前先任意設定三條支路的電流參考方向，如圖4-1中的I1、I2、I3所示，并熟悉線路結構，掌握各開關的操作使用方法。2取穩(wěn)壓電源Us1=6V,Us2=12V兩電源共同作用下，測量各支路的電流及各電阻元件兩端的電壓。3Us1單獨作用時，測量各支路的電流及各電阻元件兩端的電壓。4Us2單獨作用時，測量各支路的電流及各電阻元件兩端的電壓。 將以上結果記入表4-1。實驗線路如圖4-1所示。圖4-1 表4-1電源I1I2I3UR1UR2UR3UR4UR5Us1 Us2共同作用Us1單獨作用Us2單獨作用五、

15、注意事項注意儀表的極性。要根據(jù)電流和電壓的參考方向，確定被測數(shù)值的正負號。六、實驗報告1利用表4-1的數(shù)據(jù)進行分析、比較、歸納總結出實驗的結論驗證疊加定理2根據(jù)實驗數(shù)據(jù)驗證電阻R3上的功率是否符合疊加定理？為什么？實驗四 戴維寧定理及最大功率傳輸條件的研究一、實驗目的1. 進一步熟悉萬用表及直流儀表設備的使用方法。2. 學習線性含源一端口網(wǎng)絡等效電路參數(shù)的測量方法。3. 用實驗方法驗證戴維寧定理及最大功率傳輸條件。二、實驗原理1. 外特性及其測量方法含源一端口網(wǎng)絡的兩個輸出端上的電壓和電流關系Uf（I）稱為輸出特性或外特性。它可通過在網(wǎng)絡輸出端接一個可變電阻RL作負載， RL取不同數(shù)值時測出兩

16、端電壓和電流而得到，如圖2.1.1所示。對線性一端口網(wǎng)絡，此特性為一直線，如圖2.1.2所示。 圖2.1.1 含源網(wǎng)絡外特性的測量電路 圖2.1.2 線性含源網(wǎng)絡的外特性對應于A點，I = 0，U = Uoc（此電壓稱為開路電壓），相當于RL®¥ 。對應于B點，U = 0，I = Isc（此電流稱為短路電流），相當于RL= 0 。2對于線性含源一端口網(wǎng)絡，可以用實驗方法測出網(wǎng)絡的開路電壓，而網(wǎng)絡除源后的等效電阻Ro，可以用以下方法測定。 （1）用萬用表W擋直接測出網(wǎng)絡除源后（恒壓源短路，恒流源開路）的等效電阻。（2）短路電流法。測網(wǎng)絡端口處的開路電壓Uoc及短路電流Isc，

17、則（3）電壓法。測出已知負載電阻RL兩端的電壓UL，則4一個內阻為Rs的電源給負載RL供電，其負載功率為為求得RL從電源獲得最大功率的所需條件，可令，由此解得RL = Rs，即負載RL從電源獲得最大功率的條件是RL = Rs，其最大功率三、儀器設備電路實驗箱、萬用表、電壓表、電流表四、實驗內容與步驟1. 測定線性一端口網(wǎng)絡的外特性Uf（I）。按圖2.1.3接線。改變電阻RL值，測量對應的電流和電壓值，數(shù)據(jù)填入表2.1.1中。根據(jù)測量結果，求出對應于戴維寧等效參數(shù)Uoc、Isc。圖2.1.3 線性一端口網(wǎng)絡表2.1.1電阻RL（）020030051071010002000I(mA)U(V)2.

18、利用實驗原理3中介紹的方法求Ro，數(shù)據(jù)記錄于表2.1.2中。 表2.1.2方法123平均值Rs（）3. 驗證戴維寧定理用上述內容測得的等效參數(shù)構成戴維寧等效電路，按實驗內容1測量。五、預習內容1. 仔細閱讀有關TH1942型萬用表的使用說明。2. 閱讀各項實驗內容，理解有關原理，明確實驗目的。六、報告要求1. 在用萬用表電阻擋測量電阻之前，需做哪些準備工作？為什么？2. 根據(jù)實驗內容1和內容3測量結果，在同一坐標上做出它們的外特性曲線，并做分析比較。3. 根據(jù)實驗內容1的測量數(shù)據(jù)，計算并繪制功率隨RL變化的曲線，即Pf（RL），驗證最大功率的傳輸條件。實驗五 常用電子儀器的使用一、實驗目的 1

19、、學習電子電路實驗中常用的電子儀器示波器、函數(shù)信號發(fā)生器、交流毫伏表、頻率計等的主要技術指標、性能及正確使用方法。 2、初步掌握用雙蹤示波器觀察正弦信號波形和讀取波形參數(shù)的方法。二、實驗原理在模擬電子電路實驗中，經常使用的電子儀器有示波器、函數(shù)信號發(fā)生器、直流穩(wěn)壓電源、交流毫伏表及頻率計等。它們和萬用電表一起，可以完成對模擬電子電路的靜態(tài)和動態(tài)工作情況的測試。實驗中要對各種電子儀器進行綜合使用，可按照信號流向，以連線簡捷，調節(jié)順手，觀察與讀數(shù)方便等原則進行合理布局，各儀器與被測實驗裝置之間的布局與連接如圖4.1所示。接線時應注意，為防止外界干擾，各儀器的共公接地端應連接在一起，稱共地。信號源和

20、交流毫伏表的引線通常用屏蔽線或專用電纜線，示波器接線使用專用電纜線，直流電源的接線用普通導線。圖4.1 模擬電子電路中常用電子儀器布局圖示波器示波器是一種用途很廣的電子測量儀器，它既能直接顯示電信號的波形，又能對電信號進行各種參數(shù)的測量。現(xiàn)著重指出下列幾點：1）、尋找掃描光跡將示波器Y軸顯示方式置“CH1”或“CH2”，輸入耦合方式置“GND”，開機預熱后，若在顯示屏上不出現(xiàn)光點和掃描基線，可按下列操作去找到掃描線：適當調節(jié)亮度旋鈕。觸發(fā)方式開關置“自動”。適當調節(jié)垂直（）、水平（）“位移”旋鈕，使掃描光跡位于屏幕中央。2）、雙蹤示波器一般有五種顯示方式，即“CH1”、“CH2”、“CH1CH

21、2”三種單蹤顯示方式和“交替”“斷續(xù)”二種雙蹤顯示方式?！敖惶妗憋@示一般適宜于輸入信號頻率較高時使用?！皵嗬m(xù)”顯示一般適宜于輸入信號頻率較底時使用。3）、為了顯示穩(wěn)定的被測信號波形，“觸發(fā)源選擇”開關一般選為“內”觸發(fā)，使掃描觸發(fā)信號取自示波器內部的Y通道。4）、觸發(fā)方式開關通常先置于“自動”調出波形后，若被顯示的波形不穩(wěn)定，可置觸發(fā)方式開關于“常態(tài)”，通過調節(jié)“觸發(fā)電平”旋鈕找到合適的觸發(fā)電壓，使被測試的波形穩(wěn)定地顯示在示波器屏幕上。有時，由于選擇了較慢的掃描速率，顯示屏上將會出現(xiàn)閃爍的光跡，但被測信號的波形不在X軸方向左右移動，這樣的現(xiàn)象仍屬于穩(wěn)定顯示。5）、適當調節(jié)“掃描速率”開關及“Y

22、軸靈敏度”開關使屏幕上顯示一二個周期的被測信號波形。在測量幅值時，應注意將“Y軸靈敏度微調”旋鈕置于“校準”位置，即順時針旋到底，且聽到關的聲音。在測量周期時，應注意將“X軸掃速微調”旋鈕置于“校準”位置，即順時針旋到底，且聽到關的聲音。還要注意“擴展”旋鈕的位置。根據(jù)被測波形在屏幕坐標刻度上垂直方向所占的格數(shù)（div或cm）與“Y軸靈敏度”開關指示值（v/div）的乘積，即可算得信號幅值的實測值。根據(jù)被測信號波形一個周期在屏幕坐標刻度水平方向所占的格數(shù)（div/cm）與“掃速”開關指示值（t/div）的乘積，即可算得信號頻率的實測值。2.函數(shù)信號發(fā)生器函數(shù)信號發(fā)生器按需要輸出正弦波、方波、三

23、角波三種信號波形。輸出電壓最大可達20VPP。通過輸出衰減開關和輸出幅度調節(jié)旋鈕，可使輸出電壓在毫伏級到伏級范圍內連續(xù)調節(jié)。函數(shù)信號發(fā)生器的輸出信號頻率可以通過頻率分檔開關進行調節(jié)。函數(shù)信號發(fā)生器作為信號源，它的輸出端不允許短路。3.交流毫伏表交流毫伏表只能在其工作頻率范圍之內，用來測量正弦交流電壓的有效值。為了防止過載而損壞，不用時將交流毫伏表兩測試線短接，測量時先把量程開關置于較大位置上，然后在測量中逐檔減小量程。 三、實驗設備與器件 函數(shù)信號發(fā)生器、雙蹤示波器、交流毫伏表、直流穩(wěn)壓電源、直流電壓表四、實驗內容1練習使用信號發(fā)生器和交流毫伏表使信號發(fā)生器依次輸出以下正弦波信號，用交流毫伏表

24、測量其大小。頻率/幅值有效值頻率/有效值有效值500Hz，40mVpp30kHz，10mVRMS1kHz，100mVpp100kHz，1VRMS 2使信號發(fā)生器依次輸出以下信號，用毫伏表測量其大小，同時用示波器觀察其波形圖（在示波器上調出15個周期的波形），并記錄下來示波器上t/cm和v/cm兩個旋鈕的位置。正弦波信號示波器fU（有校值）X軸Y軸TIME/DIVTVOLTS/DIVUP-P1kHz20mV15 kHz0.2V210 kHz2.5V3.示波器的雙蹤顯示：將示波器的MODE開關置DUAL位置，調出兩條掃描線。將ALT/CHOP按鍵選擇ALT,TRIG.ALT按鍵推進。兩個Y軸輸入端

25、CH1、CH2分別輸入由信號發(fā)生器產生的1kHz、2.5V正弦波信號和示波器面板上的校正信號，在屏幕上顯示兩個穩(wěn)定的波形。 五、實驗總結1、 整理實驗數(shù)據(jù)，并進行分析。2、 問題討論1）如何操縱示波器有關旋鈕，以便從示波器顯示屏上觀察到穩(wěn)定、清晰的波形？2)用雙蹤顯示波形，并要求比較相位時，為在顯示屏上得到穩(wěn)定波形，應怎樣選擇下列開關的位置？a)顯示方式選擇（CH1；CH2；CH1CH2；交替；斷續(xù)）b)觸發(fā)方式（常態(tài)；自動）c)觸發(fā)源選擇（內；外）d)內觸發(fā)源選擇（CH1、CH2、交替）3、函數(shù)信號發(fā)生器有哪幾種輸出波形？它的輸出端能否短接，如用屏蔽線作為輸出引線，則屏蔽層一端應該接在哪個接

26、線柱上?4、交流毫伏表是用來測量正弦波電壓還是非正弦波電壓？它的表頭指示值是被測信號的什么數(shù)值？它是否可以用來測量直流電壓的大小？六、預習要求查閱相關資料，了解信號源(SFG-1013型 臺灣固緯)、示波器（GOS-620型 臺灣固緯）部分內容。 實驗六 一階RC電路過渡過程的研究 一、實驗目的 1了解示波器的原理，熟悉示波器面板上的開關和旋鈕的作用，學會其使用方法； 2學會信號發(fā)生器、交流毫伏表等電子儀器的使用方法； 3研究一階RC電路的過渡過程。二、實驗原理1RC電路的脈沖序列響應 （a） （b）圖5.1 RC電路及其響應（a）RC電路 （b）脈沖序列響應為了觀察圖5.1（a）所示RC電路

27、過程中電壓、電流的變化規(guī)律，采用如圖5.1（b）中us所示的矩形脈沖序列作為RC電路的輸入信號。矩形脈沖的脈寬tp5t（tRC），則RC電路的脈沖序列響應（如圖5.1（b）所示）為：當tp不變而適當選取大小不同的R、C參數(shù)以改變時間常數(shù)t 時，會使電路特性發(fā)生變化。2時間常數(shù)t 的測量時間常數(shù)t 可以從響應波形中測量，測量原理如圖5.2所示。圖5.2時間常數(shù)t 的測量三、儀器設備 1示波器 2交流毫伏表 3信號發(fā)生器四、實驗內容與步驟按圖5.3接線。調節(jié)信號發(fā)生器使其輸出幅度Us5 V，頻率f 500 Hz的方波信號。1取C0.1 F（104），用示波器分別觀察R1 k、R2 k兩種情況下的u

28、s、uC波形，測量電路的時間常數(shù)t 值，并記錄。2將圖5.3中的R和C互換位置，用示波器分別觀察R1 k、R2 k兩種情況下的us、uR波形，并記錄。圖5.3一階RC電路響應的測量電路四、預習要求1認真閱讀有關示波器、低頻信號發(fā)生器、交流毫伏表全部內容，了解它們的工作原理 、主要用途、使用范圍和注意事項，熟悉各儀器面板上旋鈕的作用。2復習有關一階RC電路響應的內容，了解時間常數(shù)t 的測量方法。五、報告要求1根據(jù)實驗結果，說明使用示波器觀察波形時，需調節(jié)哪些旋鈕達到：（1）波形清晰且亮度適中；（2）波形大小適當且在熒光屏中間；（3）波形完整；（4）波形穩(wěn)定。2用示波器觀察正弦波電壓時，若熒光屏上

29、出現(xiàn)圖5.4所示波形，是哪些開關或旋鈕位置不對？如何調節(jié)？3總結信號發(fā)生器、交流毫伏表的使用方法及注意事項。圖5.4由于開關或旋鈕位置不對所引起的失真情況4在坐標紙上畫出一階電路的輸入輸出波形，并將測得的時間常數(shù)t 與計算值相比較，說明影響t 的因素。實驗七 R，L，C元件頻率特性的測試一實驗目的1掌握元件或電路頻率特性的概念和測試方法。2掌握對示波器、信號發(fā)生器、毫伏表的使用。 二實驗原理與內容1.R、L、C單個元件在正弦穩(wěn)態(tài)電路中，其伏安關系的分析常用相量形式表達為： （6-1）若元件為電阻R，則有： (6-2)若元件為電感L，則有： (6-3) 若元件為電容C，則有： (6-4)對于單個

30、元件來說，可以看出R值不隨頻率變化，但L、C元件的阻抗都是隨頻率變化的。一般說，對于三元件的任意組合形式，其阻抗是隨頻率變化而變化的。 阻抗頻率特性不僅指幅頻特性，而且還指相頻特性，因為單一元件它們的電壓與電流之間的相位差是一般的，即它們的阻抗角是定值。所以，可在某一特定的頻率下測其相位差，即阻抗角。實際的電容元件可以做到漏電損耗很小，實驗時常?？梢园阉斪隼硐腚娙菘创嶋H的電感元件一般含有一些電阻，實驗時大都不能把它看成理想元件，它的等效電路如圖6-1所示。2.研究R、L、C元件的頻率特性的實驗方法如圖6-2所示。保持信號發(fā)生器輸出的正弦電壓大小US 不變（輸出范圍內任一大?。?，在不同頻率

31、下測出元件的阻抗即得到元件的頻率特性。 圖 6-1 圖6-2阻值已知的電阻r=10稱為電流采樣電阻，通過測出采樣電阻r兩端的電壓Ur(用晶體管毫伏測量)，可計算出電路中的電流。再測出被測元件兩端的電壓U，即可計算元件的阻抗值。對電阻、電容元件來說分別是其電阻值R和容抗值。對電感元件來說它的電阻RL和感抗串聯(lián)起來的阻抗值。3.用雙蹤示波器觀察單個元件（R或L或C）的端電壓和電流的相位關系。雙蹤示波器通道1（CH1）觀察的是信號源的端電壓US ，通道2（CH2）觀察的是電流采樣電阻的兩端電壓，由于電阻中的電流與其端電壓相同，所以通道2觀察的也就是串聯(lián)電路中的電流i（注意：要將示波器與函數(shù)信號發(fā)生器

32、共地連接）。將示波器“顯示選擇”開關置于“DUAL”位置，并且選取相位導前的信號作為觸發(fā)信號。由于采樣電阻r=10比起XC和XL的值很小，可認為和即電源電壓。三實驗內容按圖6-2連接電路，US 為有效值是2V 的正弦交流信號。測量電阻元件的頻率特性。將1K的電阻接入電路，使用毫伏表測量不同頻率下電流采樣電阻r(10)上的電壓Ur ，以及電阻R兩端電壓UR ，記錄表格6-1。用示波器測量R端電壓u，（u=uS）與電流i的相位差，說明超前、滯后關系，畫出波形圖。測量電容元件的頻率特性。將0.01µF的電容接入電路，使用毫伏表測量不同頻率下電流采樣電阻r(10)上的電壓Ur ，以及電容C兩

33、端電壓UC ，記錄表格6-1。用示波器測量C端電壓u，（u=uS）與電流i的相位差，說明超前、滯后關系，畫出波形圖。測量電感元件的頻率特性。將1mH的電感接入電路，使用毫伏表測量不同頻率下電流采樣電阻r(10)上的電壓Ur ，以及電感L兩端電壓UL ，記錄表格6-1。用示波器測量L端電壓u，（u=uS）與電流i的相位差，說明超前、滯后關系，畫出波形圖。注意： 每次調節(jié)正弦信號源頻率。應保證其端電壓大小US 不變。測量頻率特性時，在525KHz變化范圍內均勻地選取5個頻率值。測量相位關系時，選定一個頻率即可。由于r=10比起XC和XL的值很小，可認為uCuS ，uLuS ，因此步驟3和4 中，電

34、壓uC 和uL ，可不必測。表6-1f/KHz510152025將電阻R接入電路Ur/mVUR/V/mAk將電容C接入電路Ur/mV/mAk將電感L接入電路Ur/mV/mAk四預習要求1預習歐姆定律的相量形式、有效值形式及阻抗的概念。2預習示波器、毫伏表、信號發(fā)生器的使用說明。五實驗報告要求1根據(jù)測量數(shù)據(jù)并經過間接計算，得出各元件的阻抗模值后，以阻抗值為縱坐標，頻率為橫坐標，在同一坐標系中繪出三元件的阻抗隨頻率變化的特性曲線，并總結各元件的阻抗特性。2分別畫出R、L、C元件在某一頻率的端電壓u和通過電流i的波形。實驗八 RLC串聯(lián)諧振電路研究一、實驗目的1 觀察諧振現(xiàn)象，加深對串聯(lián)諧振電路特點

35、的理解。2 測定串聯(lián)諧振電路的諧振曲線。3 利用示波器觀測串聯(lián)諧振電路中電壓和電流的相互關系。二、原理說明 1RLC串聯(lián)諧振電路在圖7-1所示的RLC串聯(lián)電路上，外施一正弦電壓，則電路中的電流的有效值為 圖7-1 RLC串聯(lián)電路當外施電源頻率與電路所固有的頻率相等時（f=f0），感抗與容抗相等，電路中的電抗為零。此時，電路發(fā)生串聯(lián)諧振。f0 稱為諧振頻率，諧振頻率的大小由電路中參數(shù)L，C決定，即 2串聯(lián)諧振電路的特點（1）諧振時阻抗最小，且呈純電阻性，即（2）電路中電流最大，且與外施電源電壓同相。（3）電容電壓與電感電壓大小相等，相位相反，是電源電壓的Q倍。3諧振曲線 圖7-2電流諧振曲線 圖

36、7-3不同Q的諧振曲線RLC串聯(lián)，當端電壓一定時，電流的有效值隨電源頻率變化的曲線稱為電流諧振曲線，如圖7-2。在處，該頻率點稱為諧振頻率，此時電路呈純阻性，電路總阻抗最小Z=R，電路中的電流I0達到最大值，且與輸入電壓Ui同相位，理論上，此時UL0=UC0=QUi ，式中Q稱為電路的品質因數(shù)，即 當L、C一定時，Q值由電路中的總電阻決定，電阻R越小，品質因數(shù)Q越大。和是失諧時，幅度下降到最大值的0.707倍時的上、下頻率點。Q值越大，曲線越尖銳，通頻帶越窄，電路選頻特性越好，如圖7-3所示。4電壓電流的相位關系當電源頻率低于諧振頻率時，電路呈容性（，i超前于u ；當電源頻率等于諧振頻率時，電

37、路為電阻性，此時，i和u同相；當電源頻率高于諧振頻率時，電路呈感性，此時，u超前于i。三、實驗儀器設備數(shù)字萬用表1臺、毫伏表1臺 、雙蹤示波器1臺、信號發(fā)生器 1臺 電路分析實驗箱 1臺四、實驗內容1測定諧振曲線按圖7-4連接電路，調節(jié)信號源輸出電壓U=2V（有效值）的正弦信號，并在整個實驗過程中保持Ui=2V有效值不變。取R200，C=0.01uf，L=30mH，改變信號源的輸出頻率，令信號源的頻率由小逐漸變大，分別測量各頻率點的值，記入表7-1。（注意：每次改變頻率后，都應保持信號源的輸出電壓不變，否則會影響實驗的準確性。）當達到最大值時，此時電源的頻率即為該電路諧振狀態(tài)的諧振頻率。將電容

38、值改為C=0.1uF，重復上述過程，記錄表7-2。7-4 串聯(lián)諧振實驗線路表7-1C=0.01uF測量值77.588.599.29.6101112計算值(mA)表7-2C=0.1uF測量值1.52.02.52.72.933.23.44計算值(mA)2確定諧振頻率下的電壓參數(shù)測量在諧振頻率下，、和的值填入表7-3。（注意：由于所用毫伏表沒有單獨的隔離地，測量和如下圖） 圖7-5 圖7-6表7-3C(uF)測量結果計算結果(Hz)(v)(v)(v)Q0.010.13觀測電流和電壓的相位關系 保持信號源電壓不變，電阻R=200，L=30mH ，C=0.1uF時，用示波器觀察ui和uo的波形。記錄表7

39、-4 表7-4頻率電路呈（容性、阻性、感性）i與u的相位（超前、滯后）五、注意事項1諧振曲線的測定要在電源電壓保持不變的條件下進行，因此，信號發(fā)生器改變頻率時應對其輸出電壓及時調整。2為了使諧振曲線的頂點繪制精確，可以在諧振頻率附近多選幾組測量數(shù)據(jù)。六、實驗報告1根據(jù)實驗數(shù)據(jù)，繪制兩種C參數(shù)下的串聯(lián)諧振電路諧振曲線。2如何判別電路是否發(fā)生諧振？3電路發(fā)生諧振時為什么輸入電壓不能太大？如果信號源電壓有效值1V，電路諧振時，UL、UC多大？4根據(jù)元件參數(shù)L=30mH、R=200、計算兩種C參數(shù)下的品質因數(shù)、諧振頻率。實驗九 交流電路元件參數(shù)的測量一、實驗目的1學會使用交流數(shù)字儀表（電壓表、電流表、

40、功率表）和自耦調壓器；2學習用交流數(shù)字儀表測量交流電路的電壓、電流、功率及功率；3學會用交流數(shù)字儀表測定交流電路參數(shù)的方法；4加深對阻抗、阻抗角及相位差等概念的理解。二、原理與說明正弦交流電路中各個元件的參數(shù)值，可以用交流電壓表、交流電流表及功率表，分別測量出元件兩端的電壓U，流過該元件的電流I和它所消耗的功率P，然后通過計算得到所求的各值，這種方法稱為三表法，是用來測量50Hz交流電路參數(shù)的基本方法。計算的基本公式為：電阻元件的電阻：或電感元件的感抗，電感電容元件的容抗，電容串聯(lián)電路復阻抗的模，阻抗角 其中：等效電阻，等效電抗本次實驗電阻元件用白熾燈（非線性電阻）。電感線圈用鎮(zhèn)流器，由于鎮(zhèn)流

41、器線圈的金屬導線具有一定電阻，因而，鎮(zhèn)流器可以由電感和電阻相串聯(lián)來表示。電容器一般可認為是理想的電容元件。在R、L、C串聯(lián)電路中，各元件電壓之間存在相位差，電源電壓應等于各元件電壓的相量和，而不能用它們的有效值直接相加。電路功率用功率表測量，功率表（又稱為瓦特表）是一種電動式儀表，其中電流線圈與負載串聯(lián)，（具有兩個電流線圈，可串聯(lián)或并聯(lián)，以便得到兩個電流量程），而電壓線圈與電源并聯(lián)，電流線圈和電壓線圈的同名端（標有*號端）必須連在一起，如圖7.1所示。本實驗使用數(shù)字式功率表，連接方法與電動式功率表相同。 圖7.1 圖7.2三、實驗設備1交流電壓表、電流表、功率表、功率因數(shù)表（在控制屏）2自耦調

42、壓器（輸出可調的交流電壓）3白熾燈， 30W鎮(zhèn)流器，630V/4.7F、630V/2.2F電容器，電流插頭，四、實驗內容實驗電路如圖7.2所示，功率表的連接方法見圖7.1，交流電源經自耦調壓器調壓后向負載Z供電。1測量鎮(zhèn)流器的參數(shù)將圖7.2電路中的Z換為鎮(zhèn)流器，由于鎮(zhèn)流器在不同的工作電流下功率損耗是不同的，在這里按40W日光燈鎮(zhèn)流器工作在額定狀態(tài)下電壓為160V為基準，進行測量?，F(xiàn)將電壓U分別調到160V，測量電流、功率、功率因數(shù)，將數(shù)據(jù)記入表7.1中。表7.1U/V測量值計算值I/mAP/WcoscosR/L/mH1602測量白熾燈的電阻圖7.2電路中的Z為一個220V/25W的白熾燈，用自

43、耦調壓器調壓，使U為220V，（用電壓表測量），并測量電流、功率、功率因數(shù)，將數(shù)據(jù)記入表7.2中。表7.2U/V測量值計算值I/mAP/WcosR/2203測量電容器的容抗將圖7.2電路中的Z換為4.7F/630V的電容器（改接電路時必須斷開交流電源），將電壓U調到220V，測量電流、功率、功率因數(shù)，將數(shù)據(jù)記入表7.3中。將電容器換為2.2uF/630V，重復上述實驗。表7.3U/V測量值（4.7F/630V）測量值（2.2F/630V）計算值I/mAP/WcosI/mAP/Wcos2204將圖7.2電路中的Z換為一個220V/25W的白熾燈和4.7F/630V的電容器的并聯(lián)（改接電路時必須斷

44、開交流電源），將電壓U調到220V，測量電壓、電流、功率和功率因數(shù)，將數(shù)據(jù)記入表7.4中。表7.4U/V測量值（總）測量值（4.7F/630V）測量值（白熾燈）計算值I/mAP/WcosI/mAP/WcosI/mAP/WcosZcos220五、實驗注意事項1通常，功率表不單獨使用，要有電壓表和電流表監(jiān)測，使電壓表和電流表的讀數(shù)不超過功率表電壓和電流的量限；2注意功率表的正確接線，上電前必須經指導教師檢查；3自耦調壓器在接通電源前，應將其手柄置在零位上，調節(jié)時，使其輸出電壓從零開始逐漸升高。每次改接實驗負載或實驗完畢，都必須先將其旋柄慢慢調回零位，再斷電源。必須嚴格遵守這一安全操作規(guī)程。六、預習

45、與思考題1在50Hz的交流電路中，測得一只鐵心線圈的P、I和U，如何計算得它的電阻值及電感量？2了解功率表的連接方法3了解自耦調壓器的操作方法。 七、實驗報告要求1根據(jù)實驗1的數(shù)據(jù)，計算鎮(zhèn)流器的參數(shù)（電阻R和電感L）；2根據(jù)實驗2的數(shù)據(jù)，計算白熾燈在額定電壓下的電阻值；3根據(jù)實驗3的數(shù)據(jù)，計算電容器的容抗及電容值；4根據(jù)實驗4的數(shù)據(jù)，計算相應電路的等效參數(shù)，畫出電壓和電流的相量圖，說明各個電壓之間的關系。實驗十 單相交流電路的研究一、實驗目的1. 學習交流儀表及功率表的使用方法。2. 掌握日光燈電路的接線方法以及功率的測量方法。3驗證單相正弦交流電路總電壓、電流與各元件電壓、電流的相量關系。4

46、. 掌握感性負載并聯(lián)電容提高功率因數(shù)的原理。二、實驗原理1. 當正弦電流通過電阻、電感和電容串聯(lián)電路時，電路兩端電壓相量等于各元件電壓的相量之和，即；當正弦電壓加于電阻、電感和電容并聯(lián)電路時，總電流相量等于各元件中電流的相量之和，即。 2. 圖10-1為日光燈電路，它由燈管A，鎮(zhèn)流器L及啟動器S組成。日光燈為預熱式陰極低氣壓汞氣放電燈，燈管兩端有預熱燈絲K1，K2，管內充有稀薄氬氣和少量水銀，管內壁涂有一層熒光物質。鎮(zhèn)流器是一個有鐵芯的電感線圈。啟動器由氖氣泡、電容器和外殼構成，氖氣泡內裝有二個電極，一個為固定電極，另一個是由熱膨脹系數(shù)不同的雙金屬片構成、并隨泡內溫度變換發(fā)生形變移位的可動電極

47、。 圖8-1 實驗原理圖 圖8-2 日光燈等效電路模型當電源接通后，啟動器兩極間的電壓為電源電壓。兩極間發(fā)生輝光放電，雙金屬片受熱形變，與固定電極接觸，形成電流通路。這時燈管燈絲被加熱而發(fā)射電子。啟動器兩極接通后，輝光放電即刻停止，等金屬片冷卻后，兩極分開，所形成的電流通路被切斷。在此瞬間，鎮(zhèn)流器產主很高的反向電動勢，加于燈管兩端，迫使燈絲旁的電子在兩極間運動，形成電流。由于電子碰撞水銀分子，使其電離發(fā)出紫外線，紫外線又激發(fā)內壁上的熒光物質而發(fā)出可見光。 日光燈工作時，其兩極間的電壓較低，且只需一定的電流鎮(zhèn)流器在啟動后起降壓限流作用。日光燈工作時，燈管相當于一個電阻RL，鎮(zhèn)流器可等效為一個小電阻r和電感L的串聯(lián)，啟動器斷開，整個電路可等效為一R、L串聯(lián)電路，其電路模型如圖8-2所示。三、儀器設備1MES-II現(xiàn)代電工電子實驗臺2MASRECH MY-60型萬用表3日光燈、電度表實驗箱四、實驗內容與步驟1日光燈電路連接及參數(shù)測量（1）按圖8-3接線（不接電容）。合上電源閘刀。圖8-