电路实验2016(新)(1)

1、 电路分析实验 电工电子学教学中心 目录实 验 要 求3实验一 直流电路中基本电量的测量4实验二 受控源研究6实验三 叠加定理的验证10实验四 戴维宁定理及最大功率传输条件的研究11实验五 常用电子仪器的使用13实验六 一阶RC电路过渡过程的研究16实验七 R，L，C元件频率特性的测试19实验八 RLC串联谐振电路研究23实验九 交流电路元件参数的测量27实验十 单相交流电路的研究30实验十一 三相电路的研究33实 验 要 求一、实验课的重要性实验是研究自然科学的重要方法，是工程技术与科学研究中的重要组成部分。实验课是大学教育中的重要环节，其质量高低将直接影响学生实验能力的培养，影响学生今后的

2、工作和发展。通过电路实验课希望达到以下目的： 1培养学生用实验来观察和研究基本电磁现象和规律的能力，丰富学生的感性认识，以巩固和扩展学到的知识。 2进行实验基本技能的训练。如正确使用常规的电工仪器仪表，了解基本的测试技术和实验方法，制定实验方案，选择实验方法，并培养学习根据实验数据进行数据处理、误差分析、编写实验报告等初步能力。 3培养学生实事求是、严肃认真、细致踏实的科学作风，养成良好的实验习惯。 二、实验课要求 1做好实验前的预习准备工作 （1）明确实验的目的、任务、方法和步骤，完成必要的计算。 （2）研究或拟定实验线路，清楚各元件、仪表、设备的作用，应有的量程。如果未给出线路图，请自行设

3、计，并列出所用设备及规格。 （3）知道观察什么现象，测哪些数据，设计好相应的记录表格，初估实验结果，曲线变化趋势。 （4）初步了解有关仪器设备的使用方法，明确注意事项。 （5）写好预习报告，包括实验名称、目的、任务、步骤、线路、记录表格等。 2实验操作过程 （1）接线前应核对并了解本组仪器的类型、规格及使用方法，合理选用仪表及量程。（2）实验中要用的仪器、仪表、实验板等应根据连线清晰、调节顺手、读数方便的原则合理布局。（3）正确连接线路，接线可按先串联后并联的原则，接线时应将所有电源断开，并调节设备于安全位置（调压器及直流电源等可调至设备的起始位置。若无数字表明，一般反时针旋到底） 。接线时应

4、防止短路，导线间尽量少交叉。接好线路经教师检查后方可接通电源。 （4）观察并读取数据，数据记录应包括物理量名称、单位、数值及实验条件。 （5）实验结束后，先拉断电源，再根据实验要求核对实验数据，经教师审核后再拆线并作好整理工作。 3编写实验报告 （1）实验报告是对实验的总结。主要内容应包括：目的、任务、线路图、设备、数据整理和计算结果、曲线和图表、分析、讨论和结论。（2）报告要求文理通顺，简明扼要，字迹清楚。（3）数据整理和计算结果，尽量以表格列出，物理量要写出单位，表格后面要有计算公式和计算过程。（4）曲线用坐标纸画，先选好坐标，标上物理量及单位，曲线要求光滑，线条粗细均匀，写上曲线名称。（

5、5）根据实验结果作出结论。分析、讨论的内容可以包括实验结果的分析、误差原因的分析、实验中发现的问题、实验的收获、心得体会、对实验的建议等，并回答思考题。实验一 直流电路中基本电量的测量一、实验目的1. 认识电阻元件；2. 学习并掌握万用表、电流表及稳压电源的使用；3. 学习电压、电流的测量方法及简单的电路故障分析。二、实验原理在电路中，当负载额定电压低于电源电压时，为使负载正常工作，则应通过分压电路降低负载电压来达到要求。图1.1为用变阻器构成的基本分压电路，原则上整个电源电压Us分布于R1上，图中j是变阻器的滑动触头，它将电阻R1分为Rkj、Rjp两部分，其中Rkj只起降压作用，而Rjp还对

6、负载提供电压。图1.1三、仪器设备1.万用表、电流表、电压表、稳压电源2. 电路实验箱四、实验内容1观察TH1942型数字万用表的面板和盘有关的符号和数字，搞清楚用它测量V、V-，A-和W的用法。2用万用表的W挡分别测量R1、R2和R3的阻值，并记录于表1.1。表1.1电阻标称值测量值3电压与电流的测量按图1.1接线。取US= 10V，RS = 100，R1 = 10k，RL = 2k，改变变阻器R1滑动触头j的位置，使负载电阻RL两端电压Ujp为表1.2所示各值，并测量其它电流和电压值，数据填入表1.中。 表1.2Ujp/VUKj/VI1/mAI2/mAIL/mA23456五、预习内容1阅读

7、各项实验内容，明确实验目的；观察实验电路，指出电源参考点“地“的位置，并思考电阻RS的作用。六、报告要求阐述用万用表、电压表、电流表测量电阻、电压、电流的方法。思考题：1. 正在通电运行的某电阻R能否用万用表挡直接测得R的阻值？为什么？2. 为什么电流表不能与电路并联？为什么电压表不能与电路串联？相反情况会产生什么后果？3实验电路中，若忽略电阻S，当Ujp=2V时，Rjp是否等于2K，为什么？实验二 受控源研究一实验目的1加深对受控源的理解；2掌握受控源特性的测量方法。二原理说明受控源向外电路提供的电压或电流是受其它支路的电压或电流控制，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

8、控制量（电压或电流），另一个为受控端口或称输出端口，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的不同组合，受控源可分为四类：（1）电压控制电压源（VCVS），如图21（a）所示，其特性为：其中：称为转移电压比（即电压放大倍数）。（2）电压控制电流源（VCCS），如图21（b）所示，其特性为：其中：称为转移电导。（3）电流控制电压源（CCVS），如图21（c）所示，其特性为：其中：称为转移电阻。（4）电流控制电流源（CCCS），如图21（d）所示，其特性为：其中：称为转移电流比（即电流放大倍数）。三实验设备1数字万用表2电路实验箱四实验任务

9、1测试电压控制电压源（VCVS）特性 图2-2实验电路如图22所示，图中，U1用恒压源的可调电压输出端，将实验箱上VCVS处的电位器逆时针旋到底。 （1）测试VCVS的转移特性U2 =f（U1） 调节恒压源输出电压U1（以电压表读数为准），用电压表测量对应的输出电压U2，将数据记入表21中。 表21 VCVS的转移特性数据U1/V1.2 1.52.02.53U2/V（2）测试VCVS的负载特性U2=f（RL）保持U12V，在U2两端接上负载RL，改变RL阻值，用电压表测量对应的输出电压U2，将数据记入表22中。表22 VCVS的负载特性数据RL/1K2K3K5.1K7.1K9.1K10KU2/

10、V2测试电压控制电流源（VCCS）特性 图2-3实验电路如图23所示，图中，U1用恒压源的可调电压输出端。（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23中。 表23 VCCS的转移特性数据U1/V.4.5I2/mA（）测试VCCS的负载特性I2=f（RL）保持U12V，在输出两端接上负载RL，改变RL阻值，用电流表测量对应的输出电流I2，将数据记入表24中。表24 VCVS的负载特性数据RL/1K2K3K5.1K7.1K9.1K10KI2/3测试电流控制电压源（CS）特性图2-4实验电路如图24所示，图中

11、，I1用实验箱上的恒流源。（1）测试CCVS的转移特性U2=f（I1）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25中表25 CCVS的转移特性数据I1/ mA2345678U2/V（）测试 的负载特性=f（RL）保持15，在输出两端接上负载RL，改变RL阻值，电压表测量对应的输出电压U2，将数据记入表26中。表26 的负载特性数据RL/1K2K3K5.1K7.1K9.1K10KU2/测试电流控制电流源（CCS）特性图2-5实验电路如图25所示。图中，I1用实验箱上的恒流源。（1）测试CCS的转移特性I2=f（I1）调节恒流源输出电流I1（以电流表

12、读数为准），用电流表测量对应的输出电流I2，将数据记入表27中。 表27 CCCS的转移特性数据I1/mA23456789I2/mA（）测试CCCS的负载特性I=f（RL）保持12，在输出两端接上负载RL，改变RL阻值，用电流表测量对应的输出电流I2，将数据记入表28中。表28 CCCV的负载特性数据RL/1K2K3K5.1K7.1K9.1K10KI2/mA五实验注意事项用恒流源供电的实验中，不允许恒流源开路；六预习与思考题1什么是受控源？了解四种受控源的缩写、电路模型、控制量与被控量的关系；2四种受控源中的转移参量、g、r和的意义是什么？如何测得？3若受控源控制量的极性反向，试问其输出极性是

13、否发生变化？4如何由两个基本的CCVC和VCCS获得其它两个CCCS和VCVS，它们的输入输出如何连接？七实验报告要求1根据实验数据，在方格纸上分别绘出四种受控源的转移特性和负载特性曲线，并求出相应的转移参量、g、r和；2参考表21数据，说明转移参量、g、r和受电路中哪些参数的影响？如何改变它们的大？3回答预习与思考题中的3、4题；4对实验的结果作出合理地分析和结论，总结对四种受控源的认识和理解。实验三 叠加定理的验证一、实验目的验证叠加定理的正确性。加深对线性电路叠加性的认识和理解。二、原理说明叠加定理指出：在有几个独立源共同作用的线性电路中，任一支路电流（或电压）都是电路中各个电源单独作用

14、时在该支路中产生的电流（或电压）的代数和。三、实验仪器设备数字万用表 电路实验箱四、实验内容 1实验前先任意设定三条支路的电流参考方向，如图4-1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。2取稳压电源Us1=6V,Us2=12V两电源共同作用下，测量各支路的电流及各电阻元件两端的电压。3Us1单独作用时，测量各支路的电流及各电阻元件两端的电压。4Us2单独作用时，测量各支路的电流及各电阻元件两端的电压。 将以上结果记入表4-1。实验线路如图4-1所示。图4-1 表4-1电源I1I2I3UR1UR2UR3UR4UR5Us1 Us2共同作用Us1单独作用Us2单独作用五、

15、注意事项注意仪表的极性。要根据电流和电压的参考方向，确定被测数值的正负号。六、实验报告1利用表4-1的数据进行分析、比较、归纳总结出实验的结论验证叠加定理2根据实验数据验证电阻R3上的功率是否符合叠加定理？为什么？实验四 戴维宁定理及最大功率传输条件的研究一、实验目的1. 进一步熟悉万用表及直流仪表设备的使用方法。2. 学习线性含源一端口网络等效电路参数的测量方法。3. 用实验方法验证戴维宁定理及最大功率传输条件。二、实验原理1. 外特性及其测量方法含源一端口网络的两个输出端上的电压和电流关系Uf（I）称为输出特性或外特性。它可通过在网络输出端接一个可变电阻RL作负载， RL取不同数值时测出两

16、端电压和电流而得到，如图2.1.1所示。对线性一端口网络，此特性为一直线，如图2.1.2所示。 图2.1.1 含源网络外特性的测量电路 图2.1.2 线性含源网络的外特性对应于A点，I = 0，U = Uoc（此电压称为开路电压），相当于RL®¥ 。对应于B点，U = 0，I = Isc（此电流称为短路电流），相当于RL= 0 。2对于线性含源一端口网络，可以用实验方法测出网络的开路电压，而网络除源后的等效电阻Ro，可以用以下方法测定。 （1）用万用表W挡直接测出网络除源后（恒压源短路，恒流源开路）的等效电阻。（2）短路电流法。测网络端口处的开路电压Uoc及短路电流Isc，

17、则（3）电压法。测出已知负载电阻RL两端的电压UL，则4一个内阻为Rs的电源给负载RL供电，其负载功率为为求得RL从电源获得最大功率的所需条件，可令，由此解得RL = Rs，即负载RL从电源获得最大功率的条件是RL = Rs，其最大功率三、仪器设备电路实验箱、万用表、电压表、电流表四、实验内容与步骤1. 测定线性一端口网络的外特性Uf（I）。按图2.1.3接线。改变电阻RL值，测量对应的电流和电压值，数据填入表2.1.1中。根据测量结果，求出对应于戴维宁等效参数Uoc、Isc。图2.1.3 线性一端口网络表2.1.1电阻RL（）020030051071010002000I(mA)U(V)2.

18、利用实验原理3中介绍的方法求Ro，数据记录于表2.1.2中。 表2.1.2方法123平均值Rs（）3. 验证戴维宁定理用上述内容测得的等效参数构成戴维宁等效电路，按实验内容1测量。五、预习内容1. 仔细阅读有关TH1942型万用表的使用说明。2. 阅读各项实验内容，理解有关原理，明确实验目的。六、报告要求1. 在用万用表电阻挡测量电阻之前，需做哪些准备工作？为什么？2. 根据实验内容1和内容3测量结果，在同一坐标上做出它们的外特性曲线，并做分析比较。3. 根据实验内容1的测量数据，计算并绘制功率随RL变化的曲线，即Pf（RL），验证最大功率的传输条件。实验五 常用电子仪器的使用一、实验目的 1

19、、学习电子电路实验中常用的电子仪器示波器、函数信号发生器、交流毫伏表、频率计等的主要技术指标、性能及正确使用方法。 2、初步掌握用双踪示波器观察正弦信号波形和读取波形参数的方法。二、实验原理在模拟电子电路实验中，经常使用的电子仪器有示波器、函数信号发生器、直流稳压电源、交流毫伏表及频率计等。它们和万用电表一起，可以完成对模拟电子电路的静态和动态工作情况的测试。实验中要对各种电子仪器进行综合使用，可按照信号流向，以连线简捷，调节顺手，观察与读数方便等原则进行合理布局，各仪器与被测实验装置之间的布局与连接如图4.1所示。接线时应注意，为防止外界干扰，各仪器的共公接地端应连接在一起，称共地。信号源和

20、交流毫伏表的引线通常用屏蔽线或专用电缆线，示波器接线使用专用电缆线，直流电源的接线用普通导线。图4.1 模拟电子电路中常用电子仪器布局图示波器示波器是一种用途很广的电子测量仪器，它既能直接显示电信号的波形，又能对电信号进行各种参数的测量。现着重指出下列几点：1）、寻找扫描光迹将示波器Y轴显示方式置“CH1”或“CH2”，输入耦合方式置“GND”，开机预热后，若在显示屏上不出现光点和扫描基线，可按下列操作去找到扫描线：适当调节亮度旋钮。触发方式开关置“自动”。适当调节垂直（）、水平（）“位移”旋钮，使扫描光迹位于屏幕中央。2）、双踪示波器一般有五种显示方式，即“CH1”、“CH2”、“CH1CH

21、2”三种单踪显示方式和“交替”“断续”二种双踪显示方式。“交替”显示一般适宜于输入信号频率较高时使用。“断续”显示一般适宜于输入信号频率较底时使用。3）、为了显示稳定的被测信号波形，“触发源选择”开关一般选为“内”触发，使扫描触发信号取自示波器内部的Y通道。4）、触发方式开关通常先置于“自动”调出波形后，若被显示的波形不稳定，可置触发方式开关于“常态”，通过调节“触发电平”旋钮找到合适的触发电压，使被测试的波形稳定地显示在示波器屏幕上。有时，由于选择了较慢的扫描速率，显示屏上将会出现闪烁的光迹，但被测信号的波形不在X轴方向左右移动，这样的现象仍属于稳定显示。5）、适当调节“扫描速率”开关及“Y

22、轴灵敏度”开关使屏幕上显示一二个周期的被测信号波形。在测量幅值时，应注意将“Y轴灵敏度微调”旋钮置于“校准”位置，即顺时针旋到底，且听到关的声音。在测量周期时，应注意将“X轴扫速微调”旋钮置于“校准”位置，即顺时针旋到底，且听到关的声音。还要注意“扩展”旋钮的位置。根据被测波形在屏幕坐标刻度上垂直方向所占的格数（div或cm）与“Y轴灵敏度”开关指示值（v/div）的乘积，即可算得信号幅值的实测值。根据被测信号波形一个周期在屏幕坐标刻度水平方向所占的格数（div/cm）与“扫速”开关指示值（t/div）的乘积，即可算得信号频率的实测值。2.函数信号发生器函数信号发生器按需要输出正弦波、方波、三

23、角波三种信号波形。输出电压最大可达20VPP。通过输出衰减开关和输出幅度调节旋钮，可使输出电压在毫伏级到伏级范围内连续调节。函数信号发生器的输出信号频率可以通过频率分档开关进行调节。函数信号发生器作为信号源，它的输出端不允许短路。3.交流毫伏表交流毫伏表只能在其工作频率范围之内，用来测量正弦交流电压的有效值。为了防止过载而损坏，不用时将交流毫伏表两测试线短接，测量时先把量程开关置于较大位置上，然后在测量中逐档减小量程。 三、实验设备与器件 函数信号发生器、双踪示波器、交流毫伏表、直流稳压电源、直流电压表四、实验内容1练习使用信号发生器和交流毫伏表使信号发生器依次输出以下正弦波信号，用交流毫伏表

24、测量其大小。频率/幅值有效值频率/有效值有效值500Hz，40mVpp30kHz，10mVRMS1kHz，100mVpp100kHz，1VRMS 2使信号发生器依次输出以下信号，用毫伏表测量其大小，同时用示波器观察其波形图（在示波器上调出15个周期的波形），并记录下来示波器上t/cm和v/cm两个旋钮的位置。正弦波信号示波器fU（有校值）X轴Y轴TIME/DIVTVOLTS/DIVUP-P1kHz20mV15 kHz0.2V210 kHz2.5V3.示波器的双踪显示：将示波器的MODE开关置DUAL位置，调出两条扫描线。将ALT/CHOP按键选择ALT,TRIG.ALT按键推进。两个Y轴输入端

25、CH1、CH2分别输入由信号发生器产生的1kHz、2.5V正弦波信号和示波器面板上的校正信号，在屏幕上显示两个稳定的波形。 五、实验总结1、 整理实验数据，并进行分析。2、 问题讨论1）如何操纵示波器有关旋钮，以便从示波器显示屏上观察到稳定、清晰的波形？2)用双踪显示波形，并要求比较相位时，为在显示屏上得到稳定波形，应怎样选择下列开关的位置？a)显示方式选择（CH1；CH2；CH1CH2；交替；断续）b)触发方式（常态；自动）c)触发源选择（内；外）d)内触发源选择（CH1、CH2、交替）3、函数信号发生器有哪几种输出波形？它的输出端能否短接，如用屏蔽线作为输出引线，则屏蔽层一端应该接在哪个接

26、线柱上?4、交流毫伏表是用来测量正弦波电压还是非正弦波电压？它的表头指示值是被测信号的什么数值？它是否可以用来测量直流电压的大小？六、预习要求查阅相关资料，了解信号源(SFG-1013型 台湾固纬)、示波器（GOS-620型 台湾固纬）部分内容。 实验六 一阶RC电路过渡过程的研究 一、实验目的 1了解示波器的原理，熟悉示波器面板上的开关和旋钮的作用，学会其使用方法； 2学会信号发生器、交流毫伏表等电子仪器的使用方法； 3研究一阶RC电路的过渡过程。二、实验原理1RC电路的脉冲序列响应 （a） （b）图5.1 RC电路及其响应（a）RC电路 （b）脉冲序列响应为了观察图5.1（a）所示RC电路

27、过程中电压、电流的变化规律，采用如图5.1（b）中us所示的矩形脉冲序列作为RC电路的输入信号。矩形脉冲的脉宽tp5t（tRC），则RC电路的脉冲序列响应（如图5.1（b）所示）为：当tp不变而适当选取大小不同的R、C参数以改变时间常数t 时，会使电路特性发生变化。2时间常数t 的测量时间常数t 可以从响应波形中测量，测量原理如图5.2所示。图5.2时间常数t 的测量三、仪器设备 1示波器 2交流毫伏表 3信号发生器四、实验内容与步骤按图5.3接线。调节信号发生器使其输出幅度Us5 V，频率f 500 Hz的方波信号。1取C0.1 F（104），用示波器分别观察R1 k、R2 k两种情况下的u

28、s、uC波形，测量电路的时间常数t 值，并记录。2将图5.3中的R和C互换位置，用示波器分别观察R1 k、R2 k两种情况下的us、uR波形，并记录。图5.3一阶RC电路响应的测量电路四、预习要求1认真阅读有关示波器、低频信号发生器、交流毫伏表全部内容，了解它们的工作原理 、主要用途、使用范围和注意事项，熟悉各仪器面板上旋钮的作用。2复习有关一阶RC电路响应的内容，了解时间常数t 的测量方法。五、报告要求1根据实验结果，说明使用示波器观察波形时，需调节哪些旋钮达到：（1）波形清晰且亮度适中；（2）波形大小适当且在荧光屏中间；（3）波形完整；（4）波形稳定。2用示波器观察正弦波电压时，若荧光屏上

29、出现图5.4所示波形，是哪些开关或旋钮位置不对？如何调节？3总结信号发生器、交流毫伏表的使用方法及注意事项。图5.4由于开关或旋钮位置不对所引起的失真情况4在坐标纸上画出一阶电路的输入输出波形，并将测得的时间常数t 与计算值相比较，说明影响t 的因素。实验七 R，L，C元件频率特性的测试一实验目的1掌握元件或电路频率特性的概念和测试方法。2掌握对示波器、信号发生器、毫伏表的使用。 二实验原理与内容1.R、L、C单个元件在正弦稳态电路中，其伏安关系的分析常用相量形式表达为： （6-1）若元件为电阻R，则有： (6-2)若元件为电感L，则有： (6-3) 若元件为电容C，则有： (6-4)对于单个

30、元件来说，可以看出R值不随频率变化，但L、C元件的阻抗都是随频率变化的。一般说，对于三元件的任意组合形式，其阻抗是随频率变化而变化的。 阻抗频率特性不仅指幅频特性，而且还指相频特性，因为单一元件它们的电压与电流之间的相位差是一般的，即它们的阻抗角是定值。所以，可在某一特定的频率下测其相位差，即阻抗角。实际的电容元件可以做到漏电损耗很小，实验时常常可以把它当做理想电容看待。实际的电感元件一般含有一些电阻，实验时大都不能把它看成理想元件，它的等效电路如图6-1所示。2.研究R、L、C元件的频率特性的实验方法如图6-2所示。保持信号发生器输出的正弦电压大小US 不变（输出范围内任一大小），在不同频率

31、下测出元件的阻抗即得到元件的频率特性。 图 6-1 图6-2阻值已知的电阻r=10称为电流采样电阻，通过测出采样电阻r两端的电压Ur(用晶体管毫伏测量)，可计算出电路中的电流。再测出被测元件两端的电压U，即可计算元件的阻抗值。对电阻、电容元件来说分别是其电阻值R和容抗值。对电感元件来说它的电阻RL和感抗串联起来的阻抗值。3.用双踪示波器观察单个元件（R或L或C）的端电压和电流的相位关系。双踪示波器通道1（CH1）观察的是信号源的端电压US ，通道2（CH2）观察的是电流采样电阻的两端电压，由于电阻中的电流与其端电压相同，所以通道2观察的也就是串联电路中的电流i（注意：要将示波器与函数信号发生器

32、共地连接）。将示波器“显示选择”开关置于“DUAL”位置，并且选取相位导前的信号作为触发信号。由于采样电阻r=10比起XC和XL的值很小，可认为和即电源电压。三实验内容按图6-2连接电路，US 为有效值是2V 的正弦交流信号。测量电阻元件的频率特性。将1K的电阻接入电路，使用毫伏表测量不同频率下电流采样电阻r(10)上的电压Ur ，以及电阻R两端电压UR ，记录表格6-1。用示波器测量R端电压u，（u=uS）与电流i的相位差，说明超前、滞后关系，画出波形图。测量电容元件的频率特性。将0.01µF的电容接入电路，使用毫伏表测量不同频率下电流采样电阻r(10)上的电压Ur ，以及电容C两

33、端电压UC ，记录表格6-1。用示波器测量C端电压u，（u=uS）与电流i的相位差，说明超前、滞后关系，画出波形图。测量电感元件的频率特性。将1mH的电感接入电路，使用毫伏表测量不同频率下电流采样电阻r(10)上的电压Ur ，以及电感L两端电压UL ，记录表格6-1。用示波器测量L端电压u，（u=uS）与电流i的相位差，说明超前、滞后关系，画出波形图。注意： 每次调节正弦信号源频率。应保证其端电压大小US 不变。测量频率特性时，在525KHz变化范围内均匀地选取5个频率值。测量相位关系时，选定一个频率即可。由于r=10比起XC和XL的值很小，可认为uCuS ，uLuS ，因此步骤3和4 中，电

34、压uC 和uL ，可不必测。表6-1f/KHz510152025将电阻R接入电路Ur/mVUR/V/mAk将电容C接入电路Ur/mV/mAk将电感L接入电路Ur/mV/mAk四预习要求1预习欧姆定律的相量形式、有效值形式及阻抗的概念。2预习示波器、毫伏表、信号发生器的使用说明。五实验报告要求1根据测量数据并经过间接计算，得出各元件的阻抗模值后，以阻抗值为纵坐标，频率为横坐标，在同一坐标系中绘出三元件的阻抗随频率变化的特性曲线，并总结各元件的阻抗特性。2分别画出R、L、C元件在某一频率的端电压u和通过电流i的波形。实验八 RLC串联谐振电路研究一、实验目的1 观察谐振现象，加深对串联谐振电路特点

35、的理解。2 测定串联谐振电路的谐振曲线。3 利用示波器观测串联谐振电路中电压和电流的相互关系。二、原理说明 1RLC串联谐振电路在图7-1所示的RLC串联电路上，外施一正弦电压，则电路中的电流的有效值为 图7-1 RLC串联电路当外施电源频率与电路所固有的频率相等时（f=f0），感抗与容抗相等，电路中的电抗为零。此时，电路发生串联谐振。f0 称为谐振频率，谐振频率的大小由电路中参数L，C决定，即 2串联谐振电路的特点（1）谐振时阻抗最小，且呈纯电阻性，即（2）电路中电流最大，且与外施电源电压同相。（3）电容电压与电感电压大小相等，相位相反，是电源电压的Q倍。3谐振曲线 图7-2电流谐振曲线 图

36、7-3不同Q的谐振曲线RLC串联，当端电压一定时，电流的有效值随电源频率变化的曲线称为电流谐振曲线，如图7-2。在处，该频率点称为谐振频率，此时电路呈纯阻性，电路总阻抗最小Z=R，电路中的电流I0达到最大值，且与输入电压Ui同相位，理论上，此时UL0=UC0=QUi ，式中Q称为电路的品质因数，即 当L、C一定时，Q值由电路中的总电阻决定，电阻R越小，品质因数Q越大。和是失谐时，幅度下降到最大值的0.707倍时的上、下频率点。Q值越大，曲线越尖锐，通频带越窄，电路选频特性越好，如图7-3所示。4电压电流的相位关系当电源频率低于谐振频率时，电路呈容性（，i超前于u ；当电源频率等于谐振频率时，电

37、路为电阻性，此时，i和u同相；当电源频率高于谐振频率时，电路呈感性，此时，u超前于i。三、实验仪器设备数字万用表1台、毫伏表1台 、双踪示波器1台、信号发生器 1台 电路分析实验箱 1台四、实验内容1测定谐振曲线按图7-4连接电路，调节信号源输出电压U=2V（有效值）的正弦信号，并在整个实验过程中保持Ui=2V有效值不变。取R200，C=0.01uf，L=30mH，改变信号源的输出频率，令信号源的频率由小逐渐变大，分别测量各频率点的值，记入表7-1。（注意：每次改变频率后，都应保持信号源的输出电压不变，否则会影响实验的准确性。）当达到最大值时，此时电源的频率即为该电路谐振状态的谐振频率。将电容

38、值改为C=0.1uF，重复上述过程，记录表7-2。7-4 串联谐振实验线路表7-1C=0.01uF测量值77.588.599.29.6101112计算值(mA)表7-2C=0.1uF测量值1.52.02.52.72.933.23.44计算值(mA)2确定谐振频率下的电压参数测量在谐振频率下，、和的值填入表7-3。（注意：由于所用毫伏表没有单独的隔离地，测量和如下图） 图7-5 图7-6表7-3C(uF)测量结果计算结果(Hz)(v)(v)(v)Q0.010.13观测电流和电压的相位关系 保持信号源电压不变，电阻R=200，L=30mH ，C=0.1uF时，用示波器观察ui和uo的波形。记录表7

39、-4 表7-4频率电路呈（容性、阻性、感性）i与u的相位（超前、滞后）五、注意事项1谐振曲线的测定要在电源电压保持不变的条件下进行，因此，信号发生器改变频率时应对其输出电压及时调整。2为了使谐振曲线的顶点绘制精确，可以在谐振频率附近多选几组测量数据。六、实验报告1根据实验数据，绘制两种C参数下的串联谐振电路谐振曲线。2如何判别电路是否发生谐振？3电路发生谐振时为什么输入电压不能太大？如果信号源电压有效值1V，电路谐振时，UL、UC多大？4根据元件参数L=30mH、R=200、计算两种C参数下的品质因数、谐振频率。实验九 交流电路元件参数的测量一、实验目的1学会使用交流数字仪表（电压表、电流表、

40、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压、电流、功率及功率；3学会用交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、原理与说明正弦交流电路中各个元件的参数值，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：电阻元件的电阻：或电感元件的感抗，电感电容元件的容抗，电容串联电路复阻抗的模，阻抗角 其中：等效电阻，等效电抗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

41、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，而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，（具有两个电流线圈，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7.1所示。本实验使用数字式功率表，连接方法与电动式功率表相同。 图7.1 图7.2三、实验设备1交流电压表、电流表、功率表、功率因数表（在控制屏）2自耦调

42、压器（输出可调的交流电压）3白炽灯， 30W镇流器，630V/4.7F、630V/2.2F电容器，电流插头，四、实验内容实验电路如图7.2所示，功率表的连接方法见图7.1，交流电源经自耦调压器调压后向负载Z供电。1测量镇流器的参数将图7.2电路中的Z换为镇流器，由于镇流器在不同的工作电流下功率损耗是不同的，在这里按40W日光灯镇流器工作在额定状态下电压为160V为基准，进行测量。现将电压U分别调到160V，测量电流、功率、功率因数，将数据记入表7.1中。表7.1U/V测量值计算值I/mAP/WcoscosR/L/mH1602测量白炽灯的电阻图7.2电路中的Z为一个220V/25W的白炽灯，用自

43、耦调压器调压，使U为220V，（用电压表测量），并测量电流、功率、功率因数，将数据记入表7.2中。表7.2U/V测量值计算值I/mAP/WcosR/2203测量电容器的容抗将图7.2电路中的Z换为4.7F/630V的电容器（改接电路时必须断开交流电源），将电压U调到220V，测量电流、功率、功率因数，将数据记入表7.3中。将电容器换为2.2uF/630V，重复上述实验。表7.3U/V测量值（4.7F/630V）测量值（2.2F/630V）计算值I/mAP/WcosI/mAP/Wcos2204将图7.2电路中的Z换为一个220V/25W的白炽灯和4.7F/630V的电容器的并联（改接电路时必须断

44、开交流电源），将电压U调到220V，测量电压、电流、功率和功率因数，将数据记入表7.4中。表7.4U/V测量值（总）测量值（4.7F/630V）测量值（白炽灯）计算值I/mAP/WcosI/mAP/WcosI/mAP/WcosZcos220五、实验注意事项1通常，功率表不单独使用，要有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。必须严格遵守这一安全操作规程。六、预习

45、与思考题1在50Hz的交流电路中，测得一只铁心线圈的P、I和U，如何计算得它的电阻值及电感量？2了解功率表的连接方法3了解自耦调压器的操作方法。 七、实验报告要求1根据实验1的数据，计算镇流器的参数（电阻R和电感L）；2根据实验2的数据，计算白炽灯在额定电压下的电阻值；3根据实验3的数据，计算电容器的容抗及电容值；4根据实验4的数据，计算相应电路的等效参数，画出电压和电流的相量图，说明各个电压之间的关系。实验十 单相交流电路的研究一、实验目的1. 学习交流仪表及功率表的使用方法。2. 掌握日光灯电路的接线方法以及功率的测量方法。3验证单相正弦交流电路总电压、电流与各元件电压、电流的相量关系。4

46、. 掌握感性负载并联电容提高功率因数的原理。二、实验原理1. 当正弦电流通过电阻、电感和电容串联电路时，电路两端电压相量等于各元件电压的相量之和，即；当正弦电压加于电阻、电感和电容并联电路时，总电流相量等于各元件中电流的相量之和，即。 2. 图10-1为日光灯电路，它由灯管A，镇流器L及启动器S组成。日光灯为预热式阴极低气压汞气放电灯，灯管两端有预热灯丝K1，K2，管内充有稀薄氩气和少量水银，管内壁涂有一层荧光物质。镇流器是一个有铁芯的电感线圈。启动器由氖气泡、电容器和外壳构成，氖气泡内装有二个电极，一个为固定电极，另一个是由热膨胀系数不同的双金属片构成、并随泡内温度变换发生形变移位的可动电极

47、。 图8-1 实验原理图 图8-2 日光灯等效电路模型当电源接通后，启动器两极间的电压为电源电压。两极间发生辉光放电，双金属片受热形变，与固定电极接触，形成电流通路。这时灯管灯丝被加热而发射电子。启动器两极接通后，辉光放电即刻停止，等金属片冷却后，两极分开，所形成的电流通路被切断。在此瞬间，镇流器产主很高的反向电动势，加于灯管两端，迫使灯丝旁的电子在两极间运动，形成电流。由于电子碰撞水银分子，使其电离发出紫外线，紫外线又激发内壁上的荧光物质而发出可见光。 日光灯工作时，其两极间的电压较低，且只需一定的电流镇流器在启动后起降压限流作用。日光灯工作时，灯管相当于一个电阻RL，镇流器可等效为一个小电阻r和电感L的串联，启动器断开，整个电路可等效为一R、L串联电路，其电路模型如图8-2所示。三、仪器设备1MES-II现代电工电子实验台2MASRECH MY-60型万用表3日光灯、电度表实验箱四、实验内容与步骤1日光灯电路连接及参数测量（1）按图8-3接线（不接电容）。合上电源闸刀。图8-