电路测试实验资料

1、实验一直流电阻的测量一、实验目的 1学习复用表(万用表)的使用； 2掌握伏安法测电阻的方法； 3学习直流单电桥和双电桥的使用； 4学习兆欧表的使用。 二、实验原理与说明 1各种导线、线圈、绝缘材料、开关接触处等都有电阻。电阻在数值上可分为低值、中值、高值三个范围。低值为1以下，中值为1到1之间，1以上为高值。不同的电阻值，不同的精度要求，所选择的测量仪器、测量方法不同。导线电阻、线圈电阻、开关接触电阻等低值电阻常用双电桥测量。中值电阻测量精度要求高时，常用单电桥测量。高值电值中的绝缘电阻一般用兆欧表测量。 2伏安法测电阻伏安法测电阻的理论依据是欧姆定律，如果U为电阻两端电压，I为流过电阻的电流

2、，在关联参考方向下有。测量电路见图1-1(a)、(b)。图(a)为电压表接前方式，它适用于被测电阻较大，即(为电流表内阻)的情况;图(b)为电压表接后方式，它适用于被测电阻较小，即 (为电压表内阻)的情况。伏安法测电阻的特点是测量结果能反映电阻器在工作状态的电阻值，但测量误差较大。 （a） (b) 图1-13电桥法测电阻用单电桥测电阻，测量步骤为：(1)用复用表粗测电阻;(2)选择比率臂；(3)选择比较臂；（4）按下电源键；（5）按下检流计按钮；（6）调整比较臂；（7）电桥平衡；（8）读数。双电桥测你值电阻，步骤与单电桥相似，只是不用复用表粗测电阻值。4测量误差的计算绝对误差（2-1）相对误差

3、（2-2）式（2-1）、（2-2）中，为仪表示值，为被测量的实际值。三、实验任务1用复用表和单电桥分别测量三个未知阻值的电阻器，测量结果记入表1-1。表1-1项目被测量电阻的标称值复用表测量值（）单电桥测量值（）相对误差2按图1-1（a）、(b)接线，用伏安法测量上述三个电阻器，测量结果记入表1-2，并估算最大相对误差。 表1-2测试电路图（a）图（b）被测电阻（）测量计算3用双电桥测分流器、导线电阻值，记录表格自拟。4用兆欧表测量电缆缆芯对缆壳的绝缘电阻，自拟测量线路。四、实验设备直流稳压电源1台电缆线一根复用表1块分流器1个单电表1台双电桥1台直流电压表1块直流毫安表1块兆欧表1块滑线变阻

4、器1只电阻器3只五、提示与思考1.用复用表电阻档测电阻之前，为什么要先进行欧姆调零? 2.被测电阻如何分类?各类电阻测量方法有何不同? 3.伏安法测电阻有什么特点?电压表接前或接后分别在什么条件下采用?4.绝缘电阻的测量为什么一般使用兆欧表，而不用复用表测量?六、实验报告要求1.比较分析各种电阻测量方法的适用条件。 2.列出所有记录表格，整理测量数据并分析实验结果产生误差的原因。实验二 电位测量和电路故障的处理一、实验目的1.学习电路的连接方法；2.了解简单电路故障的处理；3加深对电位概念的理解。二、实验原理与说明1.电路实验中正确接线的基本原则是：“先串后并，先分后合，先主后辅”。对于图21

5、电路可分为三部分，分别按先串后并的原则将各部分接好，再将三部分合成整体电路。2.电路中某点的电位是该点对参考点的电压。参考点的选择是任意的，对不同的参考点，同一点的电位不同，但任意两点间的电压与参考点的选择无关。在直流电路中，直流电压表负极接手参考点；电压表正偏时，被测点的电位则为正，反之为负。3.电路故障的检查，常用电压表法和欧姆表法，欧姆表法检查电路故障须在断电下进行 (具体方法阅读第二部分第二节有关内容。)三、实验任务1.按图21接线，用复用表的电压档确定电路潜在故障点，再用复用表的欧姆档复查故障点，排除故障。图2-12.分别以点和点作参考点,用磁电系电压表和数字电压表测量各点的电位值。

6、测量数据记人表21中。表2-1内容测量仪表计算值测量值磁电系测量值数字表计算值测量值磁电系测量值数字表四、实验设备直流多路稳压电源1台三端电阻器1只电阻器5只磁电系电压表1块数字电压表1块复用表1块五、提示与思考1测量电路中电压、电位时，如何判定测量值的正负？2电位和电压单位相同，它们的测量方法有什么不同？六、实验报告要求1根据测量数据，说明某点电位高低与参考点选择有关，而两点间电压大小与参考点的选择无关。2比较磁电系电压表与数字电压表所测量的结果，分析仪表内阻对测量结果的影响。3总结检查线路故障的方法。附：实验进行之前，教师人为地设置电路故障。实验六 设计实验 戴维南定理的研究一、实验目的

7、1验证戴维南定理，加深对等效概念的理解； 2学习线性有源二端网络等效电路参数的测试方法；3学习减小仪表内阻对测量结果影响的实验方法。二、实验原理与说明 1戴维南定理指出：任何一个线性有源二端电阻网络，对外电路来说，可以用电压源和电阻的串联组合支路等效。电压源的电压等于原来有源二端网络的开路电压；而电阻等于原来有源二端网络中所有独立电源置零时输入电阻。 2戴维南定理的适用条件是被等效的有源二端网络必须是线性的。通过测量有源二端网络的端口伏安特性曲线，如图6-1所示，可以判别有源二端网络是否为线性。 3开路电压的测量方法 (1)用高内阻直流电压表直接测量。一般工程测量中认为若电压表内阻是被测电阻的

8、一百倍以上，则电压表为高内阻表。(2)补尝电压法。先用直流电压表粗测有源二端网络(A)的开路电压，然后用一直流电压源和分压器R组合得到可调电压，接线见图6-2所示。将可调电压U调至稍大于二端网络的粗测开路电压值，利用试测法不断改变可调电U；直至毫安表(或检流计)读数为零，此时电压表读数基本 图6-1 图6-2消除了电压表内阻对网络开路电压的影响。(3)负载电阻两值法。按图6-3接线，改变负载电阻R值两次，分别测得两组电压电流值(、)和(、)，则开路电压为： （6-1）4.有源二端网络等效电阻的测量方法(1)开路短路法。测量有源二端网络的开路电压Uoc和短路电流Isc；为减少电流表内阻等效电阻R

9、0对测量结果的影响，可采补偿法测短路电流Isc，见图6-4电路。不断改变电阻R，即可调补偿电流大小，直至毫伏表读数为零，此时电流表读数基本消除了电流表内阻对网络短路电流的影响。应当注意如果因短路电流过大可能损坏网络内部器件时，不能用此方法。图6-3 图6-4（2）伏安法。在可能的条件下，将网络的所有独立电源置零，此时有源二端网络变为无源二端网络P，在P端口加适当电压后，用电压表和电流表分别测量端口电压U、电流I，如图6-5，则图6-5（6-3）为减少仪表内阻对测量结果的影响。图6-5利用开关S改变电压表、电流表相对连接位置，观察两表读数变化情况。如果电压表读数变化大，则说明被测电阻R0是低值，

10、应采用电压表接后（S合向1位置）；如果电流表读数变化大，则说明R0是高值，应采用电压表接前（S合向2位置）。（3）负载电阻两值法。接线与测方法（3）相同，R0的计算公式为：（6-4）（4）半压法。用一内阻足够大的电压表测出有源二端网络的开路电压，然后将该电压表与可调标准电阻同时并接在的端口，改变电阻箱阻值的大小，使电压表读数降至开路电压的一半。此时电阻箱的阻值即为R0。三、实验任务1.根据实验室提供的电源、电阻网络板，自拟一个有源二端网络（称原网络），测量该网络的端口伏安特性。要求含的数据点。测量的数据记入表6-1。2根据实验条件，各选二种可行的实验方法测量上述有源二端网络开路电压Uoc和等效

11、电阻R0。3选择上述测得的最隹Uoc和R0值，组成有源二端网络的等效电路，测量其端口伏安特性曲线，测量数据记人表62。4利用实验设计的基本方法，确定实验方案，画出每项实验任务中的具体线路，确定实验中所有电源的大小，计算器件参数：选择仪器设备规格和型号。表61 原网络端口伏安关系次序项目1234567891011120表6-2等效网络端口伏安关系次序项目1314151617181920212223240四、实验设备列出表格，写出自选各仪器仪表和设备的名称、型号、规格、数量和编号等。五、提示与思考1测量有源二端网络的开路电压和等效电阻的方法除实验原理与说明中介绍的外，还有其他方法吗?2分析补偿法测

12、电压和电流的原理。3如果有源二端网络是封闭的，对外只引出两个端钮、，且、端口不允许短路，输出电流不允许大于，试问如何确定该网络的等效电路?4什么情况下可用欧姆表测量有源二端网络的等效电阻?六、实验报告要求1自拟每项任务的实验步骤、实验线路。整理数据，在同一方格纸上作出有源二端网络和它的等效网络的伏安特性曲线，验证戴维南定理。2比较各种测量Uoc和R0的结果，哪种方法测量更准确？分析原因。3.利用任务1中的数据，讨论有源二端网络端口的功率特性曲线，总结负载获得最大功率的条件。4对实验结果出现的误差进行分析和讨论。2.2 基本交流电路模块实验七示波器使用 一、实验目的1熟悉示波器面板上各主要开关、

13、旋钮的作用；2学习用示波器显示波形，测量周期；频率和相位等；3了解信号发生器面板上各开关、旋钮的作用。二、实验原理与说明示波器是一种用于科学实验和工业生产的多功能综合测试仪器，它不但能显示被测信号波形，而且能测量峰值、频率、相位，器件伏安特性曲线等。如果示波器内部锯齿波发生器工作，Y通道加被测信号，此时示波器工作状态称Yt工作方式，荧光屏显示被测波形。如果示波器内部锯齿波发生器不工作，在X通道和Y通道同时外加信号，此时示波器的工作状态称YX工作方式，在电路实验中常利用这种方式显示被测器件伏安特性曲线。三、实验任务1熟悉示波器板面各主要旋钮和开关的使用2测量信号周期或频率按图71接线，观察信号发

14、生器输出的正弦波并测量其周期或频率，记录表格自拟。图7-1图7-2图7-33按图72接线，用示波器Yt工作方式观察线性电阻、非线性电阻电压和电流波形。用示波器YX工作方式观察其伏安特性曲线。图中r为取样电阻，实验中rR，图形记入表71。4两同频率正弦量相位差的测量 图7-3为RC移相电路，改变电阻R的大小，使其从0到，用示波器测量与之间的相位差，测量结果记入表7-2，（当电源频率一定时，实验中保持电压有效值U的大小不变）。表7-1电阻类型，波形伏安特性曲线线性电阻非线性电阻表7-2参数与相位差理论计算值 测量值图形00.10.10.10.10.10.10.10.1四、实验设备电子示波器1台信号

15、发生器1台三端电阻器1个电阻箱2只电容1只线性电阻、非线性电阻各1只五、提示与思考1如果一台正常工作的示波器测量正弦信号时，在荧光屏上观察到的图形如图74所示，应调节什么旋钮，方能在示波器上观察到稳定的正弦波。2分析实验中取样电阻的作用，实验中如何选择取样电阻？3在图72中，如果公共端选在b点，电压与电流的波形是否发生变化?图7-4六、实验报告要求l.总结示波器各主要旋钮作用，举例说明什么是示波器的Yt工作方式YX工作方式。2对于图73电路，当R取不同值时，理论计算与相位差之间的相位差，并与实验测量结果进行比较，分析产生误差的原因。3用坐标纸绘出示波器观察的电阻器伏安特性曲线。实验八正弦交流电

16、路中器件参数的测量一、实验目的1. 学习正确选用交流仪器和设备；2学习用三表法(伏安瓦计法)测定交流电路器件参数的方法；3掌握功率表、调压器的使用；4了解如何校正由仪表内阻引起的测量误差。二、实验原理与说明1在正弦电流电路中，负载可以是一个电阻器、电感器或电容器，也可能是它们的组合。负载可以用阻抗或导纳来等效。如用阻抗表示其电路参数，该负载可以看成电阻只与电抗的串联。如用导纳表示其电路参数，即将负载看成电导与电纳的并联。2用交流电压表、电流表及功率表测量交流电路参数的方法，称三表法或伏安瓦计法。它是测量正弦电流电路参数的基本方法。实验线路图如图81所示，调压器提供实验电压，电压表监测被元件电压

17、，电流表监测元件电流，功率表测量元件消耗的有功功率。于是，电路功率因数 阻抗的模 等效电阻 等效电抗 使用三表法时，电压表、电流表、功率表所测量的必须是被测元件的电压、电流和功率。从三表法测得的U、I、P的数值还不能判别被测阻抗属于容性还是感性，一般可以用下列方法加以确定。(1)在被测元件两端并接一只适当容量的试验电容器，若电流表的读数增大，则被测元件为容性；若电流表的读数减小，则为感性。试验电容器的电容量C，可根据不等式选定：式中为试验电容的容纳；B为被测元件的等效电纳。图8-1三表法测量线路 图8-2 (2)利用示波器观察阻抗元件的电流及端电压之间的相位关系，电流超前电压电路为容性，电流滞

18、后电压电路为感性。4.功率表正确接线有两种方法：电压线圈支路前接法和电压线圈支路后接法。1)电压线圈支路前接法，见图8-1所示。由图81可求功率表的读数：因而产生误差PL为ZL上的功率，为了减少测量误差，应使越小越好，故这种电路适用于的场合。2)电压线圈支路后接法，见图82所示。电压线圈支路的前接法和电压线圈支路的后接法是一种对偶电路，则分析方法可采用对偶原理进行分析。由图82可求功率表的读数：因而产生误差 为减小测量误差，应使越小越好，这种电路适用于：、三、实验任务1.按图8-1接线，分别测量电阻器、电感器和电容器的电路参数，读测数据记入表8-1中。2.按图8-2接线，分别测量电阻器、电感器

19、和电容器的电路参数，读测数据记入表8-1中3将电阻器与电容器并联之后再与电感器串联组成一无源二端网络，将其作为负载，再按图8-1接线，测定该无源二端网络参数，并判别该网络性质(自拟实验记录表格和具体测试线路)。表8-1数据步骤测试记录负载类型电压线线圈接前电阻器电感器电容器电压线线圈接后电阻器电感器电容器 实验注意事项：实验中必须根据电阻器、电感器的额定电流及电容器额定电压选择调压器的输出电压，以免烧坏器件；记录所用仪表相应量程下线圈的内电阻，以便校正误差。四、实验设备单相调压器1台交流电压表1块交流电流表1块单相功率表1块低功率因数表电阻器1只电感器1只电容器1只电容箱1个五、提示与思考：1

20、.为了减小仪表内阻的影响，在测量三种器件模型参数时，应分别采用8-1及图8-2两种接线方式的哪一种更好些，为什么?2.如果现有一个标准直流电源30V，交流电源30V、频率50Hz，仅有一块多量程的电磁系电流表，能否测定下个空心线圈的电路参数，为什么?如果是铁心线圈又如何?3.如果被测负载的阻抗性质不知道，举出二种或二种以上的实验判别方法。4.若用功率因数表替换本实验中的功率表，是否可以测出负载的电路参数，为什么?六、实验报告要求1根据表81的测试数据，分别计算各器件的串联和并联电路参数。2计算校正后的串联和并联电路参数。3总结判断负载性质的方法和条件。实验十六移相电路的研究一、实验目的1. 学

21、习正弦交流中的移相的概念。2掌握移相电路的选频特性。二、实验原理与说明在电子技术中，常用如图16-1所示电路作为正弦波振荡电路中的选频网络，下面分别进行定性和定量分析。1定性分析串并联网络如图16-1所示。假定输入为幅值恒定、频率可调的正弦波电压。当频率较低时，这时的等效电路和频率特性如图16-2（a）、(b)所示。频率越 图16-1低，的幅度越小，相位越超前于，当，。（a）低频等效电路 (b)频率特性图16-2 低频等效电路及频率特性当频率足够高时，这时选频网络的高频等效电路和频率特性见图（a）高频等效电路 (b)频率特性图16-3 高频等效电路及频率特性16-3（a）、(b)所示。频率越高

22、，的幅度越小，相位越滞后于，当，。上述分析表明，当从变化时，的幅度从零逐渐增大，然后又回到零，相移从变到。可见，在某一频率下，的幅度有一个最大值，而相移正好等于零。的幅值什么达到最大值？相移什么时候为零？下面进行定量分析。三、定量分析令串并联网络的反馈系数，根据图16-1可得： 当取，并令时有 （16-1）式（16-1）描叙了串并联网络的频率频率特性，其幅频特性和相频特性分别为 （16-2） （16-3）由式16-2和16-3可知 时 时， ，时 ，它们的幅频特性和相频特性如图16-4（a）(b)所示。图中表明，串并联网络具有选频特性。当，输入信号的频率时，网络输出电压最大，相移为。而在其它频

23、率时，输出电压衰减很快，且与存在相位差。(a) (b)图16-4RC串并联网络频率特性实验任务1.按图16-1联接电路，输入端接入正弦波信号，用双踪示波器观察和的幅值、相位差随信号频率在低频段和高频段的变化。2.选取绘制出图16-1的幅频特性曲线和相频特性曲线,并找出移相电路中相移点的频率。并验证是否四、实验设备信号源双源示波器电阻器电容器五、实验报告要求1.用坐标纸绘出串并联电路的幅频特性曲线和相频特性曲线。2.计算，并与测量值比较。实验十七一阶电路的响应一、实验目的1.学习用示波器观察和分析电路的响应；2.掌握一阶电路时间常数的测量方法；3.了解电路参数对电路动态过程的影响。二、实验原理与

24、说明1.含有电感、电容储能元件的电路，其响应可由微分方程求解。如果含有储能元件的电路所列写的是一阶微分方程，相应的电路称为一阶电路。2. 电路的零输入响应电路属于一阶电路，如果没有输入信号作激励，由储能元件的初始储能产生的响应称为零输入响应。图17 1(a)电路中，电容的初始电压，微分方程为：微分方程的解为上式中=称为时间常数。电路的零输入响应反映了电容对电阻的放电过程，其的波形见图17-1（b）所示。（a） （b）图17-13电路的零状态响应如果储能元件的初始储能为零，由输入信号作激励引起的响应为零状态响应。图17-2(a)电路中，设激励为直流电压源，列写微分方程为：微分方程的解为电路的零状

25、态响应反映了电容经电阻充电的过程,其的波形见图17-2（b）所示。4. 电路全响应如果储能元件的初始储能不为零，输入信号也不为零，它们共同引起的响应称为全响应。电路的全响应有两种表达形式：(1)上式说明全响应可以分解为零输入响应分量与零状态响应分量之和。（2） 上式说明全响应还可以分解为强制分量和自由分量之和。5电路的方波响应如果在电路中，激励为方波信号，则用示波器可以观察到稳定的电路响应波形。图17-3所示的波形为电路时间常数小于方波周期的情况。图17-2 （a）(b) 图17-36电路时间常数可以从充电或放电曲线上估算。设时间坐标单位已确定，对于充电曲线见图17-4（a），其幅值上升到终值

26、的63.2%所对应的时间为一个。对于放电曲线见图17-4（b），其幅值下降到初值的36.8%所对应的时间为一个。（a） (b)图17-4 三、实验任务 1电路零输人响应和零状态响应研究按图17-5所示电路接线。为取样电阻，为直流电源。当开关由2合向1，电路为零状态响应过程；电路稳定之后，开关由1合同2，电路为零输入过程。用示波器观察、时、的波形。 图17-5 2电路方波响应按图17-6所示电路接线，取方波信号周期。当一定，改变，在，三种情况下用示波器观察、的波形并记录。3时间常数和器件参数的测定按图17-7电路接线，、为待测电阻，方波信号周期，测出充电时间常数和放电时间常数，计算和的值。用方格

27、纸记录充电和放电时的波形。图17-6 图17-7充电时间常数 放电时间常数 实验注意事项 在实验任务1时，用示波器观察响应的一次过程，扫描时间选取要适当，当亮点开始在荧光屏左方出现时，立即开关动作。 示波器输入探头与实验电路连接时，注意公共地点不能接错，防止信号被短路。四、实验设备双线示波器1台方波信号发生器1台直流稳压电源1台电阻器2只电阻箱2只二极管1只电容器2只单双掷开关1只 五、提示与思考 1时间常数的大小对、的波形有何影响? 2根据实验任务2中在三种情况下获得的波形，分析电路参数满足什么条件称微分电路?满足什么条件称积分电路?3当电路储能元件具有初始储能时接通直流电源，电路是否有可能出现无动态过程现象，为什么? 六、实验报告要求 1在标准的坐标纸上，按比例绘出各种情况下观察的、波形。 2比较实验测得的时间常数与理论计算的时间常数的差异，分析产生误差的原因。 3根据测得的波形，讨论时间常数对电路动态过程的影响。实验十八二阶电路的响应