河南理工大學電路上試驗要點

1、-2 -實驗一電路元件的伏安特性測定一、實驗目的1、掌握幾種元件的伏安特性測定方法。2、學習常用電工儀表的使用方法。二、實驗儀器與設備GDDS-1型電工實驗裝置。三、原理說明任何一個二端元件的特性可用該元件上的端電壓U與通過該元件的電流 I之間的函數(shù)關系U=f(l)來表示，這種函數(shù)關系稱為該元件的伏安特性。1、 線性電阻元件的伏安特性曲線是通過坐標原點的直線，該直線的斜率等于該電阻器的電 阻值。2、 非線性電阻元件的伏安特性，不服從歐姆定律，畫在U-I圖上是一條曲線，如二極管等 屬于這一類。圖1四、實驗內(nèi)容1、測定線性電阻的伏安特性按圖1接線，調(diào)節(jié)直流穩(wěn)壓電源的輸出電壓，測量電流并記錄。U(V

2、)0123456I(mA)2、測定硅二極管的爭相伏安特性按圖2接線，調(diào)節(jié)電源電壓 U 1，記錄電路、電流。注意：U < 0.7VU(V)00.10.20.30.40.50.60.7I(mA)五、注意事項1、實驗室，電流表要串聯(lián)入電路，合理選擇量程，極性不要接反。2、直流穩(wěn)壓電源輸出應從小到大逐漸增加。六、實驗報告1、根據(jù)各實驗數(shù)據(jù)，在坐標軸上分別畫出各個元件的伏安特性曲線。2、分析測量誤差原因。實驗二CCVS及VCCS受控源特性測試研究一、實驗目的1熟悉受控電源的基本特性2、掌握受控源轉(zhuǎn)移參數(shù)的測試方法二、實驗儀器與設備GDDS-1型電工實驗裝置。三、原理說明1、受控源也是電源，獨立源可

3、以獨立地對外電路提供能量，而受控源提供的電壓或電流受其它支路電壓或電流的控制。受控源一般分為四種形式：VCVS、CCVS、VCCS、CCCS。受控源的控制端與受控端的關系式稱轉(zhuǎn)移函數(shù)，四種受控源的轉(zhuǎn)移函數(shù)參量分別用agm、卩、rm表示，它們的定義如下：(1) CCCS :a =i 2/i 1轉(zhuǎn)移電流比(或電流增益)(2) VCCS :9m=i2/U1轉(zhuǎn)移電導(3) VCVS :a =u/u 1轉(zhuǎn)移電壓比(或電壓增益)(4) CCVS :rm=U2/i1轉(zhuǎn)移電阻四、實驗內(nèi)容與步驟1. CCVS的伏安特性及轉(zhuǎn)移電阻 rm的測試 2+pL(1) 按圖1接線。調(diào)節(jié)電流源輸出電流 h=5mA,改變R為表

4、1中的值，分別測量 U2,l2。l1表1R(k Q )12345678900U2(V)I2 (mA)(2)固定R=1k Q,改變電流源輸出為表 2中的不同值，分別測出 U2并計算 咕。 表2I1 (mA)12345U2(V)計算rm2、VCCS的伏安特性及轉(zhuǎn)移電導 gm的測試(1)按圖2接線。調(diào)節(jié)穩(wěn)壓源輸出電壓U1=5V，改變R為表3中的值，分別測量 U2,l2。表3R(Q )1k900800600400200U2(V)I2 (mA)（2）固定R=1k Q，改變穩(wěn)壓電源輸出為表4中的不同值，分別測出12。并計算gm。表4U1(V)12345I2 (mA)計算gm五、實驗報告1、用實驗數(shù)據(jù)驗證受

5、控源的基本特性;2、總結(jié)對受控源的認識。1k1實驗三基爾霍夫定律的研究一、實驗目的1、加深對基爾霍夫定律的理解；2、 用實驗數(shù)據(jù)驗證基爾霍夫定律；加深對參考方向和實際方向以及電壓、電流正負的認識。二、實驗儀器與設備GDDS-1型電工實驗裝置。三、原理說明1、基爾霍夫電流定律（簡稱 KCL ）是：在任一時刻，流入到電路任一節(jié)點的電流總和等于從該節(jié)點流出的電流總和，換句話說就是在任一時刻，流入到電路任一節(jié)點的電流的代數(shù)和為零，即刀1=0。2、基爾霍夫電壓定律（簡稱 KVL ）:在任一時刻，沿閉合回路電壓降的代數(shù)和總等于零。 把這一定律寫成一般形式即為刀 U=0。四、實驗內(nèi)容與步驟1按圖接線，驗證基

6、爾霍夫電流定律支路電流I1I2I3測量值(mA)計算值(mA)對于節(jié)點b：E I=對于節(jié)點d：E I=2、驗證電壓定律電壓UabUbcU cdUda，UbdE測量值(V)計算值(V)對于回路 abcc，da，a：刀U=對于回路 abda，a：刀U=五、注意事項參考方向和實際方向的區(qū)別；電壓、電流正負的不同。六、實驗報告1根據(jù)基爾霍夫定律及電路參數(shù)計算出各支路電流及電壓；2、計算結(jié)果與實驗測量結(jié)果進行比較，說明誤差原因。實驗四電壓源與電流源的等效轉(zhuǎn)換一、實驗目的1、了解理想電流源與理想電壓源的外特性；2、驗證電壓源與電流源互相進行等效轉(zhuǎn)換的條件。二、實驗儀器與設備GDDS-1型電工實驗裝置。三、

7、原理說明1、在電工理論中，理想電源有理想電壓源和理想電流源，理想電流源在接上負載后，當負載電阻變化時， 該電源供出的電流能維持不變，理想電壓源接上負載后，當負載變化時4-1。Us其輸出電壓保持不變，它們的電路圖符號及其特性見圖IsR(b)理想電壓源圖4-1Is(a)理想電流源在工程實際上，絕對的理想電源是不存在的，但有一些電源其外特性與理想電源極為接近，因此，可以近似地將其視為理想電源。理想電壓源與理想電流源是不能互相轉(zhuǎn)換的。圖4-2圖4-32、實際電壓源用一個理想電壓源Es與一電阻Ro串聯(lián)組合來表示，如圖 4-2所示；實際電流源用一個理想電流源Is與一電阻Ro并聯(lián)的組合來表示，如圖4-3所示

8、；它們向同樣大小的負載供出同樣大小的電流，而電源的端電壓也相等，即實際電壓源與其等效電流源有相同的外特性。一個實際電壓源與實際一個電流源相互進行等效轉(zhuǎn)換的條件為：I s=E s/Ro或 Es=I sRo四、實驗內(nèi)容與步驟RIsURo(V JKR圖4.61測量理想電流源的外特性本實驗采用的電流源， 當負載電阻在一定的范圍內(nèi)變化時(即保持電流源兩端電壓不超出額定值)，電流基本不變，即可將其視為理想電流源。按圖4-4接線。改變電阻值，測出“輸出”兩端鈕間電壓，即得到外特性曲線。調(diào)節(jié)電流源輸出電流至 10mA，然后改變R測I、U。電阻R( Q )oioo2oo3oo4oo5oo6oo7oo8oo9oo

9、電流l(mA)電壓U(V)2、測量理想電壓源的外特性當外接負載電阻在一定范圍內(nèi)變化時電源輸出電壓基本不變，可將其視為理想電壓源。按圖4-5接線。實驗時不能使 R=0 (短路)，否則電流過大。調(diào)節(jié) U至10V，然后改變R 測 I、U。電阻R( Q )100200300400500600700800900電壓U(V)電流I(mA)3、驗證實際電壓源與電流源等效轉(zhuǎn)換的條件按圖4-6接線。在理想電流源(ls=10mA)“輸出”端鈕間并聯(lián)一電阻Ro,例如，200歐,從而構成一個實際電流源，將該電流源接至負載R (電阻箱)，改變電阻值，即可測出該電流源的外特性。按圖4-7接線.。根據(jù)等效轉(zhuǎn)換的條件，將電壓

10、源的輸出電壓調(diào)至Es=ls Ro，并串接一個電阻Ro,從而構成一個實際電壓源，將該電壓源接到負載R 一電阻箱，改變電阻箱的電阻值即可測出該電壓源的外特性。在兩種情況下負載電阻R相同值時可比較是否具有相同的電壓與電流。實際電流源ls= 10mARo=2OO電阻R( Q )0100200300400500600700800900電流I(mA)電壓U(V)等效電壓源Es=Ro=電阻R( Q )0100200300400500600700800900電流I(mA)電壓U(V)五、實驗報告1、繪出所測電流源及電壓源的外特性曲線；2、從實驗結(jié)果，驗證電壓源和電流源是否等效。實驗五疊加定理一、實驗目的1、通

11、過實驗來驗證線性電路中的迭加原理以及其適用范圍；2、學習直流儀器儀表的測試方法。二、實驗儀器與設備GDDS-1型電工實驗裝置。三、原理說明疊加原理指出：在有多個獨立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獨立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。四、實驗內(nèi)容與步驟R2實驗線路如圖所示。1. 將兩路穩(wěn)壓源的輸出分別調(diào)節(jié)為12V和6V，接入Ui和U2處。2. 令Ui電源單獨作用（將開關 Ki投向Ui側(cè)，開關K2投向短路側(cè)）。用直流數(shù)字電壓表和毫安表（接電流插頭）測量各支路電流及各電阻元件兩端的電壓，數(shù)據(jù)記入表中。測量項目實驗內(nèi)容Ui(V)U2(V

12、)Ii(mA)I2(mA)I3(mA)Uab(V)UCD(V)Uad(V)Ude(V)Ufa(V)Ui單獨作用0U2單獨作用0Ui、U2共同作用3. 令U2電源單獨作用（將開關 Ki投向短路側(cè)，開關 K2投向U2側(cè)），重復實驗步驟2 的測量和記錄，數(shù)據(jù)記入表中。4. 令Ui和U2共同作用（開關 Ki和K2分別投向Ui和6側(cè)），重復上述的測量和記 錄，數(shù)據(jù)記入表中。五、實驗注意事項1. 用電流插頭測量各支路電流時，或者用電壓表測量電壓降時，應注意儀表的極性， 正確判斷測得值的+、號后，記入數(shù)據(jù)表格。2. 注意儀表量程的及時更換。六、實驗報告1. 根據(jù)實驗數(shù)據(jù)表格，進行分析、比較，歸納、總結(jié)實驗結(jié)

13、論，即驗證線性電路的疊 加性。2. 各電阻器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)，進行計算并作結(jié)論。3. 心得體會及其他。實驗六戴維南定理、實驗目的1驗證戴維南定理的正確性，加深對該定理的理解。2、掌握測量有源二端網(wǎng)絡等效參數(shù)的一般方法。3、熟悉負載獲得最大功率傳輸?shù)臈l件與應用。二、實驗儀器與設備GDDS-1型電工實驗裝置。三、原理說明任何一個線性網(wǎng)絡，如果只研究其中的一個支路的電壓和電流，則可將電路的其余部分看作一個含源一端口網(wǎng)絡， 而任何一個線性含源一端口網(wǎng)絡對外部電路的作用，可用一個等效電壓源來代替，該電壓源的電動勢Es等于這個含源一端口網(wǎng)絡的開路電壓Uk,其等效內(nèi)阻Rs

14、等于這個含源一端口網(wǎng)絡中各電源均為零時（電壓源短接，電流源斷開）無源一端口網(wǎng) 絡的入端電阻R，這個結(jié)論就是戴維南定理。四、實驗內(nèi)容與步驟圖（b）戴維南等效電路圖（已）實驗線路如圖所示。1. 用開路電壓、短路電流法測定戴維南等效電路的 Uoc、R。按圖（a）接入穩(wěn)壓電源 Us=10V 和恒流源ls=5mA，不接入Rl。測出Uoc和Isc,并計算出Rs。（測U°c時，不接入 mA表。）U OC(V)I sc(mA)Rs=Uoc/Isc(Q )2.負載實驗按圖（a）接入R，改變R阻值，測量有源二端網(wǎng)絡的外特性曲線。R(k Q )00.20.30.40.60.81.0ooI(mA)U(V)五

15、、實驗報告1根據(jù)步驟2、3，分別繪出曲線，驗證戴維南定理的正確性，并分析產(chǎn)生誤差的原因。2根據(jù)步驟1所測得的開路電壓 Uoc和短路電流Ise,計算有源二端網(wǎng)絡的等效內(nèi)阻，與用 電路分析的方法計算所得二端網(wǎng)絡內(nèi)阻進行比較。并分析產(chǎn)生誤差的原因。3心得體會及其他。五、實驗報告1、完成實驗測試和計算數(shù)據(jù)列表；實驗七三表法測量交流線圈參數(shù)一、實驗目的(1) 學習用功率表、電壓表、電流表測定交流電路元件等效參數(shù)的方法(2) 掌握功率表的使用方法二、實驗線路圖1VO22 »»n z I 被測元件 .1?由功率表 W測量一端口網(wǎng)絡 Z的功率P,電壓表、電流表分別測量Z的電壓與電流，如果Z

16、的阻抗為感性，則有：7 UPZ=cos 6 =IUI由上式可計算等值參數(shù)R'=|Z|cos 6L'=X l/ 3 =|Z|sin 6 / «三、實驗注意事項(1)按圖1接好線路，功率表同名端連在一起，電流量限可選0.4A，電壓量選50V。(3)輸出電壓逐漸增加，增加過程中隨時觀察電流表與電壓表，顯示值不超過功率表 量限。四、實驗數(shù)據(jù)直接測量值中間計算量參數(shù)U (V)I ( a )P (W)Z ( Q)cos 66R ( Q)L五、注意事項(1) 功率表的同名端按標準接法聯(lián)連在一起，否則功率表中指針表反偏而數(shù)字表無顯 示。(2) 使用功率表測量時必須正確選定電壓量限與電

17、流量限，否則功率表將有不適當顯 示O-10 -實驗八日光燈電路及功率因數(shù)的提高一、實驗目的1、了解日光燈電路的工作原理。2、了解提高功率因數(shù)的方法和意義。二、實驗儀器與設備GDDS-1型電工實驗裝置。三、原理說明1、日光燈的工作原理日光燈電路由燈管、 啟輝器和鎮(zhèn)流器三個元件組成。當接通電源后，啟動器內(nèi)發(fā)生輝光放電，雙金屬片受熱彎曲，觸點接通，將燈絲預熱使它發(fā)射電子，啟動器接通后輝光放電停止，雙金屬片冷卻，又把觸點斷開，這時鎮(zhèn)流器感應出高電壓加在燈管兩端使熒光燈管放電， 產(chǎn)生大量紫外線，燈管內(nèi)壁的熒光粉吸收后輻射出可見的光，熒光燈就開始正常工作， 啟動器相當一只自動開關，能自動接通電路（加熱燈絲

18、）和開斷電路（使鎮(zhèn)流器產(chǎn)生高壓，將燈 管擊穿放電）。鎮(zhèn)流器的作用除了感應高壓使燈管放電外，在熒光燈正常工作時，起限制電 流的作用，鎮(zhèn)流器的名稱也由此而來，2、提高功率因數(shù)的方法和意義在電力系統(tǒng)中，當負載的有功功率一定，電源電壓一定時，功率因數(shù)越低，線路中的電 流就越大，使線路壓降、功率損耗增大，也使電源設備得不到充分利用。提高功率因數(shù)的方 法是在負載兩端并聯(lián)電容器， 讓電容器的無功功率來補償感性負載消耗的無功功率以減小線 路總的無功功率，來達到提高功率因數(shù)的目的。(b)(a)四、實驗內(nèi)容與步驟按圖1接好線路，改變電容箱的電容值為表中各值，分別測電壓Ul、Ua和電流I、lc、Ig、功率P及功率因

19、數(shù)cos©各值。電容總電壓Ul（V）Ua（V）總電流(mA)Ic（mA）I G（mA）功率Pcos©02201（卩 F）2202（卩 F）2203（卩 F）2204（卩 F）2205（卩 F）2206（卩 F）220五、實驗報告1、完成上述實驗數(shù)據(jù)測試，并列表記錄；2、繪出總電流l=f(c)曲線，并分析討論；3、說明功率因數(shù)提高的意義。實驗九三相交流電路的研究一、實驗目的1、學會三相負載星形和三角形的連接方法，掌握兩種接法的線電壓和相電壓、線電流和相電流的測量方法。2、觀察分析三相四線制中，當負載不對稱時中線的作用。二、實驗儀器與設備GDDS-1型電工實驗裝置。三、原理說明1、三相負載可接成星形(又稱“Y”接)或三角形(又稱""接)。當三相對稱負載作 Y形聯(lián)接時，線電壓 Ul是相電壓Up的.3倍。線電流Il等于相電流Ip,即Ul = "t； 3U p ,I L= Ip在這種情況下，流過中線的電流Io= 0,所以可以省去中線。當對稱三相負載作形聯(lián)接時，有Il = .3 Ip,Ul = Up。2、不對稱三相負載作 Y聯(lián)接時，必須采用三相四線制接法，即丫。接法。而且中線必須牢固聯(lián)接，以保證三相不對稱負載的每相電壓維持對稱不變。倘若中線斷開，會導致三相負載電壓的不對稱，致使負載輕的那一相的相電壓過高，使負載遭受損壞；負載重的一相相電壓又