电路分析课程实验

1、前言根据长江大学综合性实验要求编写电路分析基础实 验 教 程作者：马天宝学校：长江大学3前言内容简介 本教程是根据电路课程的基本要求而编写的实验教材，一共有十个实验，包括基尔霍夫定律、叠加定理和代文宁定理等，基本涵盖了电类专业的电路基础实验的主要内容。同时写入了实验数据处理和实验报告撰写等内容，并在附录中列出了相关的参考资料，为学生在具体实验和撰写实验报告时提供方便。本教程以验证性实验为主，适当地增加了综合性实验和设计性实验内容。电路实验须知目录一 电路实验须知11.实验室规则与要求12.电路实验课程的基本要求13.电路测量基本知识2二 实验报告的撰写71.实验报告格式72.撰写实验报告的要求

2、8三 实验指导书9实验一 元件伏安特性的测定9实验二 虚拟实验14实验三 基尔霍夫定律实验20实验四 代文宁定理实验23实验五 叠加定理实验28实验六 三相交流电路实验30实验七 日光灯电路改善功率因数实验34实验八 谐振电路37实验九 RC一阶电路41实验十 电路基础课程设计万用表的组装和调试47附录55附录1 虚拟实验简介56附录2 电阻器的基本知识58附录3 电容的基本知识63附录4 万用表使用常识66附录5 双路可调直流稳压电源的使用71附录6 利用示波器测量信号的幅度和周期73的一 电路实验须知1.实验室规则与要求（1）实验前应认真预习，按要求写好预习报告。（2）提前到达实验室，不得

3、迟到。（3）严格遵守实验操作规程，出现问题立即报告，不得自行处理。（4）实验中应集中思想，接线完毕后须经指导教师检查允许后才能通电进行实验。（5）以科学的态度对待实验数据的真实性。要认真实事求是地记录实验数据，不得马虎，不得涂改和抄袭实验数据。一旦发现涂改和抄袭实验数据，作零分处理。（6）实验中不得用手触摸裸露带电导体，每一次改、拆接线路都必须在断电下进行，避免出现不必要的故障。（7）发现异常现象，如：仪表指针猛打，有烧焦臭味、冒烟、电弧及有人触电等，应立即切断电源，报告指导教师，查找原因，排除故障。（8）实验完毕应将仪器设备恢复原状，归放整齐。（9）实验结束后，实验数据须提交指导教师审阅，同

4、时填写实验室仪器使用手册，方能离开实验室。2.电路实验课程的基本要求（1）能够正确熟练地使用稳压电源、信号发生器、万用电表、毫伏表、示波器等常用电子仪器。（2）熟悉实验中常用元器件的性能和使用方法。（3）能根据实验需要，正确选择元器件，正确连接实验电路，注意观察实验现象，正确记录实验数据，调试实验线路，能排除简单的电路故障。（4）了解误差理论，学会正确处理实验数据，绘制实验曲线和图表，分析实验结果，给出正确的结论。努力培养自己理论联系实际的分析问题和解决问题的能力。（5）认真研究实验现象，积极思考和讨论实验中出现的问题，培养创新能力。（6）学会撰写实验报告3.电路测量基本知识3.1测量误差3.

5、1.1电路测量方法 测量误差：电路测量获得的数据因测量仪器、测量方法、人为因素等的影响使测量结果偏离其真实值，即产生测量误差。 电路测量的方法有三种： (1)直接测量：在测量过程中能从仪器、仪表上直接读出被测物理量的大小。(2)间接测量：首先测出与被测物理量有关的关系量，再通过被测物理量与关系量的函数关系式求出被测量。(3)组合测量：将直接测量值或间接测量值与被测量值之间按已知关系组成一组方程（函数关系），通过解方程组得到被测值的方法。组合测量实质是间接测量的推广，其目的就是在不提高测量仪器的准确度的情况下，提高被测量值的准确度。3.1.2误差的分类根据测量误差的性质、特点及产生原因，误差可分

6、为系统误差、随机误差和疏失误差。(1)系统误差：指在相同条件下重复测量同一物理量时，其误差大小和符号保持不变，或按照一定规律出现。这种误差主要是由测量设备、环境条件和人的因素等造成。如仪表刻度的偏差，使用时零点不准，温度、湿度或电源电压等变化造成的误差。这类误差可以通过分析后将误差减少或消除。(2)随机误差：指在相同的条件下，多次测量同一量值时，绝对值和符号以不可预定的方式变化的误差。一般是不确定的、随机的，具有偶然性，这种误差不能用实验方法消除。(3)疏失误差：是一种人为的误差。主要由于测量者的测量方法错误，粗心等因素造成，这种误差可以避免或消除。3.1.3误差的表示测量误差一般可用绝对误差

7、、相对误差和引用误差来表示。绝对误差指测量结果与被测量的真值之差，即 （1）相对误差是绝对误差与被测量的真值的比值，即 （2）在实际测量中，如果绝对误差较小，则常用仪表的测量值代替真值进行估算，即 （3）引用误差是绝对误差与仪表的测量量限的比值，即 （4）由于仪表不同刻度点的绝对误差略有不同，一般取可能出现的最大绝对误差与仪表的测量量限的比值为仪表的最大引用误差，即 （5）3.2测量结果的处理测量结果通常用数字或曲线表示。测量结果的数字处理是有效数字问题。测量结果的曲线处理是曲线的修正问题。前者涉及测量值的读取、表示和数据运算，后者则是把各种随机因素引起的曲线波动修平，使其成为一条光滑的曲线。

8、3.2.1测量数据的处理组成数据的每个必要数字称为有效数字。有效数字的位数不仅表示了被测物理量的大小，而且还表示了测量精度。在测量中，常常需要从仪表的指针估计出最后一位数字，所以测量的数据总是近似值，它通常由准确数字和估计数字两部分组成。例如，由电压表测得电压为23.8V，这是个近似数，23是准确数字，尾数8是估计数字。即23.8为3位有效数字。有效数字的表示，应注意以下几点：(1)有效数字是从左边的第一个非零的数字开始，直到右边的最后一个数字为止的所有数字。如530V和0.530kV都是3位有效数字。(2)有效数字的位数与小数点无关。3.40A和3.4A有效数字的位数是不相同的。前者是三位有

9、效数字，后者是两位有效数字。(3)遇到大数字或小数字时，有效数字的记法如和分别表示3位有效数字和两位有效数字。例如，测得的频率为0.0146MHz，它是由1、4、6三个有效数字组成的频率值，而左边的两个零不是有效数字，它可以写成MHz，也可以写成14.6kHz，而不能写成146000Hz。测得电流为0.035A，应写成35mA，而不要写成A等。有效数字的运算，为保证运算结果的准确度，采用下列规则：（1）运算结果出现多余的有效数字时，按如下舍入原则处理：当多余的有效数不等于5时，按四舍五入处理；当多余的有效数等于5时，要看该数的前一位数是奇数还是偶数，奇数则入，偶数则舍。例如，把下列箭头左边的数

10、各删掉一位有效数字，按上述原则得右边的结果。4.1864.19 62.73462.730.8250.82 0.8150.82（2）当几个数相加或相减时，其得数在小数点以后的位数，应取与所有运算数中，小数点以后位数最少的那一个数的位数相同。例如： 10.8725+6.13+21.43238.4345 应取 38.43（3）当几个数相乘或相除时，其得数在小数点以后的位数，应取与所有运算数中，小数点以后位数最少的那一个数的位数相同。例如： 应取6.63.2.2 曲线的处理在分析多个物理量之间的关系时，用曲线表示比用数字、公式表示显得更形象和直观。因此，测量结果经常用曲线来表示。曲线的绘制是将测量的离

11、散数据绘制成连续光滑的曲线，并使其误差最小。其方法如下（1）平滑法修正曲线如图a 图1 直接连接测量点时曲线的波动情况（2）分组平均法修正曲线即将各数据点分成若干组，每组含24个数据点；然后分别取各组的几何重心，再将这些几何重心连接起来，构成曲线，如图b 图2 分组平均修正的曲线由于进行了数据平均，在一定程度上减小了偶然性误差，使曲线较为符合实际情况。二 实验报告的撰写1.实验报告格式1.实验题目该部分除题目外，必须有实验日期、班级、姓名、学号、组别、同组人姓名和指导教师姓名。2.实验目的实验目的是实验的宗旨，只有明确实验目的，才能做好实验。必须明确简明地写明本次实验通过何种方法训练那些技能，

12、达到怎样的要求和技术指标等。3.实验仪器必须写明实验所使用仪器和元件的名称、型号和规格。4.实验原理电路实验应有原理电路图，并加以简要的文字说明。尽量使用图表、公式来表达理论计算和数据。 5.实验内容第一实验内容：（1）标题（2）实验电路图及实验条件 画出实验电路图与测试电路图，标明元、器件和信号的参数，仪器仪表设备的名称等。（3）实验数据表及数据处理结果（4）实验曲线图和波形图（5）实验分析与结论对实验测试结果进行分析，并与理论计算结果进行对比，给出正确结论。如实验验证了哪些理论问题，或学到何种测量方法和实验技巧等。第二实验内容：（1）标题（2）实验电路图及实验条件（3）实验数据表及数据处理

13、结果（4）实验曲线图和波形图（5）实验分析与结论第三实验内容6.回答问题 回答指导书提出的问题或教师指定的问题。2.撰写实验报告的要求（1）坚持实事求是的科学态度。实验数据是实验分析研究的重要依据。因此，实验中取得的资料，如数据、图形等应真实地反映到实验报告中去，不允许随意更改、抄袭和主观臆断。如果因操作错误使数据违背规律，应当重做实验，重新取得数据。（2）要有符合要求的内容。实验报告应以实验目的和实验要求为中心内容。（3）要有不断积累，深入探索创新的精神。实验过程是培养实验技能、提高动手能力、增加实践经验的过程。学生应善于总结实验中的经验，整理记录在实验报告中。（4）实验报告形式应规范。要求

14、文字流畅，语言准确、书写整齐规范，数据完整，图形和表格规范，分析合理，结论有根据。绘制曲线必须使用坐标纸，绘制电路要用专用的电子CAD软件（如Protel DXP），绘制表格要用电脑或专用绘图工具。不允许在实验报告中出现草图。实验一 元件伏安特性的测定的三 实验指导书实验一 元件伏安特性的测定一、实验目的1、学会用万用表进行电阻、电流、电压的测量；2、学习和验证电阻的串并联电路；3、了解非线性元件的伏安特性；4、初步学习含有非线性元件的电流、电压的计算。二、实验仪器万用表（2只）、直流稳压电源（2台）、电阻若干，二极管1N4007一只。三、实验原理电压、电流是反映电路工作状态的两个最基本的参数

15、。一个元件上的电压U和通过它的电流I之间的关系曲线（一般I作横轴，U作纵轴）称为这个元件的伏安特性曲线。对于线性电阻元件R，因为它符合欧姆定律，即(或)，我们知道它是一条通过原点，斜率为的直线。如图1-1。图1-1 线性电阻伏安特性曲线因此把电阻电路称为线性电路。对于由多个电阻组成的电路，它们可简单划分为并联电路、串联电路和混联电路，其总电阻的计算公式分别为和。如果一个电子元件的电压和电流之间的关系不是一条直线，那么这个元件就是非线性元件。如图1-2。图1-2 非线性元件伏安特性曲线非线性元件不能简单地用欧姆定律来全程描述它的电流、电压关系。但可以用图解法来求解电路的电压电流值。四、实验内容1

16、、电阻的测量分别用万用表电阻档测量图1-3中的电阻。将数据记录到表1-1。 图1-3 电阻测量电路2、线性电阻元件的伏安特性测试测试电路如图1-4所示，（1）串联电阻电路伏安特性测试将图1-3(b) 接到图1-4的待测电路部分，逐渐升高稳压电源电压，读取电流表、伏特表的读数记录到表1-2中，注意测点与测点间应等间隔测试。表1-1 电阻测量数据电阻类别项目单个电阻 串联电阻并联电阻混联电阻电阻计算值（按标称值计算）电阻测量值相对误差图1-4 电阻元件伏安特性测试电路（2）并联电阻电路伏安特性测试将图1-3(c) 接到图1-4的待测电路部分，逐渐升高稳压电源电压，读取电流表、伏特表的读数记录到表1

17、-2中，注意测点与测点间应等间隔测试。并记录到表1-2中。表1- 电阻元件伏安特性测试数据电阻串联电路/V/mA0.20.4 0.6 0.8 1.0电阻并联电路/V/mA0.20.4 0.60.81.03、非线性元件的伏安特性测试正向特性测试:测试电路如图1-5所示,逐渐升高稳压电源电压，读取电压表的读数记录到表1-3中。根据二极管元件的非线性特点，注意在测量电压V2在00.5V之间取两个测量点，在0.50.75V之间多取几个测量点。图1-5 非线性元件伏安特性测试电路表1-3 非线性元件伏安特性测试数据正向特性V2/V0.10.30.50.550.600.650.700.750.80V1/V

18、/mA表1-4 非线性元件伏安特性测试数据反向特性V2/V0-5-10-15-20-25-30-35-40V1/V/mA4、设计性实验内容反向特性测试:把非线性电阻反向连接，重新测试。此时V2每隔5V测量一个点，逐渐升高稳压电源电压，将测量结果记录到表1-4中。五、实验报告要求1、用实验报告专用纸并按照实验报告格式撰写实验报告。2、进行实验数据处理，尽量以表格形式整理数据。3、 在同一坐标上把实验内容2的测试结果绘制成两条曲线（作横轴，作纵轴，用坐标纸绘制）。4、 把实验内容3的测试结果绘制成曲线（U作横轴，I作纵轴，用坐标纸绘制）。（这条曲线是否为直线？为什么？）5、根据设计性实验的要求，自

19、己选定一些测点，将测试结果记录到表1-4中，然后根据数据画出曲线。6、根据实验结果，结合理论计算进行分析、比较和总结各元件的伏安特性，给出结论。六、思考题1、图1-3（d）电路中，1M电阻是否影响测量值？为什么？2、设计性实验中，你是如何选择电流测点的？为什么这样选择？实验二 虚拟实验的实验二 虚拟实验一、实验目的1、初步了解虚拟实验软件Pspice，并学会Pspice的简单使用。2、通过虚拟实验来验证KVL与KCL。二、实验仪器与应用软件PC机一台（Windows操作系统），Pspice电路仿真软件。三、实验仪器1、在D盘上建立自己的文件夹。并以班级+姓名+学号命名。2、按以下顺序打开Psp

20、ice软件，使你的计算机出现如图2-1所示的原理图编辑器界面。开始/程序/DesignLab Eval.8/Schematic。注：有的计算机中，DesignLab Eval.8可能放置在其它位置，你可以通过查寻或别的方法找出图2-1所示的对话界面。原理图编辑器界面获取新元件命令 图2-1 从元件库中调出元件示意图3、在主菜单命令Draw的下拉菜单中点击get new parts(见图2-1), 这时出现图2-2所示的元件浏览器对话界面，从浏览器元件库中取出R，VDC，IDC，GND-EARTH等元件。4、在原理图编辑器中绘制图2-3所示电路原理图。注意：首先将元件调出,然后将各元件放在原理图

21、相应的位置上,即先进行元件的布局。元件布局后才进行元件之间的连接。应在图中加上接地端：GND。画电路图时可以使用“画笔”进行元件与元件之间的连接，使用Ctel+R使元件旋转，你还可以使用Pspice的其他编辑功能。元件库浏览调出元件元件库内元件名称图2-2 元件浏览器界面图2-3 实验电路图5、把你的电路图存到D盘你自己建立的文件夹中。6、点击Pspice的Analysis下拉菜单中的simulate命令（见图2-4），对电路进行仿真。点击此执行仿真或点击此执行仿真图2-4 仿真示意图7.利用V-I功能，显示出各支路的电流和各节点的电压（见图2-5）。电流仿真电压仿真图2-5 电压仿真和电流仿

22、真8. 将仿真数据填入表2-1。表2-1 不同电源电压下的仿真数据电源电压验证KCL验证KVL回路1回路21212912106注：电压单位：V；电流单位：mA四、设计性实验1按图2-6所示电路原理图，用Pspice重新画出。开关使用器件库中的元件SW-tclose图2-6 设计性实验2利用Pspice的transient功能（见图2-7），观察电容器两端的波形（图2-8）。（注意：应在Analysis中重新设置setup, 选择transit功能，电路的时间常数和仿真的时间长度，以及其它相关内容应设置合理）3分析电路和仿真出的波形图2-7 选择功能图2-8 仿真波形五、实验报告要求1、用实验报

23、告专用纸和实验报告格式撰写实验报告。2、进行实验数据处理，尽量以表格形式整理数据。3、根据实验结果，结合理论计算进行比较、分析，给出结论。4、进行必要的误差分析。 实验三 基尔霍夫定律实验的实验三 基尔霍夫定律实验一、实验目的1、学会判断电位高低、电压及电流的实际方向；2、加深对基尔霍夫定律地理解3、熟练正确地测量电路的参量4、进一步掌握直流稳压电源、直流仪表和万用电表的是使用方法。二、实验仪器与设备1、双路直流稳压电源1台；2.万用电表1支；3、电阻箱（或固定电阻）3只；直流电压表1只；直流电流表1只。三、实验原理1、在电路中任意选定一个参考点，令参考点的电位为零，电路中某一点的电位，就是这

24、一点与参考电位点之间的电压。参考点选定后，各点的电位具有唯一的确定值，这样就能比较电路中各点电位的高低。参考点不同，各点电位也就不同。2、基尔霍夫电流定律：在集总电路中的任一时刻，流入某节点的所有电流的代数和恒等于零。即 （3-1）3、基尔霍夫电压定律：在集总电路中的任一时刻，沿电路中任一闭合回路的所有电压的代数和为零。 （3-2）四、实验内容1、测量电压。按图3-1接线，用万用表按表3-1的要求测量各电压。如测量,则红表笔接A端，黑表笔接B端，其余类推。测量中如遇到表针反偏，则调换表笔，并在测量值前加负号。将测量数据记录于表3-1中。2、测量电位。按表3.2的要求测量各点电位。将黑表笔固定在

25、参考点位置，红表笔分别在A、B、C、D等点测量。将测量数据记录于表3-2中。 图 3-1 电压和电位的测量表3-1 电压的测量数据R1=1k，R2=5.1k，R3=3k，R4=2k，R5=10k，R6=15k计算值测量值表3-2电位的测量数据R1=1k，R2=5.1k，R3=3k，R4=2k，R5=10k，R6=15k参考点O点F点3、验证基尔霍夫定律。按图3-2连接线路，按表3-3的要求将各参数的测量结果填入表3-3。 图 3-2 验证基尔霍夫定律表3-3 验证基尔霍夫定律数据R1=510，R2=300，R3=100，R4=200电源电压验证KCL验证KVL回路回路1212912106五、实

26、验报告要求1、用实验报告专用纸和实验报告格式撰写实验报告。2、进行实验数据处理，尽量以表格形式整理数据。3、根据实验内容2绘出外特性曲线。 4、根据实验结果，结合理论进行比较、分析，给出结论。5、进行必要的误差分析。六、思考题1、 电位与电压有何不同？选择不同参考点对电压和电位有何影响？2、 能否根据测定的电位和电压值，判断电路开路或短路的故障？实验四 代文宁定理的实验四 代文宁定理实验一、实验目的1、加深对代文宁定理的理解，会测量代文宁等效电路的参数。2、掌握负载获得最大功率的条件。3、掌握测量等效二端网络参数的方法。二、实验设备1、可调直流稳压电源1台（030V）；2、可调直流恒流源（05

27、00mA）；3、万用表2只；4、可调电阻箱1只（099999.9）；5、电位器1只（1k/5W）；6、510电阻2只，330电阻1只，10电阻2只。三、实验原理1、代文宁定理指出：任何一个有源线性二端网络，对外电路来说，均可等效为一个理想电压源和一个等效电阻串联的形式。其中理想电压源的电压为二端网络的开路电压，等效电阻为二端网络内所有独立电源为零时的等效电阻。2、一个有源线性二端网络的负载与该网络的代文宁等效电路中的等效电阻相等时，负载可获得最大功率。3、有源二端网络等效参数的测量方法。（1）开路电压、短路电流法测R0 有源二端网络输出端开路时，用内阻较大的万用电表直接测量二端网络的输出端开路

28、电压UOC；将二端网络的输出端短路，用电流表测量短路电流ISC，则等效电阻为 （4-1）（2）伏安法测量R0 测试如图4-1所示，用电压表、电流表测量有源二端网络的外特性，绘出外特性曲线，则 （4-2）图41 外特性测试电路（3）半电压法测量R0 如图4-1，调节RL，当负载电压为被测网络开路电压的一半时， 图4-2 半电压法测量R0电路有 （4-3）（4）直接测量法测R0 将被测网络内的所有独立电源置零（电压源用短路线代替，电流源则将其断开），用万用表电阻档直接测量R0。注意电压源置零时不允许将稳压电源直接短路，避免烧坏稳压电源。应取消稳压电源，然后再用短路导线对被测电路进行短接。（5）补偿

29、法测量R0如图4-2，逐渐调节稳压电源的输出电压，使微安表的指针逐渐回到零位，这时直流稳压电源的输出电压即为待测有源网络的开路电压。 图4-3 补偿法测量R0电路 注意：此法测试时应先将稳压电源的输出电压调至接近UOC，RP调至最大，然后按照图4-3进行测量，以避免电流过大而烧毁电流表。四、实验内容1、用开路电压、短路电流法测量UOC、ISC和计算R0测试电路如图44所示（1） 测试开路电压UOC不接负载RL和毫安表，用万用表直接测量开路电压UOC。数据记录于表41中。（2） 测试短路电流ISC不接负载RL，将A、B短路，接入电流表测量短路电流ISC，数据记录于表41中。2、验证代文宁定理按图

30、44连接测试电路，改变负载电阻RL的值，测输入电压U和电流I，测试数据记录于表42中。 表41 开路电压、短路电流法测量R0数据 图44 验证代文宁定理测试电路 表42 验证代文宁定理及等效电路的外特性测量数据 Req VOC VRL（）40 60 80 100120 140 160 180 200U（理论）I（理论）U（实测）I（实测）3、用半电压法和补偿法测量有源二端网络的等效内阻R0及开路电压UOC实验电路如图42和图43所示。（1） 用直接测量法先测得开路电压，然后用半电压法按实验电路如图42测量R0，将测量的数据记录于表43中。（2）按实验电路如图43接线，用补偿法测量开路电压。将测

31、量的数据记录于表43中。表43 半电压法和补偿法测量数据开路电压 等效电阻半电压法补偿法五、注意事项1、测量电流时，注意电流表的量程是否选择合适。2、改变电路时，必须先关闭电源。六、实验报告要求1、用实验报告专用纸和实验报告格式撰写实验报告。2、进行实验数据处理，尽量以表格形式整理数据。3、根据实验内容2绘出外特性曲线。 4、根据实验结果，结合理论进行分析，给出结论。5、进行必要的误差分析。实验五 叠加定理实验的实验五 叠加定理实验一、实验目的1、加深对叠加定理内容及适用范围的理解2、提高测量多支路电压、电流的能力3、提高分析和研究实验现象的能力。二、实验仪器与设备1、双路直流稳压电源1台；2

32、.万用电表1支；3、电阻箱（或固定电阻）3只；直流电压表1只；直流电流表1只。三、实验原理叠加定理表明：在一个线性有源网络中，某支路的电压（或电流），等于各支路的电压（或电流）单独作用时，在该支路产生的电压（或电流）的代数和。四、实验内容和步骤1、按图4-1接线，其中R1=510，R2=300，R3=200 （a） 图 4-1 叠加定理实验电路2、当单独作用时，按图4-1（b）接线，测量数据记录在表4-1中A栏。3、当单独作用时，按图4-1（c）接线，测量数据记录在表4-1中B栏。4、当、共同作用时，按图4-1（a）接线，测量数据记录在表4-1中C栏。表4-1 叠加定理实验测量数据R1=510

33、，R2=300，R3=200。电压单位：V；电流单位：mAA180B012C1812五、注意事项1、测量电压和电位时，要注意电压表的极性，并根据电压的参考极性与测定的实际电压极性是否一致来确定电压和电位的正负。2、测量电流时，要注意按设定的电流方向接入电流表，由指针正、反偏的情况确定电流的正负。3、在实验过程中要保持和的电压不变。4、某电源单独作用时，不要将其它电源短接，避免损坏实验电源。六、实验报告要求1、用实验报告专用纸和实验报告格式撰写实验报告。2、进行实验数据处理，尽量以表格形式整理数据。3、根据实验结果，结合理论进行分析，给出结论。4、进行必要的误差分析。七、思考题1、如何理解电压源

34、为零？实验中怎样将电压源置零？2、计算某支路电压源单独作用时的功率和所有电源共同作用时的功率，验证功率是否符合叠加定理。实验六 三相交流电路实验的实验六 三相交流电路实验一、实验目的1、学会负载的星形和三角形连接法。2、验证对称负载作星形和三角形连接时，相电压和线电压及相电流和线电流的关系。3、了解非对称负载作星形连接时，中线的作用。二、实验设备 灯泡、万用表、开关、成套设备。三、实验原理1、三相负载的星形连接对有中线的星形连接，不论负载是否对称，其线电压与相电压有UL=UP。若没有中线，在对称负载的情况下，上面关系式不变；若负载不对称，则上式不成立，此时三个电压将是不等的。表6-1 星形连接

35、各电压、电流关系负载性质中 线 情 况电压、电流之间的关系对称有中线，不论中线有无阻抗 ULUP ILIP U00 I00无中线ULUP ILIP U00非对称有中线，中线无阻抗ULUP ILIP U00 I00有中线，中线有阻抗ULUP ILIP U00 I00无中线ULUP ILIP U002、三相负载的三角形接法三相负载的三角形接法的特点为：在对称负载的情况下有ULUP ，IL IP ；在不对称负载的情况下电压关系式仍然成立，电流关系式则不成立。表6-1 三角形连接各电压、电流关系负载性质电压、电流之间的关系对 称ULUP ILIP 非对称ULUP ILIP 四、实验内容 1、负载星形连

36、接的测量按图6-1连接电路，分别测量对称负载和 非对称负载的相电压、线电压、相电流、线电流、中线电流（有中线时）、负载中性点电压（无中线时）之值，记录于表6-2中 图6-1 三相交流负载电路的星形连接2、负载三角形连接的测量按图6-2连接电路，分别测试线电压、相电压、线电流和相电流，将测量数据记录于表6-3中。五、实验报告要求1、用实验报告专用纸和实验报告格式撰写实验报告。 2、进行实验数据处理，尽量以表格形式整理数据。3、根据实验结果，结合理论进行分析，给出结论。4、分析实验数据，验证IL=IP和UL=UP各在什么条件下成立；六、思考题在三相四线制供电系统中，中线有何作用？为什么中线上不能接

37、保险丝和开关？结合实验数据说明之。表6-2 三相负载星形连接的测量数据测量项目负载情况 电 流（A）线 电 压（V）相 电 压（V）中线电压（V）电 压关 系IUIVIWIOUUVUVWUWUUUUVUWUOUL/UP对称有中线无中线非对称有中线无中线 图6-2 三相交流负载电路的三角形连接表6-3 三相负载的三角形连接的测量数据 测量项目负载情况线 电 压（V）线 电 流（）相 电 流（）电 流 关 系UUVUUWUUWIUIVIWIUVIVWIUW（）对 称非 对 称实验七 日光灯电路改善功率因数实验的实验七 日光灯电路改善功率因数实验一、实验目的1、了解日光灯电路的工作原理及提高功率因数

38、的方法；2、通过测量日光灯电路所消耗的功率，学会使用瓦特表；3、学会日光灯的接线方法。二、实验原理用P、S、I、V分别表示电路的有功功率、视在功率、总电流和电源电压。按定义电路的功率因数。由此可见，在电源电压且电路的有功功率一定时，电路的功率因数越高，它占用电源（或供电设备）的容量S就越少。日光灯电路中，镇流器是一个感性元件（相当于电感与电阻的串联），因此它是一个感性电路，且功率因数很低，约0.50.6。提高日光灯电路（其它感性电路也是一样）功率因数的方法是在电路的输入端并联一定容量的电容器。如图7-1所示：图7-1 并联电容提高功率因数电路 图7-2 并联电容后的相量图图7-1中L为镇流器的

39、电感，R为日光灯和镇流器的等效电阻，C为并联的电容器，设并联电容后电路总电流，电容支路电流，灯管支路电流（等于未并电容前电路中的总电流），则三者关系可用相量图如图7-2所示。由图7-2知，并联电容C前总电流为，与总电压的相位差为，功率因数为；并联电容C后的总电流为，与总电压的相位差为，功率因数为；显然，功率被提高了。并联电容C前后的有功功率，即有功功率不变。并联电容C后的总电流减小，视在功率则减小了，从而减轻了电源的负担，提高了电源的利用率。三、实验设备8W日光灯装置（灯管、镇流器、启辉器）1套；功率表1只；万用表1只；可调电容箱1只；开关、导线若干四、实验内容1、功率因数测试实验电路如图7-

40、3所示，将三表测得的数据记录于表7-1中。 图7-3 日光灯实验电路W为功率表,C用可调电容箱。五、实验报告要求1、用实验报告专用纸和实验报告格式撰写实验报告。2、进行实验数据处理，尽量以表格形式整理数据。3、按实验记录数据计算功率因数的值；4、在坐标纸上以电容C为横坐标、为纵坐标作C曲线。5、根据实验结果，结合理论进行分析，给出结论。六、思考题1、日光灯电路中并联电容C之后，总电流减少了，镇流器所需的无功功率是否也减少了？试解释之。2、不论日光灯电路的两端并联多大容量电容器都可以提高电路的功率因数吗？为什么？ 表7-1 感性电路并联电容后的测试数据C（F）P(瓦)V（伏）I（安）Cos022

41、00.4722012202.22202.672203.22204.72205.72206.92207.922010220实验八 谐振电路的实验八 谐振电路一、实验目的1、加深对电路频率特性的理解2、学会分析谐振电路的特点和阻抗的测量3、熟练掌握低频信号发生器、毫伏表的使用，掌握电路测量的技能4、学会测定谐振电路的频率，绘制电流谐振曲线。二、实验设备 低频信号发生器1台；毫伏表1台；空心电感线圈（3000匝、0.52H、67、0.5A和500匝、0.026H、14、0.5A）各1只；电容器（0.047F、400V）1只；电阻箱2只。三、实验原理1、由线性电感、电容和电阻组成的串联电路如图8-1所

42、示 图8-1 RLC串联谐振实验电路当电路中时，电路发生串联谐振，此时。要使电路发生串联谐振，可改变L、C的值或值（ ）来实现。本实验是通过改变电源频率f使电路达到谐振，此时电路中电流最大，因此实验中测定频率时，可寻找电流最大时的电源频率，即为谐振频率f0，电流为谐振电流I0 。2、电路中的电流测量需用毫伏表测量电路中电阻R上的电压求得。在L、C不变的条件下，改变R值可得到不同品质因数的谐振曲线。为便于比较不同Q值的电流谐振曲线，本实验测试的电流谐振曲线可以用为纵坐标，f为横坐标绘制。该曲线又称为通用谐振曲线。 （8-1）四、实验内容1、寻找谐振频率f0 。按图8-1接线，R的阻值使用电阻箱取

43、500，保持信号发生器输出电压为5V，调节其频率，使毫伏表所示UR达到最大（即达到串联谐振状态）。测量电路的电压，并读取此时谐振频率f0 ，记入表8-1中。2、保持电压及电路各参数不变，调节电源频率。从3004000Hz之间，分别测试各频率点的UR值，记入表8-2中（在实验内容1的谐振点附近多测几点，便于绘制谐振曲线）。3、改变电路中电阻R为2K，重复实验内容2的测试，记入表8-2中。表8-1 RLC串联谐振电路测试（1） 测 量 值 计 算 值 五、实验报告要求1、用实验报告专用纸和实验报告格式撰写实验报告。2、进行实验数据处理，尽量以表格形式整理数据。3、根据实验内容2、实验内容3绘出特性

44、曲线。 4、通过实验内容2的测试，说明串联谐振的基本特点。5、计算表8-2中各品质因数，并用坐标纸绘制出各品质因数的电流通用谐振曲线于同一坐标系中。6、比较三种不同Z值的谐振曲线，说明电路参数对谐振曲线的影响。7、根据实验结果，结合理论进行分析，给出结论。8、进行必要的误差分析。表8-2 RLC串联谐振电路测试（2） f/Hz项目3004kQR=500R=2k六、注意事项1、测量UR时低频信号发生器接地端与毫伏表接地端应接在一起。2、电路中各电压均采用毫伏表测量，谐振时电感及电容上的电压较大可超过5V，应注意及时改变量程。每次改变量程均要进行调零。3、实验过程中，随着电源频率的改变，电源输出电

45、压也会改变，所以每次改变频率后均应调整输出电压，使其保持5V。4、空心电感线圈含内阻r=67,计算5、为了使谐振曲线的顶点绘制准确，可以在谐振频率附近多选几组测量数据。七、思考题测定并联谐振电路的谐振曲线，外加电源为电流源，也可用高内阻的交流电压源代替。实验参考电路如图8-2所示，试测试该并联电路谐振频率，并绘制电压谐振曲线（为纵坐标，f为横坐标）。图8-2 RLC并联谐振实验电路实验九 RC一阶电路的实验九 RC一阶电路一、实验目的1、由浅入深地了解RC串联网络的特点；2、验证RC电路的微分功能和积分功能；3、学会利用RC电路构成隔直流电路并会大致估算参数值。二、实验仪器信号源（含方波发生器

46、和正弦波发生器、频率可调双踪示波器）三、实验原理RC一阶电路是最简单的交流动态电路，不再可以直接应用欧姆定律对其进行分析。我们知道电阻R的电流、电压关系符合欧姆定律，即R，而电容C的电流、电压关系是： 。 当RC串联使用时，反映它们电流、电压关系的是一阶微分方程，而称其为一阶电路。1、RC微分电路（如图9-1所示） 图9-1 RC微分电路由于R和C是串联在一起的，所以流过它们的电流i相同，这样可列出输入、输出电压的方程： （9-1） （9-2）当RC较小时 dt （9-3）或 （9-4）从（4）式可以明确的看出来，输出电压是输入电压的微分再乘以RC倍。当Vi是一个方波时，V0就是一个系列正负相间的小的窄脉冲。当Vi是一个正弦波时，V0就是一个余弦波因为，而从波形上看，V0是一个超前V1900的波形。波形见图9-2： 图9-2