电路实验指导手册

1、电 路 实 验 指 导 手 册电 路 实 验 目 录实验一 常用电工仪表的测量与误差分析1实验二 仪表的误差减小方法和量程扩展5实验三 基尔霍夫定律验证和电位的测定10实验四 叠加原理验证14实验五 戴维南定理验证和有源一端口网络的研究17实验六 受控源VCCS、VCVS、CCVS、CCCS的特性曲线23实验七 RC一阶电路响应与研究31实验八 二阶电路的响应研究38实验九 元件参数测量42实验十 阻抗的串联、并联和混联46实验十一 互感电路的测量49实验十二 日光灯cos的提高54实验十三 三相交流电路57附录一 MC1050/MC1098多功能智能仪表板的使用与操作60附录二 MC1026

2、三相功率表板的使用与操作62附录三 示波器的说明及使用63电路实验01实验一 常用电工仪表的测量与误差分析一 实验目的1 掌握系统误差和随机误差的概念。2 学会分析系统误差和随机误差的方法。二 实验原理与说明（一）测量方法根据获得测量结果的方法不同，测量可以分为两大类：直接测量和间接测量。1 直接测量法直接测量法是指被测量与其单位量作比较，被测量的大小可以直接从测量的结果得出。例如：用电压表测量电压，读数即为被测电压值，这就是直接测量法。直接测量法又分直接读数法和比较法两种。上述用电压表测量电压，就是直接读数法，被测量可直接从指针指示的表面刻度读出。这种测量方法的设备简单，操作方便，但其准确度

3、较低，测量误差主要来源于仪表本身的误差，误差最小约可达±0.05%。比较法是指测量时将被测量与标准量进行比较，通过比较确定被测量的值。例如用电位差计测量电压源的电压，就是将被测电压源的电压与已知标准电压源的电压相比较，并从指零仪表确定其作用互相抵消后，即可以刻度盘读得被测电压源的电压值。比较法的优点是准确度和灵敏度都比较高，测量误差主要决定于标准量的精度和指零仪表的灵敏度，误差最小约可达±0.001%，比较法的缺点是设备复杂，价格昂贵，操作麻烦，仅适用于较精密的测量。2 间接测量法间接测量法是指测量时测出与被测量有关的量，然后通过被测量与这些量的关系式，计算得出被测量。例如

4、用伏安法测量电阻，首先测得被测电阻上的电压和电流，再利用欧姆定律求得被测电阻值。间接测量法的测量误差较大，它是各个测量仪表和各次测量中误差的综合。（二）测量误差测量中，无论采用什么样的仪表，仪器和测量方法，都会使测量结果与被测量的真实值（即实际值或简称真值）之间存在着差异，这就是测量误差。测量误差可分为三类，即系统误差，偶然误差和疏忽误差。1 系统误差系统误差的特点是测量结果总是向某一方向偏离，相对于真实值总是偏大或偏小，具有一定的规律性，根据其产生的原因可分为：仪表误差，理论或方法误差，个人误差。（1）仪表误差仪表在规定的正常工作条件下使用（仪表使用在规定的温度、湿度，规定的安置方式，没有外

5、界电磁场的干扰等），由于仪表本身结构和制造工艺上的不完善所引起的误差，叫做仪表的基本误差。例如仪表偏转轴的磨损，标尺刻度的不准等引起的误差，都是属于基本误差，是仪表本身所固有的。由于仪表在非正常工作条件下使用而引起的误差，叫仪表的附加误差。例如外界电磁场的干扰所引起的误差，就属于附加误差。仪表误差有两种表示方法：绝对误差用仪表测量一个电量时，仪表的指示值Ax与被测量的实际值A0之差，叫绝对误差，用表示：=Ax-A0式（11）绝对误差的单位与被测量的单位相同。绝对误差在数值上有正负之分。相对误差用绝对误差无法比较两次不同测量结果的准确性，例如用电流表测量100mA的电流时，绝对误差为+1mA，又

6、若测量10mA电流时，绝对误差为+0.25mA，虽然绝对误差是前者大于后者，但并不能说明后者的测量比前者准确，要使两次测量能够进行比较，必须采用相对误差。通常把仪表的绝对误差与被测量的实际值的比值的百分比，叫相对误差，用表示。×100%式（12） 因为测量值Ax与实际值A0相差不大，故相对误差也可近似表示为：×100%式（13） 用相对误差分析上述两次测量结果：第一次测量中，被测电流的相对误差为：×100% = ×100% = +1% 第二次测量中被测电流的相对误差为：×100% =×100% = +2.5% 从计算结果看出，第一次测

7、量的绝对误差虽大，但相对误差较小，所以第一次测量比第二次测量的结果准确。（2）理论误差或方法误差这是指实验本身所依据的理论和公式的近似性，或者对实验条件及测量方法考虑得不周到带来的系统误差。例如，未考虑仪表内阻对被接入电路的影响而造成的系统误差，就是属于这一类。（3）测量者个人因素带来的个人误差例如测量者反应速度的快慢，分辨能力的高低，个人的固有习惯等，致使读数总是偏大或偏小。2 偶然误差 偶然误差是由于某种偶然因素所造成的，其特点是在相同的测量条件下，有时偏大，有时偏小，无规律性。例如，温度、外界电磁场、电源频率的偶然变化，即使采用同一仪表去多次测量同一个量，也会得到不同的结果。3 疏忽误差

8、疏忽误差是指测量结果出现明显的错误，是由于实验者的疏忽造成读错或记错等所引起的误差。三 实验设备名称 数量 型号 1 直流稳压电源 1台 030V可调2 万用表 2台3 电阻 2只 1kW*1 15kW*14 短接桥和连接导线 若干 P8-1和501485 实验用9孔插件方板 1块 297mm × 300mm四 实验步骤1 图1-1接线，Us用直流稳压电源，取R1=1KW，R2=15KW，测量电路中的电流I1与U1，将数据填入表1-1内。2 然后改动电压表正表棒按图1-2接线，测量电路中电流I2与U2，且将数据填入表1-1中。3 然后再改变电压表正极表棒按图1-1接线，进行步骤1的测

9、量，重复步骤1，步骤2三次，共测得六组数据，分别填入表1-1中。4 通过计算，分别得出两个接线图中四个电量I1、U1、I2、U2的平均值，填入表1-2中。5 根据式（1-1），式（1-2）计算实验结果的绝对误差，相对误差，并填入表1-2。表1-1 测量误差实验数据123456图1-1I1 (mA)U1 (V)图1-2I2 (mA)U2 (V)表1-2 实验数据计算值平均值绝对误差相对误差图1-1I1U111图1-2I2U222五 分析与讨论1 按接线图所示，计算电阻R2上两端电压和流过电流的大小。2 根据表1-2中的数据，比较前一小题算得的数据，分析哪一种接法测得的数据更为准确，并分析解释原因

10、，说明属于哪类误差？3 若要求测量电阻R1两端电压，将接线图中R1、R2两个电阻位置互换。仍分别采用实验步骤1、2、3中的两种接法，对实验结果进行分析，此时哪一种接法测得的数据更准确，从而最终可以得出什么结论？电路实验02实验二 仪表的误差减小方法和量程扩展一 实验目的1 了解减小测量误差的方法。2 掌握测量电压表，电流表内阻的方法。3 掌握量程扩展的方法。二 实验原理与说明1 减少测量误差的方法在实际测量中，测量结果与实际值总是存在差异，这种差异称为测量误差。（1） 测量误差的分类 系统误差：在多次测量中，遵循一定变化规律或保持不变的误差，称为系统误差。其产生原因：I . 测量仪器本身的误差

11、：由于测量仪器、仪表引起的误差，有基本误差和附加误差两种。前者是受仪器制造工艺的限制造成的，后者是由于工作条件不符合仪器而造成的。II .测量方法引起的误差：由于测量方法的不完善，或运用了近似公式，或未计进接触电阻、仪表内阻、漏电、热电势等因素造成的误差，还有由于仪器位置放得不恰当所引起的误差，都是方法误差。 偶然误差：其大小、符号都没有确定的规律误差，也称为随机误差。由于周围环境的变化，温度、湿度、磁场、电场、电源等因素造成在相同的条件下进行多次相同的测量，会有完全不相同的结果，这种误差称为随机误差。 疏失误差：由于测量过程中测量人员的粗心大意引起测量结果的不正确或读数不正确等造成的误差，也

12、称为粗大误差。（2） 减小测量误差的方法 系统误差的消除，消除系统误差方法有三个方面：I .测量前检查所有可能产生系统误差的来源，并设法消除或确定大小后进行修正，以减小误差。II . 选择合理的测量方法，选择适当的仪表及量程配上合适的附加装置，改善仪表的安装质量和配线方式：采用合适的屏蔽措施，除去外电场，磁场的影响。.III . 采用特殊的测量方法以减小测量误差，常用的方法有：A. 替代法 ：在保持仪表读数不变的情况下，用等值的已知量去代替被测量，这样的测量结果与测量仪表和外界的因素无关。例如用电桥测量电阻，用标准电阻代替被测电阻，并调整标准电阻的数值使电桥达到平衡，被测电阻就等于这个标准电阻

13、，于是排斥了电桥和外界的条件的影响引起的误差。B. 误差补偿法 ：为消除系统误差，对同一被测量反复进行两次测量，其一次的误差为正的，一次误差为负的，则可以取两次的平均值，便可以消除或减少系统误差。例如为了消除外磁场对电流表读数的影响，可将电流表的位置倒置后测量一次。取两次结果的平均值，则可以消除系统误差。C. 校正法 ：若系统误差已经知道，则在测量结果中引入校正值，以消除系统误差。例如：有些仪器在说明书中，引入了校正值。可以用曲线或数据表示，根据不同测量结果来进行修正。 偶然误差的消除：偶然误差是随机的，不可以在一次测量中加以消除，必须重复测量后取测量的算术平均值。测量次数越多，则算术平均值越

14、接近于实际值，误差越小，即越正确。 疏失误差的消除：疏失误差完全是由测量人员的不注意所造成，因此应不断提高操作人员的素质，包括业务素质和工作责任心。同时通过多次反复测量，也可以不断更换测量人员或用数据统计分析测量等反复方法来消除疏失误差。2 量程扩展（1） 电压表扩大量程的方法 串联附加电阻如图2-1所示的测量电路，电压表内电阻为Rv，附加电阻为Rs，流过电压表的电流为I，Rs的阻值大于Rv，使被测量的大部分电压都降落在Rs上，起到了分压作用。因为 I = UV / RV = U/（Rv + Rs）设： K = （Rv + Rs）/ RV ，则 U = K· UV Rs =（K -

15、1）· RV由此可见，要将电压表的量程扩大K倍，只需串入一只（K-1）Rv的电阻就可以了。K称为电压扩程倍数。（2）电流表扩大量程的方法 附加分流器磁电系电流表测量电流的范围很小，只能从几千微安到几千毫安之间，故要扩大量程。一般采用附加分流器的方法来实现。如上图2-2所示，原来只能通过电流Ig，现在要通过的电流I，故在流过分流器的电流为IB = I Ig 。所以， Ig ·Rg = I Rg · R B / ( Rg + RB ) I = ( Rg + RB ) Ig / RB设 ： ( Rg + RB) / RB = K I = K · Ig分流电阻

16、RB = Rg / ( K 1 )，K 称为扩程倍数。3 电压表，电流表内电阻对测量结果的影响（1） 电压表内电阻对测量结果的影响为了减小电压表对被测电路的影响，要求电压表的内阻越大越好，如图2-3所示的被测电路中，电压表的内阻为Rv，测量电阻R2两端的电压，被测电压的实际值是，而测量值，其中，因此，测量值和实际值有差异，这个差异是电压表的内阻Rv引起的。若上式中的Rv为，则。一般应选择电压表内阻比被测电阻大得多的电压表。（2） 电流表内阻对测量结果的影响为了减小测量仪表对被测电路的影响，要求电流表的内阻越小越好，因为内阻小，测量结果就越接近于真实值，误差就小。如图2-4所示电路，电流表内阻为

17、Rg，负载电阻为RL，流过的电流为I，电源的电动势为E，则电路中的电流I：I = E /（Rg + RL），如果Rg = 0，则I = E / RL。内阻越小，I值越准确。三 实验设备名称 数量 型号1 直流稳压电源 1台 030V可调2 万用表 1台 500型3 万用表 1台4 电阻 7只 1*2 1k*1 100 k*2 50k*15 短接桥和连接导线 若干P8-1和501486 实验用9孔插件方板 1块297mm×300mm 四 实验步骤1. 测量电压表内阻在电压表的面板上都标有“电压灵敏度”，以每伏的内阻表示，如“2000/V”，若选用10V档量程，即电压表的内阻为20k。灵

18、敏度越高，则内阻越大，测量越精确。磁电系仪表的内阻较大，约每伏几千欧姆，甚至可达100k，电动系电压表的内阻较低，约几千欧姆左右，即灵敏度较低。依次取用电压表的各档，用万用表的电阻挡去测量每档的内阻阻值，并将所测得的数据填入表2-1内。表2-1 电压表各档内阻Rv 电压灵敏度：_/V量程内阻阻值（）2. 测量电流表内阻依次选用电流表的各档，用万用表的电阻挡去测量每档的内阻阻值，将测得的结果填入表2-2中。表2-2 电流表各档内阻Rg量程内阻阻值（）3. 扩展电压表量程（1） 按图2-5接线，Us为25V，用直流稳压电源来提供，选用万用表10V电压档。（2） 根据实验步骤1中，所测得的10V档内

19、阻值RV，去用串联电阻Rs，Rs = (K 1)·RV，其中K为要求的扩程倍数，K=Us/Uv，完成表2-3中所列出的各电量值的测量。表2-3 扩展电压表量程实验数据 Us=25VUv = RV = K = Rs = URS =I =（参考实验数据：以500型万用表为例，10V电压档的内阻为100 k，若要求扩成倍数为2.5，K=Us / Uv=2510=2.5，则串联电阻Rs应取为150 k。）4. 扩展电流表量程（1） 按图2-6接线，Us=25V，用直流稳压电源来提供，选用电流表（或万用表电流档）2.5mA档。（2） 根据实验步骤2中，所测得的电流表2.5mA档的内阻值Rg，根

20、据K = I / Ig，计算扩程倍数K，并确定并联电阻RB的阻值，RB = Rg /（K - 1）。完成表2-4中所列出的各电量值的测量。表2-4 扩展电流表量程实验数据 Us=25VI = Rg = Ig = K =RB = IB =五 分析和讨论1 根据表2-1的测量数据，分析各电压档量程内阻之间的关系。2 根据表2-2的测量数据，分析各电流档量程内阻之间的关系。3 根据表2-3的测量结果，总结扩展电压表量程的方法。4 根据表2-4的测量结果，总结扩展电流表量程的方法。电路实验03实验三 基尔霍夫定律验证和电位的测定一、实验目的1 验证基尔霍夫电流定律（KCL）和电压定律（KVL）。2 通

21、过电路中各点电位的测量加深对电位、电压及它们之间关系的理解。3 通过实验加强对参考方向的掌握和运用的能力。4 训练电路故障的诊查与排除能力。二、原理与说明1基尔霍夫电流定律（KCL） 在任一时刻，流出（或流入）集中参数电路中任一可以分割开的独立部分的端子电流的代数和恒等于零，即：I=0 或 I入=I出 式（3-1）此时，若取流出节点的电流为正，则流入节点的电流为负。它反映了电流的连续性。说明了节点上各支路电流的约束关系，它与电路中元件的性质无关。要验证基式电流定律，可选一电路节点，按图中的参考方向测定出各支路电流值，并约定流入或流出该节点的电流为正，将测得的各电流代入式（3-1），加以验证。2

22、基尔霍夫电压定律（KVL） 按约定的参考方向，在任一时刻，集中参数电路中任一回路上全部元件两端电压代数和恒等于零，即：U=0 式（3-2）它说明了电路中各段电压的约束关系，它与电路中元件的性质无关。式（3-2）中，通常规定凡支路或元件电压的参考方向与回路绕行方向一致者取正号，反之取负号。3电压、电流的实际方向与参考方向的对应关系参考方向是为了分析、计算电路而人为设定的。实验中测量的电压、电流的实际方向，由电压表、电流表的“正”端所标明。在测量电压、电流时，若电压表、电流表的“正”端与参考方向的“正”方向一致，则该测量值为正值，否则为负值。4电位与电位差 在电路中，电位的参考点选择不同，各节点的

23、电位也相应改变，但任意两节点间的电位差不变，即任意两点间电压与参考点电位的选择无关。5故障分析与检查排除(1) 实验中常见故障连线：连线错，接触不良，断路或短路；元件：元件错或元件值错，包括电源输出错；参考点：电源、实验电路、测试仪器之间公共参考点连接错误等等。(2) 故障检查 故障检查方法很多，一般是根据故障类型，确定部位、缩小范围，在小范围内逐点检查，最后找出故障点并给予排除。简单实用的方法是用万用表（电压档或电阻档）在通电或断电状态下检查电路故障。 通电检查法：用万用表的电压档（或电压表），在接通电源情况下，根据实验原理，电路某两点应该有电压，万用表测不出电压；某两点不应该有电压，而万用

24、表测出了电压；或所测电压值与电路原理不符，则故障即在此两点间。 断电检查法：用万用表的电阻档（或欧姆表），在断开电源情况下，根据实验原理，电路某两点应该导通无电阻（或电阻极小），万用表测出开路（或电阻极大）；某两点应该开路（或电阻很大），但测得的结果为短路（或电阻极小），则故障即在此两点间。三、实验设备 名称 数量 型号直流稳压电源 1台030V可调 1台 1组+15V固定2 万用表 1台 3 电阻 4只 100W*1 150W*1220W*1 510W*14 短接桥和连接导线 若干 P8-1和501485 实验用9孔插件方板 1块 297mm×300mm四、实验步骤1验证基尔霍夫定

25、律（KCL和KVL）的实验线路2基尔霍夫电流定律（KCL）的验证（1） 按图3-2接线，Us1、Us2用直流稳压电源提供。（2） 用万用表（电流档）依次测出电流I1、I2、I3，（以节点b为例），数据记入表3-1内。（3） 根据KCL定律式（3-1）计算I，将结果填入表3-1，验证KCL。表3-1 验证KCL实验数据I1(mA)I2(mA)I3（mA）I3基尔霍夫电压定律（KVL）的验证（1）按图3-2接线，US1、US2用直流稳压电源。（2）用万用表的电压档，依次测出回路1（绕行方向：beab）和回路2（绕行方向：bcdeb）中各支路电压值，数据记入表3-2内。（3）根据KVL定律式（3-2

26、），计算U，将结果填入表3-2，验证KVL。表3-2 验证KVL实验数据回路1(beab)Ube(V)Uea(V)Uab(V)U回路2(bcdeb)Ubc(V)Ucd(V)Ude(V)Ueb(V)U4电位的测定（1）仍按图3-2接线。（2）分别以c、e两点作为参考节点（即Vc=0、Ve=0），测量图3-2中各节点电位，将测量结果记入表3-3中。（3）通过计算验证：电路中任意两点间的电压与参考点的选择无关。表3-3 不同参考点电位与电压测试值(V)VaVbVcVdVec节点e节点计算值(V)UabUbcUcdUdeUebUeac节点e节点五、注意事项使用指针式仪表时，要特别关注指针的偏转情况，及

27、时调换表的极性，防止指针打弯或损坏仪表。直流电压源输出时，须首先将交流调压器调至20以上，才可保证直流电压满量程（030V）输出。4验证KCL、KVL时，电压端电压都要进行测量，实验中给定的已知量仅作为参考。5测量电压、电位、电流时，不但要读出数值来，还要判断实际方向，并与设定的参考方向进行比较，若不一致，则该数前加“”号。六、分析和讨论1测量电压、电流时，如何判断数据前的正负号？负号的意义是什么？2电位出现负值，其意义是什么？3计算表3-2中的U是否为零？为什么？4对表3-3中的计算值进行分析，可以得出什么结论？电路实验04实验四 叠加原理验证一 实验目的1 验证叠加定理，加深对该定理的理解

28、。2 掌握叠加原理的测定方法。3 加深对电流和电压参考方向的理解。二 实验原理与说明对于一个具有唯一解的线性电路，由几个独立电源共同作用所形成的各支路电流或电压，是各个独立电源分别单独作用时在各相应支路中形成的电流或电压的代数和。图4-1所示实验电路中有一个电压源Us及一个电流源Is。 设Us和Is共同作用在电阻R1上产生的电压、电流分别为U1、I1，在电阻R2上产生的电压、电流分别为U2、I2，如图4-1(a)所示。为了验证叠加原理令电压源和电流源分别作用。当电压源Us不作用，即Us=0时，在Us处用短路线代替；当电流源Is不作用，即Is=0时，在Is处用开路代替；而电源内阻都必须保留在电路

29、中。 （1） 设电压源Us单独作用时（电源源支路开路）引起的电压、电流分别为、，如图4-1(b)所示。（2） 设电流源单独作用时（电压源支路短路）引起的电压、电流分别为、，如图4-1(c)所示。 这些电压、电流的参考方向均已在图中标明。验证叠加定理，即验证式（4-1）成立。式（4-1）三 实验设备 名称 数量 型号1 直流稳压电源 1台 030V可调2 固定稳压电源 1台 +15V3 万用表 1台4 电阻 3只 51W*1 100W*1 330W*15 短接桥和连接导线 若干 P8-1和501486 实验用9孔插件方板 1块 297mm×300mm四 实验步骤1 按图4-2接线，取直

30、流稳压电源US1=10V，US2=15V，电阻R1=330W，R2=100W，R3=51W。2 当US1、US2两电源共同作用时，测量各支路电流和电压值。选择合适的电流表和电压表量程，及接入电路的极性。用短接桥（或导线）将“5”和“2”连接起来。接通电源US1；用短接桥（或导线）将“6”和“4”连接起来，接通电源US2，分别测量电流I1、I2、I3和电压U1、U2、U3。根据图4-2电路中各电流和电压的参考方向，确定被测电流和电压的正负号后，将数据记入表4-1中。3 当电源US1单独作用时，测量各电流和电压的值。选择合适的电流表和电压表量程，确定接入电路的极性。用短接桥（或导线）将“5”和“2

31、”连接起来，接通电源US1；将“6”和“3”连接起来，使电源US2不作用。分别测量电流、和电压、。根据图4-2中各电流和电压的参考方向，确定被测电流和电压的正负号后，将数据记入表4-1中。4 当电源US2单独作用时，测量各电流和电压的值。选择合适的电流表和电压表量程，确定接入电路的极性，用短接桥（或导线）将“5”和“1”连接起来，使电源US1不工作；将“6”和“4”连接起来，接通电源US2。分别测量电流、和电压、。根据图4-2中各电流和电压的参考方向，确定被测电流和电压的正负号后，将数据记入表5-1中。表4-1 验证叠加原理实验数据电源电流(mA)电压(V)US1、US2共同作用I1I2I3U

32、1U2U3US1单独作用U3US2单独作用验证叠加原理五 注意事项1 进行叠加原理实验中，电压源Us不作用，是指Us处用短路线代替，而不是将Us本身短路。不可使用稳压源和可调电压源自身的开关代替K1 、K1。2 测量电压、电流时，要根据图4-2中各电流和电压的参考方向，来判断实际方向，若不一致，则在该数值前加“”号。六 分析和讨论1 在进行叠加原理实验时，不作用的电压源、电流源怎样处理？为什么？2 根据本实验的原理，根据给定的电路参数和电流、电压参考方向，分别计算两电源共同作用和单独作用时各支路电流和电压的值，和实验数据进行相对照，并加以总结和验证。3 通过对实验数据的计算，判别三个电阻上的功

33、率是否也符合叠加原理？4 把US2用恒流源代替，思考如何安排电路原理图？电路实验05实验五 戴维南定理验证和有源一端口网络的研究一 实验目的1 用实验方法验证戴维南定理2 掌握有源一端口网络的开路电压和入端等效电阻的测定方法，并了解各种测量方法的特点3 证实有源一端口网络输出最大功率的条件二 实验原理与说明1 戴维南定理一个含独立电源，受控源和线性电阻的一端口网络，其对外作用可以用一个电压源串联电阻的等效电源代替，其等效源电压等于此一端口网络的开路电压，其等效内阻是一端口网络内部各独立电源置零后所对应的不含独立源的一端口网络的输入电阻（或称等效电阻）如图5-1所示。2 开路电压的测定方法（1）

34、 直接测量法 当有源一端口网络的入端等效电阻与万用表电压档的内阻相比可以忽略不计时，可以用电压表直接测量该网络的开路电压。如图5-3所示。（2） 补偿法当有源一端口网络的入端电阻较大时，用电压表直接测量开路电压的误差较大，这时采用补偿法测量开路电压则较为准确。 图5-4中虚线框内为补偿电路，为另一个直流电压源，可变电阻器接成分压器使用，G为检流计。当需要测量网络、两端的开路电压时，将补偿电路、端分别与、两端短接，调节分压器的输出电压，使检流计的指示为零，被测网络即相当于开路，此时电压表所测得的电压就是该网络的开路电压。由于这时被测网络不输出电流，网络内部无电压降测得的开路电压数值较前一种方法准

35、确。3 入端等效电阻的测定方法（1） 外加电源法 将有源一端口网络内部的独立电压源Us处短接，独立电流源Is处开路，被测网络成为无独立源的一端口网络，然后在端口上加一给定的电源电压，测量流入网络的电流I，如图5-5所示。入端等效电阻： 若被测网络内部去掉独立源后，仅由电阻元件组成，可直接用万用表的电阻档去测出入端效等电阻。实际上网络内部的独立电源都具有一定的内阻，它不能与电源本身分开。在去掉独立电源的同时，其内阻也被去掉，这将影响测量的准确性，因此这种测量方法仅适用于独立电压源内阻很小和独立电流源内阻很大的情况。 （2） 开路短路法分别测量有源一端口网络的开路电压和短路电流，则图5-6为测量有

36、源一端口网络短路电流的电路。这种方法简便，但对于不允许直接短路的一端口网络是不能采用的。（3）先测出有源一端口网络的开路电压，再按图5-7接线，为电阻箱的电阻，调节，使其两端电压为开路电压的一半，即=，此时的数值即等于。这种方法克服了前两种方法的局限性，在实际测量中被广泛采用。 4 最大功率传输定理 如前所述，一个实际电源或一个线性有源一端口网络，不管它内部具体电路如何，都可以等效化简为理想电压源Us和一个电阻的串联支路。当负载与电源内阻相等时，负载可获得最大功率，即 电路的效率为： ×100% = 50% 这种情况称为“匹配”，在“匹配”情况下，负载的两端电压仅为电源电动势一半，传

37、输效率为50%。三 实验设备 名称 数量 型号1 直流稳压电源 1台 030V可调2 万用表 1台 3 电阻 10只 10W*2 51W*1 100W*3 150W*2 160W*1 220W*1 330W*14 短接桥和连接导线 若干 P8-1和501485 实验用9孔插件方板 1块 297mm ×300mm 四 实验步骤1 测量有源一端口网络的开路电压和入端等效电阻按图5-9的有源一端口网络接法，取Us = 25V，R1=150W，R2 = R3 =100W，参照实验原理与说明，自已选定测量开路电压和入端等效电阻的方法，将测量结果记录下来。=_；=_；=_；2 测定有源一端口网络

38、的外特性在图5-9有源一端口网络的、端上，依次按表5-1中各的值取电阻作为负载电阻，测量相应的端电压U和电流I，记入表5-1中。3 测定戴维南等效电源的外特性按图5-10接线，图中和为图5-9中有源一端口网络的开路电压和等效电阻，从直流稳压电源取得，从电阻中取一个近似的得到。在、端接上另一电阻作为负载电阻，分别取表5-1中所列的各值，测量相应的端电压U和电流I，记入表5-1中。表5-1 有源一端口网络及等效电路外特性实验数据负载电阻（W）短路51100150160220330开路Ri=( ) W有 源一 端网 络U（V）I（mA）P= （W）戴维南等 效电 源U（V）I（mA）P=（W）4 计

39、算表5-1中负载功率P。5 根据表5-1中的数据绘制有源一端口网络的伏安特性曲线，并绘制功率P随电流I变化的曲线。 U(V) P(w) 0 I(A) 0 I(A)五 注意事项 若采用图5-4的补偿法测量有源一端口网络的开路电压，应使、端和、端电压的极性一致，电压的数值接近相等，才能接通电路进行测量，否则会使电流过大而击毁检流计。六 分析与讨论1 根据图5-9中已给定的有源一端口网络参数，计算出开路电压UOC等效电阻Ri实验中参考。2 若含源一端口网络不允许短路，如何用其他方法测出其等效电阻Ri？3 根据表5-1中各电压和电流的值可得出什么结论？4 从实验步骤5中得出的P(I)曲线中得出最大功率

40、传输的条件是什么？电路实验06实验六 受控源VCCS、VCVS、CCVS、CCCS的特性曲线一 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 实验原理与说明1 受控源是双口元件，一个为控制端口，另一个为受控端口。受控端口的电流或电压受到控制端口的电流或电压的控制。根据控制变量与受控变量的不同组合，受控源可分为四类： 图6-1 受控源(1) 电压控制电压源（VCVS），如图6-1（a）所示，其特性为：(2) 电压控制电流源（VCCS），如图6-1（b）所示，其特性为： 电流控制电压源（CCVS），如图6-1（

41、c）所示，其特性为： 电流控制电流源（CCCS），如图6-1（d）所示，其特性为： 2 运算放大器与电阻元件组成不同的电路，可以实现上述四种类型的受控源。各电路特性分析如下。(1) 电压控制电压源（VCVS）：运算放大器电路如图6-2所示。由运算放大器输入端“虚短”特性可知： 由运算放大器的“虚断”特性，可知： 式（6-1）即运算放大器的输出电压受输入电压控制。其电路模型如图6-1（a）所示。转移电压比： 该电路是一个同相比例放大器，其输入与输出有公共接地端，这种连接方式称为共地连接。(2) 电压控制电流源（VCCS）： 运算放大器电路如图6-3所示。根据理想运放“虚短”、“虚断”特性，输出电

42、流为： 式（6-2）该电路输入，输出无公共接地点，这种连接方式称为浮地连接。(3) 电流控制电压源（CCVS）：运算放大器电路如图6-4所示。根据理想运放“虚短”，“虚断”特性，可推得： 式（6-3）即输出电压受输入电流的控制。其电路模型如图6-1（c）所示。转移电阻为： 式（6-4）(4) 电流控制电流源（CCCS）运算放大器电路如图6-5所示。由于正相输入端“+”接地，根据“虚短”、“虚断”特性可知，“”端为虚地，电路中a点的电压为：所以， 输出电流： 式（6-5）即输出电流只受输入电流的控制，与负载RL无关。它的电路模型如图6-1（d）所示。转移电流比： 式（6-6）三 实验设备名称 数

43、量 型号1 直流稳压电源 1台 030V可调 （MC1032） 1台 ±15V电源 （MC1034）2 万用表 2台3 电阻 19只1kW*3 1.5kW*1 2kW*23kW*1 4.7kW*1 10kW*2 15kW*1 33kW*1 4 集成运算放大器 1块LM7415 电位器 1只100kW/0.25W6 短接桥和连接导线 若干P8-1和501487 实验用9孔插件方板 1块297mm × 300mm四 实验步骤1 测试电压控制电压源特性(1) 实验电路如图6-6所示。(2) 根据表6-1中内容和参数，自行给定U1值，测试VCVS的转移特性U2=f (U1)，计算值

44、，并与理论值比较。（理论值计算可参考式6-1） 表6-1 VCVS的转移特性R1=R2=1kW RL=10kW给定值U1 (V)0.511.522.533.544.5测试值U2 (V)计算值(3) 根据表6-2中内容和参数，自行给定RL值，测试VCVS的负载特性U2=f (RL)，计算值，并与理论值比较。表6-2 VCVS的负载特性U2=f (RL)R1= 1kW R2=2kW U1=1V给定值RL(kW)3.04.7101533测试值U2 (V)计算值(4) 根据表6-3中内容和参数，自行选择R1值，设计出不同电压转移比的受控电压源，计算值，并与理论值比较。表6-3 VCVS的不同电压转移比

45、R2= 1kW RL=2kW U1=1V给定值R1(kW)11.52.03.04.7测试值U2(V)计算值2 测试电压控制电流源特性(1) 实验电路如图6-7所示。(2) 根据表6-4中内容，测试VCCS的转移特性I2=f (U1)，并计算值，并与理论值比较。（可参考式6-2）表6-4 VCCS的转移特性I2=f (U1)R1= 1kW RL=2kW给定值U1(V)0.511.522.533.544.5测试值I2(mA)计算值(3) 根据表6-5中内容，测试VCCS输出特性I2=f (RL)，并计算值。表6-5 VCCS输出特性I2=f (RL)R1= 2kW U 1=1V给定值RL(kW)34.7101533测试值I2(mA)计算值 3 测试电流控制电压源特性(1) 实验电路如图6-8所示。(2) 根据表6-6中内容，测试CCVS的转移特性U2=f (I1)，并计算值，并与理论值进行比较。（可参考式6-4）表6-6 CCVS的转移特性U2=f (I1)R1= 1kW RL=2kW给定值I1(mA)0.10.20.40.811.522.54测试值U2(V)计算值(W)(3) 根据表6-7中内容，测试CCVS输出特性U2=f (RL)，并计算r值。表6-7 CCVS输出特性U2=f (RL)R1= 2kW I1=1.5mA 给定值RL(kW