[工学]电路与电工基础实验手册

1、电路与电工基础实验册 电路与电工基础实验手册班级：_ 姓名：_ 学号：_杭州科技职业技术学院信息电子系目 录学生实验规则 2电工学实验的目的和方法及注意事项3实验一基本电工仪表的使用及测量误差的计算4实验二电路元件伏安特性的测绘8实验三基尔霍夫定律的验证12实验四叠加原理的验证14实验五戴维南定理16实验六rc一阶电路的响应测试 20实验七二阶动态电路响应的研究23实验八电路状态轨迹的观测实验25实验九r、l、c元件阻抗特性的测定 27实验十正弦稳态交流电路相量的研究30实验十一三相交流电路电压、电流测量34实验十二三相电路功率的测量37实验十三单相铁心变压器特性的测试40实验十四三相异步电动

2、机的单向旋转与点动控制 43实验十五三相异步电动机的正、反转控制电路 45附录：mf500型万用表使用说明48学生实验规则1实验前必须做好实验预习，理解实验目的和要求，熟悉实验步骤和操作要领，做到有准备地进行实验。 2进入实验室，必须保持安静，按指定位置坐好，不高声讲话，不随便走动。3实验开始前，应先检查实验用品是否齐全，仪器、设备规格是否符合要求。4实验时，要听从实验教师的指导，要按实验规定认真操作，仔细观察实验现象，如实地做好记录。发观实验现象和结果跟课本上有出入时，要分析原因，提出自己的见解。5实验时要注意安全。特别是强电实验，必须严格遵守安全程序操作，防止发生意外事故。6爱护实验仪器设

3、备，不准动用与本实验无关的其他仪器设备。实验过程中如有仪器设备损坏，应进行登记和说明情况，根据损坏原因和损坏情况，决定是否赔偿或部分赔偿。7实验完毕，整理好实验用品，根据实验原始记录，认真做好实验报告，经教师同意后才能离开实验室。电路与电工基础实验的目的和方法及注意事项 一、电路与电工基础实验的目的 电路与电工基础实验是电路与电工基础教学中进行实验技能基本训练的实践性教学环节，是电路与电工基础课程的重要组成部分，其目的在于通过实验教学，把实验中得到的感性知识与课堂上所学到的理论知识有机地结合起来，使能进一步巩固和加深理论知识；培养和提高运用理论知识分析解决实际问题的能力。实验教学的具体要求是：

4、 1、配合课堂教学内容，验证巩固和加深理解所学的理论知识。 2、进行实验技能的基本训练，使能正确使用和操作常用的电工仪表及设备，掌握一般电工测量技术，为今后使用精密仪器设备进行复杂的科研实验和生产劳动打下基础。 3、学会处理实验数据，分析实验结果，写好实验报告。 4、培养严谨的、实事求是的科学态度和严肃认真的工作作风。遵守操作规程，注意安全用电和节约用电。 二、实验前的准备工作 1、认真预习实验指导书及教材中的有关内容，充分了解本次实验的目的、原理、步骤和仪器的使用方法。并将实验数据和结果填写在实验报告中。 2、进人实验室后，应按组号定位，不得在实验室中游走，要熟悉zh-12型通用电工实验台的

5、结构及电源配备情况，选中本次实验所用的电源，搞清接通电源时各开关动作顺序。按指导书所列仪器清单，挑选所用实验电路板及测量仪表单元板并将它们安放在实验框架便于接线的位置上，检查所用其他仪器设备是否齐全和符合实验要求。不得乱动与本实验无关的其他仪器设备。三、注意事项 1、使用时，手要干燥、干净，“通用电路板” 与“元器件插座”表面禁用锋利的东西刮。 2、做强电实验时，必须先插好图，后接通电源，认清零线、地线、相线。严禁用手或导电位在带强电的器件上相碰，违章操作触电责任自负。 3、每次使用完毕后必须关断电源总开关(手柄向下拨)，垂直拨下全部插座，按元器件的型号参数插到相对应的储存板上，以免损坏。4、

6、学生实验桌上虽有多级保护装置。但在操作过程中不允许短路各输出电源。5、 电动机在工作时，严禁用手碰前端及后端风页。6、电路实验完毕应关断电源，拔下全部插座，按元器件的型号参数插到相对应的储存板上，教师过目后才能离开。 实验一基本电工仪表的使用及测量误差的计算一、实验目的 1. 熟悉实验台上各类电源及各类测量仪表的布局和使用方法。 2. 掌握指针式电压表、电流表内阻的测量方法。3. 熟悉电工仪表测量误差的计算方法。二、原理说明 _1. 为了准确地测量电路中实际的电压和电流，必须保证仪表接入电路后不会改变被测电路的工作状态。这就要求电压表的内阻为无穷大；电流表的内阻为零。而实际使用的指针式电工仪表

7、都不能满足上述要求。因此，当测量仪表一旦接入电路，就会改变电路原有的工作状态，这就导致仪表的读数值与电路原有的实际值之间出现误差。误差的大小与仪表本身内阻的大小密切相关。只要测出仪表的内阻，即可计算出由其产生的测量误差。以下介绍几种测量指针式仪表内阻的方法。2. 用“分流法”测量电流表的内阻如图1-1所示。a为被测内阻(ra)的直流电流表。测量时先断开开关s，调节直流电流源的输出电流i使a表指针满偏转。然后合上开关s，并保持i值不变，调节电阻箱rb的阻值，使电流表的指针指在1/2_满偏转位置，此时有 iaisi/2 可调直流电流源 rarbr1 图 1-1 r1为固定电阻器之值，rb可由电阻箱

8、的刻度盘上读得。 3. 用“分压法”测量电压表的内阻。如图1-2所示。 v为被测内阻(rv)的直流电压表。测量时先将开关s闭合，调节直流稳压电源的输出电压，使电压表v的指针为满偏转。然后断开开关s，调节rb使电压表v的指示值减半。此时有： 可调直流稳压源rvrbr1 图 1-2电压表的灵敏度为： srv/u (/v) 。式中u为电压表满偏时的电压值。 4. 仪表内阻引起的测量误差（通常称之为方 法误差， 而仪表本身结构引起的误差称为仪表基 本误差）的计算。以图1-3所示电路为例，r1上的电压为 r1 1ur1 u，若r1r2，则 ur1 u。 r1r2 2现用一内阻为rv的电压表来测量ur1值

9、，当 图 1-3rvr1rv与r1并联后，rab，以此来替代rvr1rvr1 rvr1上式中的r1，则得u'r1 u rvr1 r2 rvr1 rvr1 rvr1 r1绝对误差为uu'r1ur1u( ) rvr1 r1r2 r2 rvr1 r2 1r2u化简后得 u rv(r2 12r1r2r2 2)r1r2(r1r2) u若 r1r2rv，则得u 6 u'r1ur1 -u/6相对误差 u×100×10033.3% ur1 u/2由此可见，当电压表的内阻与被则电路的电阻相近时，测量的误差是非常大的。三、实验设备序号名称型号与规格数量备注1可调直流稳压

10、电源030v12可调直流恒流源0500ma13指针式万用表mf-500或其他1自备4元件箱1ke-11四、实验内容1. 根据“分流法”原理测定指针式万用表（mf-47型或其他型号）直流毫安0.5ma和5ma档量限的内阻。线路如图1-1所示。被测电流表量限s断开时表读数（ma）s闭合时表读数（ma）rb（）r1（）计算内阻ra（）0.5 ma5 ma2. 根据“分压法”原理按图1-2接线，测定指针式万用表直流电压2.5v和10v档量限的内阻。被测电压表量 限s闭合时表读数（v）s断开时表读数（v）rb(k)r1(k)计算内阻rv（k）s(/v)2.5v10v3. 用指针式万用表直流电压10v档量

11、限测量图1-3电路中r1上的电压ur1之值，并计算测量的绝对误差与相对误差。ur2r1r10v(k)计算值ur1（v）实测值ur1(v)绝对误差(v)相对误差%10v100300五、实验注意事项1. 在电源开关前，应将两路直流隐压电源的输出调节旋钮调至最小（逆时针旋到厎），并将恒流源的输出粗调旋钮拨到2ma档，输出细调旋钮应调至最小。接通电源后，再根据实验需要缓慢调节。2. 当恒流源输出端接有负载时，如果需要将其粗调旋钮由低档位向高档位切换，必须先将其细调旋钮调至最小。否则输出电流会突增，可能会损坏外接器件。 3. 电压表应与被测电路并接，电流表应与被测电路串接， 并且都要注意正、负极性与量程

12、的合理选择。4. 实验内容1、2中，r1与rb并联，可使阻值调节比单只电阻容易。r1的取值应与rb相近。5. 本实验仅测试指针式仪表的内阻。由于所选指针表的型号不同，实验中所列的电流、电压量程及选用的rb、r1等均会不同。实验时应按选定的表型自行确定。六、思考题1. 根据实验内容1和2，若已求出0.5ma档和2.5v档的内阻，可否直接计算得出5ma档和10v档的内阻？2. 用量程为10a的电流表测实际值为8a的电流时，实际读数为8.1a，求测量的绝对误差和相对误差。3.如图1-4（a）、(b)为伏安法测量电阻的两种电路，被测电阻的实际阻值为rx,电压表的内阻为rv , 电流表的内阻为ra ,

13、求两种电路测量电阻rx的相对误差。（a） 图1-4 (b)七、实验报告1. 列表记录实验数据，并计算各被测仪表的内阻值。2. 分析实验结果，总结应用场合。3. 对思考题的计算。2. 实验的收获与体会。八、实验分数实验表现成绩 实验报告成绩 总评成绩评分教师： 实验二电路元件伏安特性的测绘一、实验目的1. 学会识别常用电路元件的方法。 2. 掌握线性电阻、非线性电阻元件伏安特性的测绘。 3. 掌握实验台上直流电工仪表和设备的使用方法。二、原理说明任何一个二端元件的特性可用该元件上的端电压u 与通过该元件的电流i之间的函数关系if(u)来表示，即用i-u 平面上的一条曲线来表征，这条曲线称为该元件

14、的伏安特性曲线。1. 线性电阻器的伏安特性曲线是一条通过坐标原点的直线，如图1-5中a所示，该直线的斜率等于该电阻器的电阻值。 图1-52. 一般的半导体二极管是一个非线性电阻元件，其伏安特性如图1-5中 c所示。正向压降很小（一般的锗管约为0.20.3v，硅管约为0.50.7v），正向电流随正向压降的升高而急骤上升，而反向电压从零一直增加到十多至几十伏时，其反向电流增加很小，粗略地可视为零。可见，二极管具有单向导电性，但反向电压加得过高，超过管子的极限值，则会导致管子击穿损坏。3. 稳压二极管是一种特殊的半导体二极管，其正向特性与普通二极管类似，但其反向特性较特别，如图1-5中d所示。在反向

15、电压开始增加时，其反向电流几乎为零，但当电压增加到某一数值时（称为管子的稳压值，有各种不同稳压值的稳压管）电流将突然增加，以后它的端电压将基本维持恒定，当外加的反向电压继续升高时其端电压仅有少量增加。注意：流过二极管或稳压二极管的电流不能超过管子的极限值，否则管子会被烧坏。三、实验设备序号名 称型号与规格数量备注1可调直流稳压电源030v12万用表fm-500或其他1自备3直流数字毫安表02000ma14直流数字电压表0200v15二极管in40071ke-116稳压管2cw511ke-117线性电阻器200，1k/2w1ke-11四、实验内容1. 测定线性电阻器的伏安特性按图1-6接线，调节

16、稳压电源的输出电压u，从0 伏开始缓慢地增加，一直到10v左右，记下相应的电压表和电流表的读数ur、i。图 1-6 图 1-7ur（v）i（ma）2. 测定半导体二极管in4007的伏安特性按图1-7接线，r为限流电阻。测二极管的正向特性时，其正向电流不得超过35ma，二极管d的正向施压ud+可在00.75v之间取值。在0.50.75v之间应多取几个测量点。测反向特性时，只需将图1-7 中的二极管d反接，且其反向施压ud可达30v左右。正向特性实验数据ud+ (v)i（ma）反向特性实验数据ud(v)i（ma） 3. 测定稳压二极管的伏安特性将图1-7中的二极管in4007换成稳压二极管2cw

17、51，重复实验内容3测量。其正反向电流不能超过±20ma。uz+（v）i（ma）uz （v）i（ma）五、实验注意事项1. 测二极管正向特性时，稳压电源输出应由小至大逐渐增加， 应时刻注意电流表读数不得超过35ma。2. 进行不同实验时，应先估算电压和电流值，合理选择仪表的量程，勿使仪表超量程，仪表的极性亦不可接错。六、思考题1. 线性电阻与非线性电阻的概念是什么？ 电阻器与二极管的伏安特性有何区别？2. 设某器件伏安特性曲线的函数式为if(u)，试问在逐点绘制曲线时，其坐标变量应如何放置？3. 稳压二极管与普通二极管有何区别，其用途如何？4. 在图1-7中，设u=2v，ud+=0.

18、7v，则毫安表读数为多少？七、实验报告1. 根据各实验数据， 分别在方格纸上绘制出光滑的伏安特性曲线。（其中二极管和稳压管的正、反向特性均要求画在同一张图中，正、反向电压可取为不同的比例尺）。2. 根据实验结果，总结、归纳被测各元件的特性。3. 必要的误差分析。七、实验分数实验表现成绩 实验报告成绩 总评成绩评分教师： 实验三基尔霍夫定律的验证一、实验目的1. 验证基尔霍夫定律的正确性，加深对基尔霍夫定律的理解。2. 学会用电流插头、插座测量各支路电流。二、原理说明基尔霍夫定律是电路的基本定律。测量某电路的各支路电流及每个元件两端的电压，应能分别满足基尔霍夫电流定律（kcl）和电压定律（kvl

19、）。即对电路中的任一个节点而言，应有i0；对任何一个闭合回路而言，应有u0。运用上述定律时必须注意各支路电流或闭合回路的正方向，此方向可预先任意设定。三、实验设备序号名称型号与规格数量备注1直流可调稳压电源030v二路2万 用 表fm-500或其他1自备3直流数字电压表0200v14电位、电压测定实验电路板1ke-12五、实验内容实验线路如下，用ke-12挂箱的“基尔霍夫定律/叠加原理”电路板。图1-81. 实验前先任意设定三条支路电流正方向。如图1-8中的i1、i2、i3的方向已设定。闭合回路的正方向可任意设定。2. 分别将两路直流稳压源接入电路，令u16v，u212v。3. 熟悉电流插头的

20、结构，将电流插头的两端接至数字毫安表的“、”两端。4. 将电流插头分别插入三条支路的三个电流插座中，读出并记录电流值。被测量i1(ma)i2(ma)i3(ma)u1(v)u2(v)ufa(v)uab(v)uad(v)ucd(v)ude(v)计算值测量值相对误差六、实验注意事项1. 同实验四的注意1，但需用到电流插座。2所有需要测量的电压值，均以电压表测量的读数为准。 u1、u2也需测量，不应取电源本身的显示值。3. 防止稳压电源两个输出端碰线短路。4. 用指针式电压表或电流表测量电压或电流时， 如果仪表指针反偏，则必须调换仪表极性，重新测量。此时指针正偏，但读得电压或电流值必须冠以负号。若用数

21、显电压表或电流表测量，则可直接读出电压或电流值。但应注意：所读得的电压或电流值的正确正、负号应根据设定的电流参考方向来判断。七、预习思考题1. 根据图4-1的电路参数，计算出待测的电流i1、i2、i3和各电阻上的电压值，记入表中，以便实验测量时，可正确地选定毫安表和电压表的量程。2. 实验中，若用指针式万用表直流毫安档测各支路电流，在什么情况下可能出现指针反偏，应如何处理？在记录数据时应注意什么？若用直流数字毫安表进行测量时，则会有什么显示呢？八、实验报告1. 根据实验数据，选定节点a，验证kcl的正确性。2. 根据实验数据，选定实验电路中的任一个闭合回路，验证kvl的正确性。3. 将各支路电

22、流和闭合回路的方向重新设定，重复1、2两项验证。4. 误差原因分析。九、实验分数实验表现成绩 实验报告成绩 总评成绩 评分教师： 实验四叠加原理的验证一、实验目的验证线性电路叠加原理的正确性，加深对线性电路的叠加性和齐次性的认识和理解。二、原理说明叠加原理指出：在有多个独立源共同作用下的线性电路中，通过每一个元件的电流或其两端的电压，可以看成是由每一个独立源单独作用时在该元件上所产生的电流或电压的代数和。线性电路的齐次性是指当激励信号（某独立源的值）增加或减小k 倍时，电路的响应（即在电路中各电阻元件上所建立的电流和电压值）也将增加或减小k倍。三、实验设备序号名 称型号与规格数量备 注1可调直

23、流稳压电源030v 双路2直流数字电压表0200v13直流数字毫安表02000mv14叠加原理实验电路板1ke-12四、实验内容实验线路如图1-9所示，用ke-12挂箱的“基尔夫定律/叠加原理”电路板。图 1-91. 将两路稳压源的输出分别调节为12v和6v，接入u1和u2处。开关k3投向r5侧。2. 令u1电源单独作用（将开关k1投向u1侧，开关k2投向短路侧）。用直流数字电压表和直流数字毫安表（接电流插头）测量各支路电流及各电阻元件两端的电压，记录之。测量项目实验内容u1 (v)u2(v)i1(ma)i2(ma)i3(ma)uab(v)ucd(v)uad(v)ude(v)ufa(v)u1单

24、独作用u2单独作用u1、u2共同作用3. 令u2电源单独作用（将开关k1投向短路侧，开关k2投向u2侧），重复实验步骤2的测量，记录之。4. 令u1和u2共同作用（开关k1和k2分别投向u1和u2侧）， 重复上述的测量，并记录之。5. 将u2的数值调至12v，重复上述第3项的测量，记录之。6. 将r5（330）换成二极管 1n4007（即将开关k3投向二极管in4007侧），重复15的测量过程，记录之。7. 任意按下某个故障设置按键，重复实验内容4的测量和记录，再根据测量结果判断出故障的性质。测量项目实验内容u1(v)u2(v)i1(ma)i2(ma)i3(ma)uab(v)ucd(v)uad

25、(v)ude(v)ufa(v)u1单独作用u2单独作用u1、u2共同作用五、实验注意事项1. 用电流插头测量各支路电流时，或者用电压表测量电压降时，应注意仪表的极性，正确判断测得值的、号后，记入数据表格。2. 注意仪表量程的及时更换。六、预习思考题1. 在叠加原理实验中，要令u1、u2分别单独作用，应如何操作？可否直接将不作用的电源（u1或u2）短接置零？2. 实验电路中，若有一个电阻器改为二极管， 试问叠加原理的迭加性与齐次性还成立吗？为什么？七、实验报告1. 根据实验数据验证线性电路的叠加性与齐次性。2. 各电阻器所消耗的功率能否用叠加原理计算得出？ 试用上述实验数据，进行计算并作结论。3

26、. 对实验步骤6进行分析，你能得出什么样的结论？八、实验分数实验表现成绩 实验报告成绩 总评成绩 评分教师： 实验五戴维南定理一、实验目的1. 验证戴维南定理和诺顿定理的正确性，加深对该定理的理解。 2. 掌握测量有源二端网络等效参数的一般方法。二、原理说明1. 任何一个线性含源网络，如果仅研究其中一条支路的电压和电流，则可将电路的其余部分看作是一个有源二端网络（或称为含源一端口网络）。戴维南定理指出：任何一个线性有源网络，总可以用一个电压源与一个电阻的串联来等效代替，此电压源的电动势us等于这个有源二端网络的开路电压uoc， 其等效内阻r0等于该网络中所有独立源均置零（理想电压源视为短接，理

27、想电流源视为开路）时的等效电阻。诺顿定理指出：任何一个线性有源网络，总可以用一个电流源与一个电阻的并联组合来等效代替，此电流源的电流is等于这个有源二端网络的短路电流isc，其等效内阻r0定义同戴维南定理。uoc和r0或者isc和r0称为有源二端网络的等效参数。 2. 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在有源二端网络输出端开路时，用电压表直接测其输出端的开路电压uoc，然后再将其输出端短路，用电流表测其短路电流isc，则等效内阻为 uoc r0 isc如果二端网络的内阻很小，若将其输出端口短路则易损坏其内部元件，因此不宜用此法。 (2) 伏安法测r0 用电压表、

28、电流表测出有源二端网 图1-10络的外特性曲线，如图1-10所示。 根据外特性曲线求出斜率tg，则内阻u uoc r0tg 。 i isc也可以先测量开路电压uoc，再测量电流为额定值in时的输出 图1-11uocun 端电压值un，则内阻为 r0 。 in (3) 半电压法测r0 如图1-11所示，当负载电压为被测网络开路电压的一半时，负载电阻（由电阻箱的读数 确定）即为被测有源二端网络的等效内阻值。(4) 零示法测uoc 图1-12在测量具有高内阻有源二端网络的开路电压时，用电压表直接测量会造成较大的误差。为了消除电压表内阻的影响，往往采用零示测量法，如图1-12所示.。零示法测量原理是用

29、一低内阻的稳压电源与被测有源二端网络进行比 较，当稳压电源的输出电压与有源二端网络的开路电压相等时，电压表的读数将为“0”。然后将电路断开，测量此时稳压电源的输出电压， 即为被测有源二端网络的开路电压。三、实验设备序号名 称型号与规格数量备注1可调直流稳压电源030v12可调直流恒流源0500ma13直流数字电压表0200v14直流数字毫安表02000ma15万用表fm-500或其他1自备6元件箱1ke-117戴维南定理实验电路板1ke-12四、实验内容被测有源二端网络如图8-4(a)。 (a) 图1-13 (b)uoc(v)isc(ma)r0=uoc/isc()1. 用开路电压、短路电流法测

30、定戴维南等效电路的uoc、r0和诺顿等效电路的isc、r0。按图1-13(a)接入稳压电源us=12v和恒流源is=10ma，不接入rl。测出uoc和isc,并计算出r0。 2. 负载实验按图1-13(a)接入rl。改变rl阻值，测量有源二端网络的外特性曲线。u（v）i（ma）3. 验证戴维南定理：从电阻箱上取得按步骤“1”所得的等效电阻r0之值， 然后令其与直流稳压电源（调到步骤“1”时所测得的开路电压uoc之值）相串联，如图8-4(b)所示，仿照步骤“2”测其外特性，对戴氏定理进行验证。 u（v）i（ma）4. 验证诺顿定理：从电阻箱上取得按步骤“1”所得的等效电阻r0之值， 然后令其与直

31、流恒流源（调到步骤“1”时所测得的短路电流isc之值）相并联，如图8-5所示，仿照步骤“2“测其外特性，对诺顿定理进行验证。 u（v）i（ma）5. 有源二端网络等效电阻（又称入端电阻）的直接测量法。见图1-14（a）。将被测有源网络内的所有独立源置零（将电流源is断开，去掉电压源us，并在原电压源所接的两点用一根短路导线相连），然后用伏安法或者直接用万用表的欧姆档去测定负载rl开路时a、b点间的电阻，此即为被测网络的等效内阻r0，或称网络的入端电阻ri 。 图1-15用半电压法和零示法测量被测网络的等效内阻r0及其开路电压uoc。线路及数据表格自拟。五、实验注意事项1. 测量时应注意电流表量

32、程的更换。2. 步骤“5”中，电压源置零时不可将稳压源短接。3. 用万用表直接测r0时，网络内的独立源必须先置零，以免损坏万用表。其次，欧姆档必须经调零后再进行测量。 4. 用零示法测量uoc时，应先将稳压电源的输出调至接近于uoc，再按图8-3测量。5. 改接线路时，要关掉电源。六、预习思考题1在求戴维南或诺顿等效电路时，作短路试验，测isc的条件是什么？在本实验中可否直接作负载短路实验？请实验前对线路1-14(a)预先作好计算，以便调整实验线路及测量时可准确地选取电表的量程。2. 说明测有源二端网络开路电压及等效内阻的几种方法，并比较其优缺点。七、实验报告1. 根据步骤2、3、4，分别绘出

33、曲线，验证戴维南定理和诺顿定理的正确性， 并分析产生误差的原因。2. 根据步骤1、5、6的几种方法测得的uoc与r0与预习时电路计算的结果作比较，你能得出什么结论。3. 归纳、总结实验结果。八、实验分数实验表现成绩 实验报告成绩 总评成绩 评分教师： 实验六rc一阶电路的响应测试一、实验目的 1. 测定rc一阶电路的零输入响应、零状态响应及完全响应。 2. 学习电路时间常数的测量方法。 3. 掌握有关微分电路和积分电路的概念。 4. 进一步学会用示波器观测波形。二、原理说明1. 动态网络的过渡过程是十分短暂的单次变化过程。要用普通示波器观察过渡过程和测量有关的参数，就必须使这种单次变化的过程重

34、复出现。为此，我们利用信号发生器输出的方波来模拟阶跃激励信号，即利用方波输出的上升沿作为零状态响应的正阶跃激励信号；利用方波的下降沿作为零输入响应的负阶跃激励信号。只要选择方波的重复周期远大于电路的时间常数，那么电路在这样的方波序列脉冲信号的激励下，它的响应就和直流电接通与断开的过渡过程是基本相同的。2. 图1-17（b）所示的 rc 一阶电路的零输入响应和零状态响应分别按指数规律衰减和增长，其变化的快慢决定于电路的时间常数。3. 时间常数的测定方法: 用示波器测量零输入响应的波形如图1-17(a)所示。 根据一阶微分方程的求解得知ucume-t/rcume-t/。当t时，uc()0.368u

35、m。此时所对应的时间就等于。亦可用零状态响应波形增加到0.632um所对应的时间测得，如图12-1(c)所示。 (a) 零输入响应 (b) rc一阶电路 (c) 零状态响应图 1-174. 微分电路和积分电路是rc一阶电路中较典型的电路， 它对电路元件参数和输入信号的周期有着特定的要求。一个简单的 rc串联电路， 在方波序列脉冲的重复激励下， 当满足rc<<时（t为方波脉冲的重复周期），且由r两端的电压作为响应输出，则该电路就是一个微分电路。因为此时电路的输出信号电压与输入信号电压的微分成正比。如图1-18(a)所示。利用微分电路可以将方波转变成尖脉冲。(a) 微分电路 (b) 积

36、分电路 图1-18若将图1-18(a)中的r与c位置调换一下，如图1-18(b)所示，由 c两端的电压作为响应输出，且当电路的参数满足rc>>，则该rc电路称为积分电路。因为此时电路的输出信号电压与输入信号电压的积分成正比。利用积分电路可以将方波转变成三角波。微分电路和积分电路的输入、输出关系如图1-19所示从输入输出波形来看，上述两个电路均起着波形变换的作用，请在实验过程仔细观察与记录。 图1-19三、实验设备序号名 称型号与规格数量备注1信号源12双踪示波器1自备3元件箱1ke-11四、实验内容1. 从电路板上选r1k，c0.01f组成如图1-17(b)所示的rc充放电电路。u

37、i为函数信号发生器输出的um3vp-p、f1khz的方波电压信号，并通过两根同轴电缆线，将激励源ui和响应uc的信号分别连至示波器的两个输入口ya和yb。这时可在示波器的屏幕上观察到激励与响应的变化规律，测算时间常数，并用方格纸按1:1 的比例描绘波形。少量地改变电容值或电阻值，定性地观察对响应的影响，记录观察到的现象。2. 令r1k，c0.1f，观察并描绘响应的波形，继续增大c 之值，定性地观察对响应的影响。3. 令c0.01f，r100，组成如图1-18(a)所示的微分电路。在同样的方波激励信号（um3vp-p，f1khz）作用下，观测并描绘激励与响应的波形。五、实验注意事项1. 调节电子

38、仪器各旋钮时，动作不要过快、过猛。实验前，需熟读双踪示波器的使用说明 书。观察双踪时，要特别注意相应开关、旋钮的操作与调节。 2. 信号源的接地端与示波器的接地端要连在一起（称共地）， 以防外界干扰而影响测量的准确性。3. 示波器的辉度不应过亮，尤其是光点长期停留在荧光屏上不动时，应将辉度调暗，以延长示波管的使用寿命。六、预习思考题1. 什么样的电信号可作为rc一阶电路零输入响应、 零状态响应和完全响应的激励源？2. 已知rc一阶电路r1k，c0.1f，试计算时间常数，并根据值的物理意义，拟定测量的方案。3. 何谓积分电路和微分电路，它们必须具备什么条件？ 它们在方波序列脉冲的激励下，其输出信

39、号波形的变化规律如何？这两种电路有何功用？4. 预习要求：熟读仪器使用说明，回答上述问题，准备方格纸。七、实验报告1. 根据实验观测结果，在方格纸上绘出rc一阶电路充放电时uc的变化曲线，由曲线测得值，并与参数值的计算结果作比较，分析误差原因。3. 根据实验观测结果，归纳、总结积分电路和微分电路的形成条件，阐明波形变换的特征。八、实验分数实验表现成绩 实验报告成绩 总评成绩 评分教师： 实验七 二阶动态电路响应的研究一、实验目的1. 测试二阶动态电路的零状态响应和零输入响应， 了解电路元件参数对响应的影响。2. 观察、分析二阶电路响应的三种状态轨迹及其特点， 以加深对二阶电路响应的认识与理解。

40、二、原理说明一个二阶电路在方波正、负阶跃信号的激励下，可获得零状态与零输入响应，其响应的变化轨迹决定于电路的固有频率。当调节电路的元件参数值，使电路的固有频率分别为负实数、共轭复数及虚数时，可获得单调地衰减、衰减振荡和等幅振荡的响应。在实验中可获得过阻尼，欠阻尼和临界阻尼这三种响应图形。简单而典型的二阶电路是一个rlc串联电路和gcl并联电路，这二者之间存在着对偶关系。本实验仅对gcl并联电路进行研究。三、实验设备序号名 称型号与规格数量备注1函数信号发生器12双踪示波器1自备3元件箱1ke-11 四、实验内容利用动态电路板中的元件与开关的配合作用，组成如图1-20所示的gcl并联电路。令r1

41、1k，l5mh，c0.01f，r2为10k可调电阻。令脉冲信号发生器的输出为um1.5v，f1khz的方波脉冲， 通过同轴电缆接至图中的激励端，同时用同轴电缆将激励端和响应输出接至双踪示波器的ya和yb 两个输入口。 图 1-201. 调节可变电阻器r2之值， 观察二阶电路的零输入响应和零状态响应由过阻尼过渡到临界阻尼，最后过渡到欠阻尼的变化过渡过程，分别定性地描绘、记录响应的典型变化波形。2. 调节r2使示波器荧光屏上呈现稳定的欠阻尼响应波形， 定量测定此时电路的衰减常数和振荡频率d。4. 改变一组电路参数，如增、减l或c之值，重复步骤2的测量，并作记录。随后仔细观察，改变电路参数时，d与的变化趋势，记录之。 电路参数实验次数元 作 参 数测量值r1r2lc11k调至某一次欠阻尼状态5mh0.01f21k5mh0.1f39.9k5mh0.1f41k100mh0.1f五、实验注意事项1. 调节r2时，要细心、缓慢，临界阻尼要找准。2. 观察双踪时，显示要稳定，如不同步， 则可采用外同步法触发（看示波器说明）。六、预习思考题1. 根据二阶电路实验电路元件的参