电路分析实验讲义(2012)

1、电路分析实验指导书浙江师大职业技术教育学院应用电子系电路分析课程组编实验要求与须知科学实验是科学得以发展的保证，是研究自然科学的一个重要手段。对于电路分析这门课程来说，实验是整个教学过程中必不可少的重要的实践性环节，它是系统学习本学科基础理论知识的基础上，通过实验和实际操作使学生得到实验基本技能的训练，学习常用仪器仪表的使用方法，进一步巩固和加深所学到的理论知识，培养和提高学生运用基本理论去分析、处理实际问题的能力。一、实验目的和要求：1. 通过实验，学习常用仪器、仪表的使用方法和测量技术，培养学生的基本实验技能。2. 进一步巩固加深并扩大所学的理论基础知识，培养运用基本理论知识去分析、解决实

2、际问题的能力。3. 培养整理实验数据，分析实验结果，编写实验报告和选择实验方法的能力。4. 培养事实求实、严肃认真、塌实细致的科学作风和良好的实验习惯。二、实验的进行方式实验课一般分课前预习、进行实验和课后写实验报告三个阶段。为使学生做每次实验，达到预期目的，现将各个阶段的要求简述如下：1. 课前预习实验能否顺利进行和收到预期效果，很大程度上取决预习准备是否充分。因此要求每次实验之前仔细阅读实验指导书，明确本次实验的目的、任务，了解实验的基本原理以及实验线路、方法、步骤，清楚本次实验要观察哪些现象，记录哪些实验数据和哪些问题。以及搞清楚实验中所要遇到的仪器、仪表的使用方法。学生只有认真做好预习

3、后才能到实验室做实验，凡达不到预习要求者，不得进行实验。2. 进行实验一般实验课按下列程序进行：（1） 首先认真听取教师在实验前讲授的实验要求及注意事项。（2） 到指定的桌位上做实验，实验前应做到：1) 检查仪器、仪表设备是否齐全、完好，并了解仪器、设备的额定容量，使用方法，量程和操作规程。当未搞清楚性能和用法时，不得随意使用该仪器、设备。2) 做好实验记录的准备工作。3) 按实验要求接线。接线前先弄清楚原理图上的各元件和节点与实验电路中 元件、节点的对应关系，然后根据要求连接线路。连接的原则一般是“先串后并”、“先主后辅”，接好线路后要求自检、互检并请教师检查，待老师认可后，方准接通电源。4

4、) 按实验步骤进行操作，观察实验现象，读取和记录实验数据。操作前要做到：目的明确，心中有数。操作时要注意：合电源，眼观全局，先看现象，再读数据。读数前要弄清仪表量程及刻度，读数时注意姿势正确，要求“眼、针、影成一线”。5) 结尾工作 完成所有的实验项目后，先不忙拆线，应自己检查实验数据是否合理，有无遗漏，再经教师复查，并在原始记录上签字通过后方可拆线（注意拆线前必须先切断电源），并做好仪器、设备、桌面和环境的清洁整理工作。最后经教师同意后才可离开实验室。三、实验报告的编写 实验报告的编写过程是实验结果的全面归纳，总结分析和提高阶段。要简明扼要将实验结果完整和真实的表达出来。报告要求：文理通顺，

5、字迹清楚，图表清晰，结论正确，分析合理，讨论深入。 学生在每次实验之后都应独立完成这一工作，实验报告内容包括：1. 实验名称、实验日期、班级和姓名。2. 实验目的、任务、原理和线路图。3. 实验仪器仪表设备的名称、数量及规格。4. 根据原始数据做成的表格、曲线、波形，以及理论计算数据，误差分析等。波形、曲线要求画在坐标纸上，比例尺要适当，坐标轴上要标明物理量的单位和分度。做曲线时要曲线板绘制，力求曲线光滑，不必强求通过全部的测定点，测定点的分布可随曲线率不同而不同。曲率大处应多测几点。实验结果的分析处理（包括实验结论、分析讨论收获体会及意见）。回答指导书上提出的问题。学生在做完实验之后，应及时

6、写好报告，不交报告者，实验不合格。实验操作规则及注意事项1、 实验前必须进行预习，阅读实验指导书及教科书中有关内容，了解实验目的任务和步骤，达到心中有数，目的明确。凡预习不合格者，不得进入实验室。2、 保持实验室的清洁，和环境卫生，不准随地吐痰，严禁吸烟，保持安静，不得大声说话和吵闹。3、 注意人身安全和设备安全要求切实遵守实验室各项操作规程，以确保实验过程中的安全，必须严格遵守以下规定。（1） 不宜自行接通电源，接好线后经教师检查认可后，方可合上电源。（2） 进行实验时不触及裸露的带电部分，防止衣服头发卷人转动的机器。严格遵守“先接线，后通电，先断电后拆线”的操作程序。严禁带电操作。（3）

7、发现异常现象（声响、发热、焦嗅等）应立即切断电源。保护现场，报告指导老师，不允许自行处理，或隐瞒事故。凡属责任事故，造成仪器、设备损坏者，需会同实验室工作人员进行分析处理、并如实填写事故报告单。（4） 爱护仪器设备，遵守操作规程，不得动用与本次实验无关的设备。（5） 实验结束后摆好仪器设备，并做好实验室的清洁卫生工作。实验目录实验一 元件伏安特性的测定6实验二 基尔霍夫定律12实验三 电源的等效变换15实验四 叠加定理和戴维南定理21实验五 简单RC电路的瞬态过程27实验六 一阶、二阶电路的正弦响应29实验七 功率因数的改善32实验八 三相交流电路35实验九 电源等效变换设计40实验十 一阶R

8、C电路的设计43附录：示波器和函数信号发生器的使用44附录2 电子示波器、万用表和信号发生器的使用48实验一 元件伏安特性的测定一、实验目的1、学习直读式仪表及晶体管稳压电源等设备的使用方法2、加深对线性电阻元件，非线性电阻元件半导体二极管以及电源伏安特性的理解，并学习掌握测试元件特性的伏安测量法。二、原理与说明电路元件的特性一般用该元件的端电压V与通过元件的电流I之间的伏安函数关系来表示，一个元件的电压与电流之间关系的图形称为此元件的伏安特性曲线。独立电源和电阻元件的伏安特性，可以用电压表，电流表测定这种方法称为伏安测量法（即伏安表法）。伏安表法原理简单，测定方便，同时适合非线性元件伏安特性

9、的测定。但由于仪表的内阻会影响到测量的结果因而必须注意仪表的合理接法。1、电阻元件（1）、线性电阻元件电阻元件的特性可以用元件两端的电压V与流过元件的电流I的关系来表征。在Vi坐标平面上线性电阻元件的特性为一条通过原点的直线，该直线的斜率的倒数，即为电阻值，它是一个常数。如图11所示。UI11电阻的伏安特性是符合欧姆定律的。电阻值不随电压或电流变化而变化。在V和I关联参考方向条件下：V=I R若V，I参考方向相反则欧姆定律的 形式为：V=-I R（2）、非线性电阻非线性电阻的电阻值随电流电压的变化而变化，对于非线性电阻元件，可以分为下三种类型。1）、若元件的端电压是流过该电压的单值函数，则称为

10、电流型电阻元件，示例的特性曲线见图12（a）。2）、若流过元件的电流是该元件端电压的单值函数，则为电压型电阻元件，示例的特性曲线见图12（b）。3）、若元件的伏安特性曲线是单调增加或减少的，则该元件即是电流型又是电压型的电阻元件。如图12（c）。IVIOVIVOO(b)(c)(a)1-2半导体二极管就是一种非线性电阻元件，其伏安特性曲线如图12（c）所示。二极管的电阻值随电压电流的大小甚至方向而改变。对比图11和图12可以发现，线性电阻的伏安特性对称于坐标原点。这种性质称为双向性，为所有线性电阻元件所具备。而半导体二极管的伏安特性不但是非线性的而且对于坐标原点不对称，又称单向性，这种性质为大多

11、数非线性电阻所具备。半导体二极管的电阻随端电压的大小和极性不同而不同。当外加电压的极性和二极管的极性相同时，其电阻值很小，反之电阻值很大。半导体二极管的这一性能称为单相导电性，利用单相导电性可以把交流电变换成直流电。1、 电压源 理想电压源的端电压VS（t）是确定的时间函数，而与流过的电源的电流大小无关。流过理想电压源的电流不由电压源本身决定，而是由于之相联结的外电路所确定的，如VS（t）不随时间变化（即为常数）则该电压源称为直流理想电压源VS。其伏安曲线如图1-3（a）所示。理想电压源实际上是不存在的，实际电压源总是有一定大小的内阻。（因此实际电压源可以用一个理想电压源和一个电阻相串联的电路

12、模型来表示。如图1-3（b）所示。）显然，实际电压源的内阻RS 越小图1-3（b）中的越小，其正切的绝对值代实际电压源的内阻RS。内阻RS越小，其特性越接近理想电压源。VSVSO（b）RSVSV本次实验所采用的晶体管直流稳压电源，其伏安特性非常接近于理想电压源，当通它的电流在规定范围内变化时，可以认为是理想电压源。OV（a）图1-3三、实验内容及步骤本实验在直流电路实验板上进行，其板面如图1-4所示。1、 测定线性电阻的伏安特性取实验板上R=470的电阻为被测元件，并按图1-5接好线路（将D1用短路线联结经检查无误后，打开直流稳压电源开关，改变与直流电源并联的R的滑动点使电阻R两端的电压为表1

13、-1中所列数值，并将相对应的电流值记录在表1-1中。）表1-1V（V）02468I（MA）2、 测定非线性电阻半导体二极管的伏安特性。将二极管短路线去除，选取1N4007二极管为被测元件。按图1-6接好电路，测定正向特性曲线。图中R为可变电阻器用以调节电压，r取板上51的电阻作为限流电阻，用以保护二极管。在测量二极管的反向特性时，由于二极管的反向电阻很大，流过它的电流很小，故电流表选用直流微安表（或万用表的直流A档）。本实验不做要求。按图1-6接好线路，经检查无误后，开启稳压电源，输出电压调至3V左右，调节可变电阻R，使电压表读数分别为表1-2中。为了方便做图，在曲线弯曲部分可适当多取几个测量

14、点。表12V（V）00102040.50.550.60.650.7I（MA）3. 测定电压源的伏安特性实验采用晶体管直流稳压电源作为理想电压源，其内阻Rs很小， 在和外电路电阻相比其内阻可以忽略不计的情况下，其输出电压基本维持不变。因此，可以把晶体管稳压电源视为理想电压源。若选取实验板上51电阻作为电压源的内阻，与稳压电源相串联组成一个实际的电压源模型。图17按图17接好线路后，启动晶体管稳压电源，当R变电阻器开路时并调节晶体管直流稳压电源输出电压Vs=10V。然后调节可变电阻器R阻值将理想电压源的电压V和实际电压源的电压VR以及电流表中的电流填入表14中表14R（）9501100130015

15、001700190021002450I（mA）U（V）UR（V）四、热仪器设备晶体管直流稳压电源一台；万用表一只；直流电压表一只；直流毫安表一只；可变电阻器（1000）一只；实验电路板一块。五、注意事项（1）切勿将电表板性接错，在调节可变电阻时随时注意毫安表指针不得超过量程。（2）实验过程中，直流稳压电源不能短路，晶体管直流稳压电源的使用见附录。绘制特性曲线时，注意坐标比例的合理选取。六、实验报告要求1、根据实验数据，在坐标纸上绘制线性电阻，半导体二极管，理想电压源和实际电压源的伏安特性曲线。2、析实验结果，并得到相应的结论。3、回答下列思考题1）试说明图16中电压表和电流表的接法？为什么？2

16、）如果误用电流表去测电压，将会产生什么后果？实验二 基尔霍夫定律一、 实验目的1、验证基尔霍夫定律；2、加深对参考方向的理解；3、学会测量电路的开路电压和短路电流的方法。二、原理与说明1、基尔霍夫定律是电路的基本定律，它概括了电路中电流和电压分别应遵循的基本规律。基尔霍夫电流定律：电路中，任意时刻，流进和流出节点电流的代数和等于零。即=0基尔霍夫电压定律：电路中，任意时刻，沿闭合回路的电压降的代数和等于零。即=0基尔霍夫定律适用于任何集总参数电路。它与电路的结构有关，而与电路元件的性质无关，不论这些元件是线性或非线性，含源和无源的，时变或时不变的等等都是适用的。2、参考方向参考方向是电路理论的

17、一个最基本的概念。分析一个电路，若事先并不知道电路中各电流、电压的真实方向，我们如何计算或测量各支路的电流、电压呢？首先要选定电路中各支路电流（或电压）的参考方向。参考方向（正方向）即一般所谓的“假定方向”。参考方向是任意选定的，但一经选定，在列KCL，KVL方程时即以此为准。另外，所有元件的伏安特性都是一定的参考方向下得出来的。在图2-1中，若给定电压的参考方向如箭头所示，例如（d支路，箭头方向是由c指向d，则这条支路的参考方向即是从c到d。那么电压表的正板和负板分别与c端和d端相连，电压表指针若顺时针偏转则读数为正，说明参考方向与其真实方向一致。反之，则参考方向与真实方向相反。显然，测量该

18、支路的电流时，与测量电压时的情况相同。）3、开路电压与短路电流如果电路某处断开，该处就没有电流流过，称为开路。断开处的电压称为开路电压。短路是指电路某两点由一电阻值可以忽略不计的导体直接接通的工作状态，短路可发生在电源两端或线路任何处。也可能发生在电源或负载（例如电动机）的内部。若短路发生在电压源两端，此时回路中只有很小的电源或内阻Rs，短路电流很大，可能使电源烧毁。这就是为什么电压源不能短路的原因。电源短路是一种严重的事故，应尽量避免。但不能说所有的短路都是短路故障。例如在起动直流电动机时，为了避免过大的起动电流损坏电流表，可以在起动直流电动机时将电流表用开关短路，待电机正常工作后在将短路电

19、流表的开关打开，让电流表投入工作。所以在实验中，我们要注意区分“短路故障”和为了达到某种特定的目标的有用短路（后者称为“短接”）。4、实验电路图和直流电路实验板本次实验的电路图如图2-1所示。实验在与之对应的直流电路实验板上进行。如图2-2所示。二、 实验内容及步骤1、 基尔霍夫电流定律的验证。（1）按图2-1接好线路，V1、V2分别由体管理想稳压电源供给，实验前先把开关K1、K2断开。调节稳压电源的输出电压使V1和V2分别为6V和4V。（2）将直流毫安表置于较大量程，串入所要测量支路中。（3）在检查线路没有错误以后，再将开关K1、K2合到电源一边，于是电路接通，接通同时，应监视电流表指针的偏

20、转方向，如果逆时针偏转，要迅速断开电流表的联线（或断掉电源）待判定极性。改正接法之后，再适当选用电流表的量程。再行通电测量。并将测得的各支路电流数据记入表一中。2-2注意：实验中要防止极性接错，或电流超出量程而损坏电表。表一各支路电流测量值计算值误差I1（mA）I2（mA）I3（mA） I2、 基尔霍夫电压定律验证实验线路和操作步骤同前。用电压表依次读取各元件上的电压数据记入表二中。表二VabVbcVcdVdeVefVfaVad验证V验证Vabcdafadef测量值计算值误 差%3、 测量ad支路的开路电压和短路电流关掉电源，将ad两端间的电阻220断开，接一个高内阻的电压表，接通电源，测量a

21、d间的开路电压。关断电源，用导线将ad支路相联，在其中串一电流表，再打开电源，则电源表的读数即为ad间的短路电流，并做记录。三、 仪表设备万用表一只；晶体管直流稳压电源一台；直流毫安表一只；直流电路板一块。四、 注意事项1、电表板性不要接错，测量时要选择适当量程。2、电流表只能串联使用，不能并联。3、改接线路时，一定要关掉电源。4、电压、电流应根据假定正方向在测量的数据之前冠得正、负号。五、 实验报告要求整理实验数据，分析实验结果。实验三 电源的等效变换一、 实验目的1、了解什么是电流源及其外特征；2、掌握电流源和电压源的等效变换条件；二、原理1、理想电流源电流源是除电压源外的一种形式的电源，

22、它以产生一个电流提供给外电路，理想电流源的电流是恒值或是时间函数is（t），而与其端电压的大小无关；理想电流源的端电压不能由它本身决定而是由与之相联的外电路确定的。理想电流源的伏安特性曲线如图31所示。3-1IsIV2、实际电流源实际上，理想电流源并不存在，实际的电流源当其端电压增加时通过外电路的电流并非恒定值而是要下降的。 实际电流源可以用一个理想电流源Is和一个内电阻Rs相并联的电路模型来表示。其模型及其伏安特性如图32所示。IV32某些器件的伏安特性具有电流源的特性，如硅光电池、晶体三极管等。本实验的电流源是用晶体三极管来实现的。晶体三极管在共基极连接时，集电极电流Ic和集电极与基极之间

23、的电压Vcb的关系如图33所示 。由图可见，晶体管集电极的电流Ic的平坦部分具有恒流特性。当Vcb在一定范围内变化时集电极电流Ic近于恒值。可以近似地视为理想电流源。Ib=60AIb=40AIb=20A3、电源的等效变换一个实际的电源就其外部特性而言，既可以构成是一个电压源，也可以构成是一个电流源。其等效模型如图34所示。根据两电路等效的概念，如果两电路端钮f,g上的电压，电流的关系相同则这两个电路对端钮f,g等效。从图34（a）中得出 即 从图34（b）中得出若图34中（a）图和（b）图伏安关系相同则两电路对端钮f,g等效。比较（1）式和（2）式得 电源等效变换的条件所以若两种电源的参数满足

24、以上关系，则这两种电源外电路是完全等效的。若互相替换，对外电路不发生影响，因此利用以上电源等效变换条件时，可以方便地把一个参数为Vs和Rs串联的电压源变换成一个参数为Is = Vs/Rs 和 Rs并联的电流源。反之也可以把一个电流源变换成一个等效的电压源。三实验内容及步骤本次实验在实验电路板上进行。实验电路板如图35所示。1、 测试理想电流源的伏安特性（除负载RL = RL+240外的电路即为恒流源）按图3-6（a）所示。图Ee=4V，Ec=15V分别有晶体管稳压电源供给，调节Re（330）电位器使（电流表读数）Ic=10mA，这时保持Re电位器不动而由小到大依次调节RL电位器的阻值，使RL分

25、别为表一的数值（不能在线测电阻值），观察记录电流的计算结果是否变化，并填入表一中。（RL = RL+240） 表一RL（）240300350510570URLIc(mA)= URL2、 实际电流源的伏安特性实验电路如图3-7（a）所示。其等效电路如图3-7（b）所示，其中Ic=10mA， Rm=240，RL用可变电阻箱。（1）、按图3-7（a）接好线路 接线时只须在上面理想电流源基础上，并上一个RS=240的内阻即成为实际电流源。这只需要把实验电路中右上方RL这个330的电位器切除掉。切除的方法是将此电位器逆时针旋到底，使电阻为零就行了。这时电路变成为图3-7（a）所示的电路了。 （2）、保持

26、IC=10mA，改变电阻箱的电阻值使RL分别为表二中的数据 （3）、并依次记录相应的IL值填入表中。表二RL（）02404006008001000IL（MA）测量值IL（MA）计算值误差%3、电源的等效变换根据电源等效变换的规则图37（a）中的电流源可以变换成一电压源。其参数VS=IS RS=2.4V，RS=240如图38所示。调节RL使其分别为表三中列出数据，记录所对应的电流的Il值。比较表格二和表格三的数据可以看出二者对电路RL来说是等效的。表三RL（）02404006008001000IL（MA）测量值计算值误差%四、实验设备晶体管直流稳电压源二台；电流表二只；万用表一只，可变电阻器一个

27、；直流实验板一块。五、实验报告要求。1、根据实验数据，绘制理想电流源，电压源及实际电流源的伏安特性曲线。2、比较两种电源等效变换的结果，并分析产生误差的原因。3、回答问题理想电流源和理想电压源是否能够进行等效变换？为什么？实验四 叠加定理和戴维南定理一、 实验目的1、验证叠加定理、戴维南定理；2、学习几种测量电源内阻及开路电压的方法；3、通过实验证明负载上获得最大功率的条件。二、实验原理与说明1、叠加定理：线性电路中，任一支路的电流，或电压等于电路中每一独立源单独作用时在该支路所产生的电流或电压的代数和。2、戴维南定理：任何一个线性含源二端网络，对外部电路而言，总可以用一个理想电压源和电阻串联

28、的有源支路来代替，如图41所示。其理想电压源的电压等于原网络端口的开路电压Voc，其电阻等于原网络中所有独立电源置零时的等效电阻Ri。注意：应用戴维南定理时，被变换的一端口网络必须是线性的。可以包含独立电源或受控源，但是与外部电路之间除直接联接外，不允许存在任何耦合，例如受控源的耦合或磁的耦合（即互感耦合）等。外部可以是线性，非线性，定常或时变元件，也可以是由它们组合成的网络。3负载获得最大功率的条件：负载电阻获得最大功率的条件是负载电阻RL等于电源的内阻Rs ，满足该条件时，我们说负载电阻与电源内阻相匹配，或称最大功率匹配。即当RL=Rs时，负载上获得的最功率为：三、实验内容及步骤1、叠加定

29、律的验证本实验采用的直流电路实验板，按图4-2接线，V1、V2分别由两台晶体管直流稳压电源供给。K1、K2为两个换路开关。当它们分别合向V1、V2侧时表示电源已接入电路。如果K1、K2合向短路线一侧，则表示电路中的电源已经去掉。测量时先把K1、K2都合向短路一侧，再将稳压V1调至6V，V2调至4V，经教师检查后无误后接通电源。1）、V1=6V单独作用（这时K1合向电源侧，K2合上短路侧）。测量各支路电流I1；I2、I3并记入表4-1中。2）、切除V1电源（K1合向电源侧）接通V2电源（K2合向电源侧）。测量V2=4V单独作用时各支路的电流I1、I2、I3并将测量数据记入表41中。3）、接通V1

30、、V2电源，测量V1V2共同作用下支路的电流I1、I2、I3并将结果记入表4-1中。 双电源共同作用图4-26v电源单独作用4V电源单独作用表4-1I1（mA）I2（mA）I3（mA）测量计算误差测量计算误差测量计算误差V1作用V2作用V1V2作用2、戴维南定理的验证（1）测有源二端网络的伏安特性 实验电路如图43所示，图中RL为可变电阻箱，a，b以左为被测有源二端网络。把电源电压V调至6V，测量电阻箱RL为不同值时通过RL的电流值，数据记入表42中，并计算各种负载下所得的功率。 表42R1（）04005005506008001K1.2K1.5K2K3KIl（MA）P（W）这项实验的目的是为了

31、后面验证代文宁定理和绘制功率曲线P=f（R） RL=IL2R（2）、测量有源二端网络的代文宁等效电路参数。 1）测量a，b两端的开路电压VOC方法一：直接测量法，当有源二端网络的等效内阻RO和电压表的内阻RV相比可以忽略不计时，可以直接用电压表测量开路电压。测量时将a，b两端开路，测量有源二端网络的开路电压VOC的值。方法二：补偿法。由于伏特表有一定的内阻，因此在接入电路测量电压时，会改变被测电路的工作状态，给测量结果带来一定误差，为了消除伏特表内阻对测量精度的影响，可采用补偿法测量电压，其测量电路如图44所示。E为高精度的标准电压源，电流为零。因此当满足条件IG=0时，则其中K=R2/（R1

32、+R2）为电阻箱分压比。在电路平衡时IG=0不消耗被测电路的能量，所以补偿法的精度较高。2）、测量有源二端网络的等效内阻R0方法一：外加电压法把有源二端网络中所有独立电源置零，然后在端口（a、b）外加一给定电压和测量出电流I如图45所示，则 R0=V/I。然而实际的电压源和电流源都具有一定的内阻。它并不能与电源本身分开，因此，在去掉电源的同时，电源的内阻也随之而去掉了不能保留下来，这将影响测量精度。因此这种方法只适用于电压源内阻较小和电流源内阻较大的情况。方法二：二表法用电压表测量含源二端网络ab端的开路电压VOC，用电流表测ab端的短路电流ISC，则R0=VOC/ISC这种方法适用于ab端等

33、效电阻R0较大，而且短路电流不超过额定值的情况下，否则会有损坏电源的危险。方法三：两次电压测量法。测量电路如图46所示。第一次测量ab的开路电压VOC；然后在ab端一已知电阻RL，第二次测量ab端电压V，则ab端等效电阻R为第三种方法克服了第一种和第二种方法的缺点和局限性。在实际测量中常被采用。方法四：采用半偏法，如图47所示利用负载RL等于等效电阻R0时电源平均分配在RL和R0上的规律测量R0，实验中RL采用可变电阻箱。测量时调节电阻箱的电阻值同时观察电压表的读数，当电压表读数为电源电压源的一半时即V=VS/2时，这时电阻箱上的电阻值RL就等于所求的ab两端的等效电阻RO。方法五：实际中常常

34、用电桥可万用表档测无源二端ab等效电阻RO（3）、验证戴维南定理利用上述测得的VOC和RO组成有源二端网络的代文宁等效电路并与负载电阻RL=1k相接。如图48所示，测量流过负载电阻RL=1k的电流I并与表42中相应的电流比较，借以证明戴维南定理的正确性。 （4）、最大功率传输利用表42中数据绘制功率曲线P=f（R），证明最大功率匹配的条件是RL=RO四、实验设备晶体管稳压电源一台，电流表一只，万用表一只，可变电阻箱一只，直流电路板一块。五、注意事项 1、注意电表板性、量程，读数要标明正负号。 2、改接线路时要关掉电源，避免带点接电路。 3、实验中注意避免晶体管稳压电源发生短路。六、实验报告要求

35、 1、根据实验数据验证迭加定律及代文宁定理。 2、绘制功率传输曲线P=f（R），证明最大功率匹配条件。 3、总结实验收获。结论。七、回答思考题 1、在验证叠加定律时，如果电源内阻不能忽略，实验改如何进行？ 2、叠加定律及戴维南定理的使用条件是什么？ 实验五 简单RC电路的瞬态过程一、实验目的1、观察RC电路的过度过程，研究元件参数对瞬态过程的影响。2、学习使用函数信号发生器和普通示波器。二、实验说明当RC电路在阶跃信号作用下，电容充电，其电压按指数规律变化；VC（t）=V（1-e-t/）当电路达到稳态后，撤去电源，电容放电，其电压按指数规律衰减即VC（t）=Ve-t/其中=RC为电路时间常数。

36、值大小决定过度过程的速度，通常认为大于5的时间过渡过程基本结束，电路进入稳定。由于电路的时间常数值一般都很小（毫秒或微妙），电路很快达到稳态，一般仪表来不及反映，因此无法观察电压变化规律。而示波器可以观察到周期性变化的电压波形，因此只要使过渡过程按一定周期重复出现，在示波器可以观察到过度过程的波形，本实验就是采用脉冲信号发生器产生一定频率的方波作为输入信号，在方波作用期间，相当于接通直流电源，加入了阶跃信号，电容充电，在无方波期间，相当于电源被短接，电容放电，方波按一定周期重复出现。电容就不断的充电和放电，从示波器上就可以观察到电容充电、放电的波形。三、实验内容和步骤1、练习用示波器观察脉冲发

37、生器产生的各种频率，不同脉宽，不同幅度的波形。最后把信号发生器的输出信号频率调至1KHZ左右，脉宽置于300S档上，细调旋纽、幅度旋纽均置于适中的位置，调节示波器相应旋钮，直到从示波器上观察到稳定的波形为止。记录波形占的格数。其后示波器的扫描周期。Y增幅不再变动，以便比较。2、把信号发生器输出的脉冲信号.接入电路。按图8-1接线，分别从示波器上观察C=0，C=0.001F，C=0.003F，C=0.03F，C=0.33F时Vc波形,并作记录.3、 加大脉冲幅度,其余不变,重复2的内容,并作记录.4、 按图8-2接线观察UR的波形.(1) 观察记录当R=5k,电容分别为C=0.003F,0.03

38、F,0.33F时的波形.(2) 观察并记录当C=0.003F,0.03F,0.33F时改变电阻使R=510,2K,5.1K时的波形.四、仪器设备1、函数信号发生器一台;2、双踪示波器一台;3、动态电路板一块;五、注意事项1、要爱护仪器设备，轻轻转动旋钮，勿用力过猛。2、要在教师指导下使用仪器设备。六、实验报告1、根据实验结果，小结影响电路过度过程速度的因素。2、分别画出当输出信号取自电容和输出信号取自电阻时的波形。实验六 一阶、二阶电路的正弦响应一、 实验目的研究一阶，二阶电路正弦响应的基本规律以及输入情况，电路参数对响应的影响，特别是研究在稳定状态下，工作频率对于响应的幅度和相位的影响。二、

39、实验原理与说明1、有关一阶，二阶电路正弦响应的基本规律和基本分析方法请参阅教材电路分析基础下册第十章的相应内容。2、在正弦响应稳定的情况下，本实验所测一阶和二阶电路的激励与响应的关系如下：（1）一阶电路（如图9-1）的稳态响应。设正弦激励即列节点方程输出输出的幅值：相位：输出和输入波形的相位差（2）二阶电路的正弦稳态响应电路如图9-2所示。图中：r=10，为电感线圈自身的电阻，若忽略电感线圈的电阻，r=10,列节点方程：解得 输出V2和输入V1的相位差为（3）用示波器测量相位差的方法： 用示波器测量两个正弦信号的相位差，方法很多。单线示波器常用李沙育图形法。双线示波器常用位移法来测量相位差。

40、本实验用双踪示波器，采用位移法来测量两个正弦信号的相位差，其测量原理和测量信号周期的原理相同。 例如图9-3所示两个正弦信号的周期相同，相位移为，其周期是从A到B的一段时间。AC是第二个信号落后于第一个信号的时间。两信号的相位差由下式决定U1 U2 O A C B t TU93t即由上式可知，只要在荧光屏上读出AB和AC两段的长度，利用上式计算，便可得到它们之间的乡位差。三、实验内容及步骤1、一阶电路的正弦稳态响应按图91接线，分别在以下条件观测V2记录波形 测量V2m及输入的相位差。（1）、V1m=3V；f=100HZ时观察V2m及（2）、V1m=3V；f=1000HZ时观察V2m及（3）、

41、V1m=3V；f=10KHZ时观察V2m及2、二阶电路的正弦稳态响应按图92接线，分别在以下条件观测V2m及V2和V1的相位差（1）、V1m=3V；f=14KHZ时V2m及（2）、V1m=3V；f=19.5KHZ时V2m及（3）、测谐振频率f。保持V1m=3V，改变f，使=v2-v1=0时记录f=f0时值。这时f0的值即谐振频率并记录此时V2m。四、仪器设备动态电路板一个；函数信号发生器一台；双踪示波器一台。五、注意事项1、为了观察相位差，示波器需要用本实验电路信号的激励信号作为同步信号（示波器外同步）2、如果预计的波形显示不出来，千万不要无目的的乱拨旋钮，要认真分析，有根据地确定调节步骤或请

42、教老师指导。六、实验报告要求1、整理实验结果。2、比较实验中二阶电路的正弦稳态响应的计算与实验数据，分析误差的主要来源。实验七 功率因数的改善一、实验目的1、明确交流电路中各电压，电流之间的相量关系。2、掌握改善功率因数的方法。3、了解日光灯电路工作原理。二、实验原理1、交流电路的功率因数在正弦交流电路中，平均功率P=VICOS，一般说来平均功率P往往不等于视在功率S，只有纯，只有在纯电阻性电路中，平均功率P才与功率S相等。只要电路中有电抗元件存在P总是小于S。有功率P与视在功率S之比就是功率因数，记的Pf即功率因数是电压电流相位差的余弦值，也可视为阻抗角Z余弦值。功率因数的高低，反映了电源容

43、量利用率的大小。从供电系统来看，由公式p=VIcos可见，当功率与电压为一定值时功率因素高，则需要的电流就越少。因此，线路的功率因数高，则既可以提高电流设备的利用率（用较小的电流输送同样的功率）。同时又可以减少线路的能量损失，提高传输效率。因此提高负载端的功率因素成为电力系统的重要课题。在实际电路中，负载大多数是感性的。可以提高功率因数的方法，通常采用电容补偿法，即在感性负载二端，并联补偿电容器。当电容器的电容量C选择适合时，可将功率因数提高到=1。2、日光灯电路日光灯电路由灯管、镇流器、启辉器组成。它可以视为RL串联电路，属感性。如图11-1所示，它的功率因数只有0.4左右。此时功率因数角较

44、大，为了提高日光灯电路的功率因数，可在a,b两端并联电容。当并联电容后对于感性负载来说（即R，L串联电路）所加电压和负载参数均未改变。即并联电容并没有改变原电路的工作情况。但是并联电容器后由于Ic的出现电路的总电流I（即电源向外输送的电流）减小了，见图11-2。I2=IC1I=I1+IC1+IC2+IC3I=I1+IC1+IC2 I2=IC1+IC2+IC3I2=IC1+IC2I=I1+IC1I=I1112由上述分析，并联电容前后，电源向外供出的功率未变化，但是总电流却因并联电容器而减小。这就是并联电容使其功率因素得到改善的好处。日光灯电路中灯管、镇流器、启辉器的功能如下灯管：在玻璃管内壁涂上

45、荧夹粉，管内充以氩气和少量的汞。灯管两端各装有灯丝，它需要一瞬时高压帮助起燃。在正常工作时灯管两端电压较低需要一个限流元件（镇流器与它串联才能接于220V电源上正常工作，在实验电路中灯管相当于图11-1中电阻R。镇流器：为铁芯电感线圈，其作用是，在灯管起燃瞬间产生一高电压帮助灯管起燃，而在正常工作时，起降压限流作用，在电路图11-1中相当于有电阻r的感抗元件L。启辉器：它是由一个充气二极管和一个电容组成，在充有氖气的玻璃泡内装有两个电极。一为固定电极，一为双金属片制成“”形的可动电极。当两极加以一定的高压时，则氖气电离形成气体导电同时伴有热量产生，便双金属片受热膨胀而与固定电极接通使灯管的灯丝

46、加热。双金属片冷却，当冷却到一定程度时，双金属片恢复原来状态使两极分开，因此启辉器在电路相当于一个自动开关。日光灯的起辉器过程如下：见图11-3当220V的电压通过调压器加入日光灯电路时，由于这时日光灯管未起燃而不能导电。电源电压通过镇流器。灯管的灯丝施加于起辉器两极上，起辉器两极气体电离，并产生热量使双金属片受热膨胀与固定电极接触。这时由于两极间接触不再产生热量，双金属片冷却复员使电路突然断开。由于电路中电流的突然消失，镇流器产生一较高的自感电势经回路施加于灯管两端与电源电压相加产生一个高压使管内气体加速电离，离子碰撞荧光物质使灯管发光。这时电源通过镇流器的工作绕组1，2端和灯管构成回路进入

47、工作状态。日光灯正常工作时，灯管两电压较低使起辉器不再动作。 三、实验内容和步骤 实验电路板如图11-3所示1、 了解日光灯设备的各部件，熟悉实验电路板。2、 电容C先不接入电路，测量日光灯的工作电压，并记录在表11-1中。表111电源电压灯管电压镇流器电压220V3、测量当电容C为以下数值时，各支路的电流。表112C（µf）0µ1µ2µ3µI（MA）I1（MA）I2（MA）四、实验设备日光灯电路实验灯一个；交流电压表，交流电流表，调压器一台。一、 实验报告1、从测量数据中求出日光灯电阻R，镇流器电阻r，镇流器电感L和全补偿并联电容的数值。2、

48、画出不同电容补偿时电路各支路中间电流的向量图。3、回答下列问题。（1）、在普通日光灯电路中常用电容器提高功率因数，是否并联的电容量愈大，功率因数提高越高呢？ （2）电感性负载提高功率因数为什么一般是采用负载并联电路电容的方法，而不采用串联电容器的方法呢？ （3）电源电压V（所测有效值）是否为日光灯两端电压有效值和镇流器两端电压有效值代数和？它们是否有着直角三角形的相量关系？并画出V，VR，VL之间关系的相量图。实验八 三相交流电路一、实验目的1、掌握三相电路中负载星形和三角形连接的正确方法；2、验证三相电路中电压和电流的线值与相值的关系；3、了解不对称负载作星形联结时中线的作用。二、实验原理与

49、说明三相电路中的电源和负载有对称和不对称这二种情况。本试验研究三相电源对称，而负载对称和不对称时作星形联结时的电路工作情况。1、三相电流三相电源有“三相380V”电源和“三相220V”电源之分。所谓“三相380V电源”是指线电压有效值为380的三相电源而“三相220V电源”是指线电压有效值为220V。如果三相四线制中，三相380V电源是指线电压为380V，而相电压为220V。若三相220V电源线电压为220V，相电压为127V。2、三相负载三相电路中负载的联结方式有星形联结和三角形联结。星形联接时根据需要可以采用三相三线制或三相四线制供电，而三角形联接时只能用三相三线制供电。（1）、负载作Y形

50、联接负载做星形联接时，其联接方式如图121各相电流 （a）对称负载作Y形联接图121是负载作星联接的情况，当线路阻抗忽略不计时，负载的线电压等于电源线电压，若负载对称则负载中性点O和电源中性点O之间的电压VOO=0，其中电压相量图如图122所示。此时负载的乡电压对称，相电流也对称，所以对称负载有无中线都能满足以下关系V线=V相，I线=I相，若接中线，不管中线有无阻抗都因VOO=0而使中线电流I0=0，因此对称负载作星形联接时，即可采用三相四线制也可以采用三相制两种供制对于对称负载的工作情况无影响。（b）不对称负载作Y形联接若三相不对称负载且无中线（即采用三相三线制的星形联接），这时负载的中性点O和电源中性点O不重合，即中性点发生位移，则VOO0，其中电压相量如图123所示。VABCCB BvcaA AVbcOOCVCAVABA AO OVBCBBVAOVCOC这时负载线电压虽然等于电流的线电压，但由于负载阻抗不对称，各相电压按其阻抗不同而重新分配，不再具有对称性，各相电压也不再满足V线=U相的关系。由于不对称负载采用三相三线制的Y 形联接使负载相电压不对称。因而在负载不对称情况下要使各相负载都正常工作，必须接上中线（即采用三相四线制供电）。因为接上中线后，若忽略阻抗，则VOO=0，这时负载各相电压才等于电源的相电压而保持对称。但必须注意：虽然接上中线后各负载的相电压相互对称了，但