电路实验课件

1、 一、实验目的1、学习直流/交流电流表、电压表、万用表、直流稳压电源和调压器的使用方法2、学习电流、电压测量值的读取、记录方法及测量技术的基本概念二、实验原理1、电流、电压表基本工作原理 1）分类：指针式、数字式 2）基本构成： 测量机构（指针式）微安表头（直流电流指针偏转角） 按原理分三类：磁电、电磁、电动系 （数字式）直流数字电压基本表 2、电流/电压表使用、测量值读取与记录 1）电压表并在测量电路两端；电流表串在被测电路中 2）量程选取：测量值小于并接近于量限 3）测量值读取：数字表：直读极性、小数点、单位 指针式：表 单极性、读值方法 方值=分格常数*分格数（分格内估值） =分格数满刻

2、度分格数量限*3、仪表内阻 1）电流表 2）电流表内阻测量 k断，调is使（a）满刻度；k合，调r，使ia=is，则ra=r 3）电压表内阻测量 k合调us使（v）满刻度；k断，调r使u= us，则rv=r。21三、实验任务三、实验任务1、测量直流电压 用数字式和指针式表分别测量直流稳压电源输出电压 被测电压（v）稳压源示值 1.5 6121824数字式表 量程 测量值指针式表 量程 分格常数 (v/分格)分格数 测量值2、测量直流电流，数据表格参考1-2，按上表格式自行画出。3、测量交流电压 用两种表分别测量调压器u相，给定值下的uv线电压值，u相电压分别为：50、100、150v，数据表格

3、参考1-3，按1-1表格格式自行画出。4、测量直流电流 用指针式表测量u相电压为110v时，负载为1、2、3只灯泡时的直流电压值，参考表1-4，按1-1表格格式自行画出数据表格。5、测量电流表内阻 测量自备数字式电流表20ma量程内阻，is取18ma，可变电阻用电阻箱。 rl=100、250、400、800 四、预习要求四、预习要求 1、自学实验教材1-2，1-3，1-5，1-6 2、画出各项实验任务的测量电路和数据表格实验二 电阻元件的伏安特性测试 实验目的实验目的1、学习线性、非线性电阻元件伏安特性测试、学习线性、非线性电阻元件伏安特性测试方法。方法。2、学习实验数据表格拟制、实验曲线绘制

4、方、学习实验数据表格拟制、实验曲线绘制方法。法。实验原理要点1、电阻元件伏安特性1）电阻元件的特性一般用伏安特性表示：u=f（i）或i=f（u）2 2）线性电阻）线性电阻：它的i=f（u）为过原点的一条直线，即其阻值不随加在两端电压和流过他的电流而改变3 3）非线性电阻）非线性电阻：它的i=f（u）是一条曲线，即其阻值随电压和电流变化。4 4）白炽灯）白炽灯的电阻随i而变化，即ir，但不是线性变化。5 5）普通二极管）普通二极管的电阻随其端电压的大小和极性不同而改变。6 6）稳压管）稳压管的电阻随其端电压的大小和极性不同而变化。 2、伏安特性曲线的绘制方法 （实验教材1-8） 1 1）一般用直

5、角坐标系）一般用直角坐标系 横轴：自变量横轴：自变量 纵轴：因变量纵轴：因变量 2 2）要适当的线性分度，即将）要适当的线性分度，即将i=fi=f（u u）关系表示准确、清楚）关系表示准确、清楚 3 3）曲线应光滑）曲线应光滑实验任务 1 1、线性电阻伏安特性、线性电阻伏安特性: : i=f（u） r标=100 2 2 、测量白炽灯的、测量白炽灯的i=fi=f（u u） u的取值点：0.1、0.5、1、2、3、4、5、6v 自行画出数据表格u（v）0 2 4 6 8 10 12i（ma） 3 3、测量二极管（、测量二极管（in4007in4007）的）的i=fi=f（u u） （in4007的

6、i正max=100ma，ubr700v） 1）正向压降最大值1v；00.4v，i正很小0，取值点可少； 0.4v0.8v,i=f(u)近似指数关系，取值点应多。 u的取值点： 0、0.2、0.4、0.45、0.5.0.75，自行画出表格 2）反向特性测试 i反很小0，u的取值点：0、-5、-10.-30v 自行画表格 4 4、测量稳压管（、测量稳压管（2cw512cw51）的）的i=fi=f（u u） （uz：2.53.5v，i稳=10ma i稳max=71ma） 1）正向特性 测量方法与u的取值点与二极管相同，表格自拟 2）反向特性 设定量选取方法：当时，u作为设定量；当时，i作为设定量 u

7、（v） 0 -1 -2 -2.5 5 10 15 20 25 30 5、（选作）电表内阻对伏安特性测量准确性的影响 改变图22电表接入位置，将电压表置电流表左侧：测量二极管的正向特性，自行画出测量电路图与数据表格 预习要求预习要求1、自学实验教材1-82、画出各实验任务的测量电路和数据表格。实验三 示波器基本使用与正弦量的测量实验目的1、学习示波器显示波形的基本原理、面板主要开关、旋钮的使用方法2、学习直流电压、正弦信号峰值、峰峰值、周期等示波器测量方法 实验原理要点 1、示波器的基本组成 1）示波器的基本主要框图 2）示波器的基本结构 各组成部分作用：灯丝f给阴极加热阴极k发射电子栅极g控制

8、电子通过的数量阴极a1、a2、a3使电子加速聚焦成极细的电子射线偏转板x、y使电子射线偏转电子射线撞击荧光屏发光显示波形。2、显示信号波形的基本原理 1）垂直(y轴)放大器对被测信号电压进行调整，使显示波形的幅度适当。 2）扫描信号发生器对产生一个随时间线性变化的电压信号（锯齿波）；产生的时间由被测信号（或外加信号）触发、锯齿波的周期tx与被测信号周期ty的关系为tx=kty；水平放大器对锯齿波幅度进行调整使扫描线的长度适当。如图k=1时，tx=ty，ux的幅度使扫描线长度为10格。uytux图 3-3 示波器使用中的显示原理 3、示波器基本使用方法 主要开关旋钮 垂直衰减开关 volts/d

9、iv及微调校正位置 扫描时间开关 time/div及微调校正位置 触发电平三、实验任务 1、测量正弦信号周期 测试要求测试要求：测ui=1v（用毫伏表测），f=1、10、100khz正弦信号周期 测试要点测试要点：周期t用相邻特征点间时间间隔测量、特征点有两个过零点和峰值点。过零点确定办法：设置零线位置（耦合开关gnd）测量时耦合开关ac或dc，波形与零线的交点为过零点，将此点移至坐标格的竖线上以便于测量t值。微调校正，显示周期数12个。 频率（khz） 110100时间/格 一周期水平格数 测量的t值 计算的t值 2、测量正弦信号峰峰值电压 测试要求测试要求：fi=1khz，ui（有效值）=

10、0.5、1、2v，用ch2侧其upp。 测试要点测试要点：微调校正，波形高度4格。表3-2略3、测量直流电压值 要求要求：用ch1测稳压源输出的+5v、+12v、-6v、-10v电压值。 要点要点：y微调校正，设置零线位置。（同1） 测试时耦合开关dc，v/格的选择应使扫描线跳离0v线的高度尽量大。 表3-3略实验四 独立电源及受控源外特性测量 实验目的 1、进一步理解受控源的物理概念及两种独立电源的特点。 2、学习电源内阻（内电导）的测量方法。 3、进一步学习实验数据表格及曲线绘制方法。 实验原理要点 1、独立电压源 1）理想电压源：向负载提供的电压与供出的电流i无关，其伏安特性是平行与i轴

11、的直线。 2）实际电压源：向负载提供的电压不是恒定的，随着供出电流的增大略有下降，其伏安特性是过（0、us）点，与理想特性夹角为=arctgrs的斜直线，它的电路模型2、理想电流源 1）理想电流源：向负载提供的电流与其端电压无关，其伏安特性是平行于u轴的直线。 2）实际电流源：向负载提供的电流不是恒定的，随着端电压的上升略有下降，它的电路模型如图，其伏安特性是过（is，0）点与理想特性夹角为=arctggs的斜直线。 3、受控源 受控源的输出电压或电流受另一支路的电压或电流控制，他们之间存在着某种函数关系。这里讲的受控源是线性的，即受控源输出电压或电流与控制支路的电压或电流成正比，其比例系数称

12、为控制函数。它是一个四端元件，输入端口为控制量，输出端口为输出量。有四种模型： 1）电压控制电压源vcvs 控制系数 =u2/u1 (称为电压传输系数）2）电压控制电流源 3）电流控制电压源4）电流控制电流源 实验任务实验任务1、实际电压源伏安特性测试 改变rl，测u=f（i），测试表格 表4-12、实际电流源伏安特性测试 改变rl，测u=f（i），rl取值点900，800，700100表格自拟3 3、电压控制电流源、电压控制电流源vccsvccs外特性测试外特性测试1）传输特性测试 改变u1测i2=f（u1），测试表格：表4-22）负载特性测试 保持u1=1.5v，改变rl，测i2=f（u2

13、），rl取值0.5k、1k、2k、3k、4k、5k，表格自拟。ur=2kumaigu图4-1 vccs转移测试电路特性u=2vrmaigu图4-2 vccs负载特性测试电路v4 4、电流源控制电压源、电流源控制电压源ccvsccvs外特性测试外特性测试1）传输特性测试 改变i1，测u2=f（i1），表4-32）负载特性测试 保持i1=5ma，改变rl，测u2=f（i2），rl取值18k，间隔1k，自画表格。 预习要求：1、2 实验报告要求：1、2、3viriiur=2k图4-3 ccvs转移特性测量电路实验五 叠加定理验证和线性有源一端口网络等效参数测定 实验目的1、加深对叠加定理及使用范围、

14、戴维南定理和诺顿定理的理解2、学习线性有源一端口网络等效参数测量方法。3、学习自拟实验步骤。 二、实验原理要点 1 1、叠加定理、叠加定理 在任何由独立源、线性受控源及线性元件组成的电路中，每一支路的响应（电压或电流）都可以等效为每一个独立电源单独作用时，在该支路产生响应的叠加。每个独立源单独作用是指除该电源外的其他电源置零。（电压源短路，电流源开路）若电路中存在实际电源，则其内阻或内电导应保留在电路中。对于含有线性受控源的电路，应用叠加定理进行分电路计算时，受控源应保留在各分电路中。叠加定理仅适用于线性电路。2 2、线性含源一端口网络、线性含源一端口网络 （1）线性含源一端口网络 在任一线性

15、网络中，若只关心某一之路的电压和电流，则电路的其余部分可以看成是一个含源一端口网络。 （2）戴维宁定理(诺顿定理) 任何一个含源一端口网络对外电路而言可以用一个电压源（电流源）和一个电阻串联（并联）来代替，该电压源（电流源）等于一端口网络端口处开路电压uoc（短路电流isc），该电阻等于一端口网络所有独立源置零时的等效电阻req。实验任务 1 1、叠加定理验证、叠加定理验证 步骤：1、调us1=12v，us2=6v，断电，接入电路。（直流电压表测） 2、us1单独作用（kus1，k2短路），测i1、i2、i3、ube。 3、us2单独作用（kus2，k1短路），测i1、i2、i3、ube。 4

16、、us1、us2共同作用（k1us1，k2us2），测i1、i2、i3、ube。 数据表格自拟5-1 2 2、叠加定理适用性研究、叠加定理适用性研究 将r5换成d（用k3），重复1各项测试步骤与数据，表格自拟。us112vus26vabcdefs1r1510r4510r2510r3r53301ks2s3din4007图5-1 叠加定理实验电路i1i2i3+-+-3、有源一端口网络外特性u=f（i）测试 有源一端口网络的端口为a、b，rl为可调负载，改变rl测量该网络ui的关系，即u=f（i）特性。 rl取值为1000、900、800.100.参照表5-1自行画出数据表格。 注意注意：电压表应接

17、在电流表左侧（a、b）。4、有源一端口网络（a、b）等效电阻req测量1 1）开路电压、短路电流法）开路电压、短路电流法 测量开路电压uoc：取下rl，krl端，测量uab值即为uoc。 测量短路电流isc：krl端。测量i值，即为isc。2 2）req=req=电压减半法电压减半法 与测量u=f（i）方法相同，调节rl值，使uab=1/2uoc，此时的rl值即为req23 3）欧姆表法）欧姆表法 将一端口网络（ab）化为无源网络。（isc开路、us短路）用万用表测量ab间的电阻即为req。4 4）加压求流法）加压求流法 将一端口网络化为无源网络后，在ab端加一10v电压（取下rl，krl端）

18、测量i，则req= 5 5、测量戴维宁等效电路、测量戴维宁等效电路 测量方法与数据记录表格同3，自画（req用1k电位器） 6 6、（选作）诺顿等效电路、（选作）诺顿等效电路u=fu=f（i i） 自行画出测量电路和数据表格。 作业：实验四 报告要求 13 实验五 预习要求13mavab+-uocreqrl用电阻箱图5-3 戴唯南等效电路外特性测量电路iu实验六 电路元件特性的示波器测量 一、实验目的1、学习示波器双踪显示和xy方式的使用方法2、学习示波器测量相位差和电路元件特性的方法二、实验原理要点及任务 1 1、测量、测量rcrc移相器的相移移相器的相移 即的相位角滞后于，其相位差=c-s

19、，实验时的频率 fs=1khz，uspp=4v。)()(11112crarctgcrcjrcjuusc1 1）直接法测量）直接法测量（用示波器（用示波器ytyt方式的双方式的双踪）踪） 方法：工作于双踪方式按下“alt” usch1，ucch2 设置ch1、2的零线并重合 us、uc显示的幅度尽量大 测 =时间/格*格数 = 2 2）椭圆截距法）椭圆截距法( (用示波器的用示波器的x x、y y方式方式) ) 方法：按下“xy”开关 确定y=0扫描线位置 使显示椭圆尽量大 测2a、2b的格数 =arcsin21、l360*ll12ba222、电容库伏特性测量 q=cuc ic= =c q（t）

20、= +q(0)=0 1) 测试条件：us：uspp=20v, fs=100hz 2) r、r、c应满足的条件（自行复算） r（ic的取样电阻） rc 要求要求：描绘q（t）uc（t）曲线 曲线应进行标度（q（t）-标电压；uc（t）-标电压） 注意注意：垂直微调dtdqdtduc) (0dttitcwc12t 3、电感韦安特性测量 1)测试条件： 2）r、r、c应满足的条件（自行修复） 3）要求：描绘曲线llidtdildtdul0)0() (10tlllidttuli vuuspps20:lr2trc )()(titlkhzfs1实验七 一阶电路的响应实验目的 1、学习用示波器观察一阶电路过

21、渡过程，测量时间常数的方法。2、掌握微分、积分电路基本概念，研究一阶电路响应的规律和特点。3、进一步学习示波器的使用方法。4、自拟实验步骤，学习描绘观察到的信号波形。 二、实验原理要点及实验任务 1 1、方波激励下的零状态和零输入响应、方波激励下的零状态和零输入响应 1）零输入响应表达式 零状态响应： 2）电路应满足的条件：rct/2 3）实验条件：us=3v，fs=1khz，r=10k，c=6800pf 4）测试要求：用示波器双踪观察并描绘12个周期uc、us的波形 用观察到的uc波形测量时间常数 充= 放= （=时间/格*格数= ）)0()0()(sccrctscuuueutu0)0()0

22、()1 ()(ccrctscuueutu充放2 2、方波激励下的全响应、方波激励下的全响应1）电路应满足的条件：rct/22）全响应表达式 全响应两个初态值 表达式： 上升沿到来时，设t=0, 响应为： （1） 当 时， （2） 下降沿到来时，设t=0, 响应为： （3） 当 时， （4） 将（3），（4）是联立可得，21,uu)1 ()(0()(1rctsrctrctsscsceueueuuuutu2tt )1 ()2(2212tstceueuuturctrctcceueuutu220)(0(0)(2tt 221)2(tceuutu221tseuu2211ttseeuu3）实验条件：us=3

23、v，fs=1khz，r=10k，c=0.1f4）测试条件：用双踪观察并描绘us、uc波形 用观察到的uc波形，测u1、u2的直流电平值 （耦合方式dc，确定0v线位置） u1（u2）=格数*电压/格= 3、积分电路1）表达式2）电路应满足的条件：rct/2， u33）实验条件：r=10k c=0.1uf （r1/wc） =10khz =10v4)测试要求： 用双踪观察并描绘u、u波形，测量u幅值turcdtturcdttictusrtcc1)(1)(1)(0rusfsu4、微分电路1 1）表达式）表达式：2 2）电路应满足的条件）电路应满足的条件 ：rc (1/wcr)3 3）实验条件）实验条

24、件：r=1k，c=0.01f，fs=1khz，us=10v4 4）测试要求）测试要求： 观察并描绘us、u波形 测量u的底部宽度t，um的变化，当r=1m时，此电路是否还是微分电路。 使r分别为100、10k、1m时，观察并记录u波形的t、um的变化。 当r=1m时，此电路是否还是微分电路。dtdurcdtdurcriuscrcuru 1r2r1c2c10k30k1000pf0.01pf+-激励iu+-响应0u3r4r5r6r100k1k10k1m3c4c5c6c1000pf6800pf0.01pf0.1pfwr1l2l7c0.1pf4.7mh10mh10k实验八 用三表法测量交流电路的参数

25、一、实验目的1、学习用交流电压/电流表、功率表测量交流等效参数的方法2、学习功率表的使用方法 二、实验原理要点及实验任务1 1、用三表发测量电阻（、用三表发测量电阻（25w25w灯泡）、电容（灯泡）、电容（4.7f4.7f）、电感（）、电感（30w30w镇流器）镇流器）及电容、电感串、并联的等效参数及电容、电感串、并联的等效参数1）实验电路（实验教材p137 图5.4（b）2）三表法测量交流等效参数原理要点 用三表测量流过被测量元件或二端网络的电流i，端电压u和消耗的功率p后，再通过计算就可以得到他们的交流等效参数，及等效参数为间接测量。 计算表达式：测量值 u、i、p 阻抗的模=u/i 功率

26、因素cos = （p=uicos） 等效电阻r= = 等效电抗x= = 等效电感l= （x0）等效电容c= （x220v）水银蒸汽游离放电荧光灯发出可见光3）正常发光 启辉器断开，镇流器与日光灯串联、灯管端电压较低（50v110v）能使蒸汽游离放电且启辉器断。4）镇流器的作用： 启辉 限制电流5）基本日光灯为感性 ，低cos2、日光灯电路提高功率因素测量1）用并联电容提高电路的功率因素 并联电容的容性无功电流可补偿感性负载的感性无功电流，从而可使供电电流i的无功分量降低，即cos提高，使负载有功功率不变的情况下，减小供电线路的电流，提高线路的传输效率。 (表格见下页）v220iuvw*skli

27、ci2c1c3c日光灯管r启辉器vvurulu(a)av(b)w(c)图9-2 日光灯及提高功率因数实验电路nucc=0l(rl)ninnin 电容值 测量值计算值 cu p 负载性质 is q 0 1 2.2 4.7 cosliciluru2）补偿的三种情况（1）负补偿 cos 0 阻抗为电容性 日光灯电路并联电容的相量图 工程上一般采用欠补偿，使 =0.850.9。cos3）测试步骤及要求（1）c=0情况：启辉后使u=220v，测第一行数据。 注意：测u、u、u用一只电压表。为使换接方便，电压表两根连线应在最上层，换接时应将两根线都取下时再换接。（2）c0情况 依次接入c1、c2、c3，测

28、第2、3、4行数据，方法同上。 注意：每次换接c，需使u回零。c接入后，使u 启辉 u=220v测量 实验八 报告要求1、2 实验九 预习要求1实验十 三相交流电路电压、电流和功率的测量 一、实验目的1、研究三相交流电路做星形、三角形连接时在负载对称与不对称情况下相、线电压、电流的关系。2、学习三相四线制、三相三线制有功功率的测量方法。二、实验原理要点及任务二、实验原理要点及任务 1、负载星形连接有中线（三相四线制）电压、电流、有功功率的测量 1）实验电路2 2）数据表格）数据表格中线开灯数线电压相电压相（线）电流中点电压中线电流有功功率a b c相 相 相有有无无3 3）原理要点）原理要点

29、当负载对称时，线电压（相电压） 有中线时，线（相）电流对称， ， 无中线时，线（相）电流对称， ，当负载不对称有中线时， （ ） 当负载不对称无中线时， ，n与n不重合，发生中性点n位移。三相功率测量 有中线即三相四线制用三瓦计法。 无中线即三相三线制用二瓦计法。 （代数和）bnanabuuucnbnbcuuuancncauuupluu3cbaiii0nicbaiii0nnu.cbaiii0nicbaniiiicnbnanuuucbapppp21ppp4)4)测试要求测试要求（1）条件：线电压为220v，用uab=220v作测试条件（2）步骤：以有中线为例 功率表先接入a相uab由0220v测

30、ubc、uca测uan、ubn、ucn，ia、ib、ic、pa调压器回零，功率表接入b相，再使uab=220v，测pb先对称后不对称调压器回零，功率表接入c相，再使uab=220v，测pc调压器回零。电流表接至nn间，测in。5 5）无中线测试要求）无中线测试要求（1）条件：uab=220v（2）步骤自拟：注意功率表先接入ac相，再接入bc相3、负载三角形连接（三相三线制）电压、电流、功率测量2）表格 开灯数线（相）电压 线电流 相电流 有功功率a b c相 相 相3 3 31 2 33 3）原理要点）原理要点 线电压 =相电压 当负载对称时， 对称（ ）， 对称（ ）且当负载不对称时， 、

31、不对称， 。lupucaabaiiiabbcbiiibccaciiilicbaiiipicabcabiiiplii3lipiplii34 4）测试要求）测试要求（1）条件：线相电压为130v，以uab=130v为测试条件（2）步骤提示： 功率表先接入ac相uab=130（测ubc、uca）测iab、ibc、ica、p1uab=0后功率表换至bc相，xb，yc，za，再使uab=130v，测ubc、ua、ia、ib、ic、p2。 （先对称后不对称） 实验九 报告要求13 实验十 预习要求1、2、3（回答实验教材5-6实验思考题（2）实验十一 串联谐振电路研究 实验目的1、观察串联电路的谐振现象，加深对谐振条件和特点的理解。2、学习用逐点法测量串联电路的幅频特性曲线。3、进一步掌握示波器、低频信号发生器及交流毫伏表的使用。 二、实验原理要点及任务1、测量rlc串联电路的谐振频率f和品质因素q 1）实验电路 激励源us=usin（ ) 输入端阻抗 z=r+j（ ）= 当 （f=f ）时， ，z=r （ ）称为谐振频率（固有频率） 电路谐振时，u =u =qu ，q称为电路的品质因素。 q= ，z=r最小,电流i最大。0tcl1z0cl1o00lc10lcf210clsclrcrrl1100riur0acclch1rvch2图8-1 串联谐振电路3）测试要求