电路实验教程

1、前   言4实验1   电阻、电容、电压和电流的测量5一、实验目的5二、原理说明5三、实验任务5四、实验仪器设备7五、预习思考及注意事项7六、实验报告要求7实验2   电压源、电流源及其等效转换8一、实验目的8二、原理说明8三、实验任务8四、实验仪器设备9五、预习思考及注意事项10六、实验报告要求10实验3   仪表内阻对测量的影响10一、实验目的10二、原理说明10三、实验任务11四、实验仪器设备11五、预习思考及注意事项12六、实验报告要求12实验4 受控源的特性测试12一、实验目的12二、原理说明12三、实验

2、任务13四、实验仪器设备14五、预习思考及注意事项14六、实验报告要求14实验5   叠加定理、替代定理的验证14一、实验目的14二、原理说明14三、实验任务15四、实验仪器设备15五、预习思考及注意事项15六、实验报告要求16实验6   直流电路的戴维南等效和诺顿等效16一、实验目的16二、原理说明16三、实验任务16四、实验仪器设备17五、预习思考及注意事项17六、实验报告要求17实验7   交流电路中基本参数电阻、电感和电容的测量17一、实验目的17二、 原理说明18三、实验任务18四、实验仪器设备19五、预习思考及注意事项19

3、六、实验报告要求19实验9   交流无源一端口网络等效参数的测定20一、实验目的20二、原理说明20三、实验任务21四、实验仪器设备22五、预习思考及注意事项22六、实验报告要求22实验8   非线性元件特性曲线的测定及曲线绘制22一、实验目的22二、 原理说明22三、实验任务23四、实验仪器设备24五、预习思考及注意事项24六、实验报告要求24实验10   功率测量及功率因数的提高25一、实验目的25二、原理说明25三、实验任务25四、实验仪器设备26五、预习思考及注意事项26六、实验报告要求26实验11   单

4、相变压器的特性测试26一、实验目的26二、原理说明27三、实验任务27四、实验仪器设备28五、预习思考及注意事项28六、实验报告要求28实验12   互感的测量28一、实验目的28二、原理说明28三、实验任务31四、实验仪器设备31五、预习思考及注意事项31六、实验报告要求31实验13   三相电路的相序、电压、电流及功率测量32一、实验目的32二、原理说明32三、实验任务33四、实验仪器设备34五、预习思考及注意事项34六、实验报告要求35综合实验1 一阶RC电路的暂态响应35一、 实验目的35二、实验原理35三、实验内容38四、实验设备40

5、五、预习思考及实验注意事项40六、实验报告41综合实验3  二阶RLC串联电路的暂态响应41一、实验目的41二、原理说明41三、实验任务45四、预习思考及注意事项46五、报告要求47综合实验专题2 供电电路及最大功率传输48一、工程应用示例48二、相关电路原理48三、研究内容或设计目标48四、研究方案和计划49五、研究报告50提示1：阻抗匹配与最大功率传输的软件仿真以及阻抗变换电路的设计方法50提示2：三相电路的软件仿真研究中构造三相电源的方法51提示3：参考变压器特性、日光灯功率测量以及三相电路测量等操作实验52综合实验专题5 裂相电路¾由单相电压转变为三相电压的电路设计

6、52一、研究目的52二、相关原理52三、研究内容或设计目标53四、预习思考及注意事项53五、报告要求53附录B  MS8200G数字多用表54一、概述54二、主要技术指标54三、面板结构56四、使用说明56前   言电路实验教程是针对电类专业本科生电路实验课程编写的教学用书。电路原理已经建立成熟的理论体系，其分析方法、解题技巧日趋完备，计算机辅助分析、电路仿真、计算机自动化设计越来越多地用于处理电路问题。在工程实践中，大量电路分析、设计以及现场调试方面的基本应用要求学生在掌握理论知识的同时，必须建立实际元器件性能的相关概念，掌握基本电工测量仪器仪表、基本电工测量方

7、法和知识，掌握基本实验设计技术以及现代电路计算机仿真工具和测试手段，具备对实验结果分析、处理以及总结报告的能力。而电路实验课程正是担当这一重任的第一门工程技术实验基础课。随着科学技术的进步，对工程技术人才培养的要求越来越注重综合处理实际问题的能力。同时，实验室的硬件配置不断更新，软件环境进一步改善，电源、信号系统和基本测量仪表不仅具有高过载能力和可靠的安全保护，而且全部采用数位化控制，可以实现计算机实时控制和测量，实验设备能够满足开放式实验的要求，所以充分利用计算机进行辅助分析、数据处理以及虚拟化设计已迫在眉睫。因此，电路实验教学除了帮助学生验证、消化和巩固基本理论，培养学生的基本实验技能外，

8、更重要的是培养学生学习和运用电路理论处理实际问题的能力和创新创造精神。通过对电路实验的学习，使学生了解基本电工测量仪器仪表的原理及使用，掌握基本电路电量和参量的测量方法，能够独立完成实验基本操作，并进一步提高实验技能。巩固并且利用所学的理论知识，分析实际工程中遇到的问题，培养研究能力和实际工作能力。了解现代电路设计手段和工具，提高应用计算机以及相关软件的能力，例如，有些实验由于设备条件的限制，无法通过硬件来实现，本书将指导学生利用MultiSim或MATLAB软件进行计算机虚拟电路实验。实验数据的处理和表示也将通过MATLAB软件来完成。本书作为电路实验教学的指导教材，除了在初始阶段给出具体的

9、实验项目和内容外，特别注重提供与实验技能和实际工程研究相关的基本知识和训练，注重培养学生进行基本实验设计的能力，学习实验技术指标选择、简单原理设计及数据和参数的选取、实验结果和误差的分析及处理、实验方法的改进和误差综合及降低的方法。本书的宗旨是将电路实验由单一的验证原理和掌握实验操作技术拓展为一门综合技能训练的实践课，成为获得实验技能和科学研究方法基本训练的重要环节。本书作为电类实验技术的入门教材，是一本将理论过渡到实践的指导书。强调理论在实验中的指导作用；侧重于基本技能、基本测量方法的掌握；突出综合技能的培养和解决实际问题能力的训练。本书分为上、下两篇，共八章。上篇电路实验技术基础由五章组成

10、。第1章讲述电路实验课开设的意义、内容和基本要求，以及实验基础知识。第2章介绍了常用元器件的基本知识，电子仪器和测量仪表的基本原理和使用方法。第3章讨论电路基本电量的测量方法以及电路的时域测量和频域测量。第4章介绍实验中测量误差的表示和估计方法以及测量数据的处理和描述。第5章介绍两个仿真软件MultiSim2001和MATLAB在虚拟电路实验中的应用。下篇电路实验内容包括两章，第6章为基本实验，强调实际操作。第7章综合实验为提高性实验，学习使用仿真软件和电路实验的设计，第八章为综合实验专题，涉及理论研究和电路设计以及综合利用各种分析测试手段解决问题。附录介绍了常用仪器仪表的技术性能和参数。编入

11、本书的电路实验除了针对于基本电工测量仪器仪表的原理和使用、基本电路电量和参量的测量、电路理论验证类实验外，还编排了基于电路仿真软件和虚拟电路实验软件的分析设计类实验，以及从工程实践中提取出的研究性综合实验专题，并在整个实验教学过程中，采用计算机辅助设计、虚拟实验和数据处理，使学生得到系统地训练以达到培养动手能力、独立工作能力和正确处理工程问题能力的目的。本书受世界银行贷款“高等教育发展项目”的资助，并首批入选成为“教育部高等学校电子信息与电气信息类基础课程教学指导分委会”组织的电工电子实验系列课程教材。全书由姚缨英、干于、王旃、童梅、孙盾编写。其中第1章、第4章、第5章第一节、第7章中综合实验

12、1、第八章综合实验专题1、2、3、4及6由姚缨英编写，第2章、第3章以及附录由干于编写，第6章由王旃、干于编写，第5章第二节、第7章中综合实验2、3由童梅编写，综合实验4由童梅、孙盾编写，第八章中综合实验专题5由孙盾编写。全书由姚缨英统稿。本书在编写过程中得到电路原理理论和实验教学各位老师的关心和帮助，并为本书提出了宝贵的意见，在此诚意致谢。由于我们水平所限，书中若有错误及不妥之处，恳请读者批评指正，提出宝贵意见。实验1   电阻、电容、电压和电流的测量一、实验目的1、了解电源、测量仪表以及数字万用表的使用方法；2、掌握测量电阻、电容、电压和电流的方法；3、了解测量仪表量程

13、、分辨率、准确度对测量结果的影响。二、原理说明有关电阻、电容、电压和电流的测量原理及方法，请参考第3章第3.2和3.3节。有关数字表测量误差计算方法，请参考第4章第4.1.2节。三、实验任务1、仔细阅读实验室各实验装置、仪器仪表的使用手册，分别填写表6.1.1表6.1.3中本次实验所用的数字万用表、直流电源、数字直流电压 / 电流表的技术性能。表6.1.1  _ 型万用表技术性能测量类别量程范围最小分辨率准确度直流电流例: 2mA-20mA-200mA-10 A1A±(1.0%读数+3字)直流电压   交流电流   

14、;交流电压   电阻   电容   表6.1.2 直流电源技术性能 输出电压范围输出电流范围直流稳压源  直流稳流源  表6.1.3 数字直流电表技术性能 输入阻抗量程范围测量精度直流电压表   直流电流表   直流微安表   2、用数字万用表分别测量：(1)    当精密可调电阻的指示值分别为2、10、50、200、1k、10

15、k时的电阻值，测量数据填入表6.1.4；(2)    DG08实验组件上的电阻值，测量数据填入表6.1.5；(3)    DG08实验组件上的电容值，测量数据填入表6.1.6。表6.1.4 数字万用表测量精密可调电阻精密可调电阻指示值 ()210502001 k10 k测量值 / 量程 ()      表6.1.5 数字万用表测量DG08电阻DG08上的电阻标称值 ()     测量值 / 量程 ()  &

16、#160;  表6.1.6 数字万用表测量DG08电容DG08上的电容标称值 (F)     测量值 / 量程 (F)     3、用数字万用表和数字直流电表分别测量直流电压与电流。(1) 按图6.1.1接线，其中Us15V，为直流稳压电源；R1、R2选用精密可调电阻，R1的标称值为510，R2的标称值为1K。分别用数字万用表和数字直流电压表测量US、U1 和U2，测量数据填入表6.1.7。       &

17、#160; 图6.1.1                                         图6.1.2表6.1.7 测量直流电压 US  (V)U1  (

18、V)U2  (V)用数字万用表测量   用数字直流电压表测量    (2) 按图6.1.2接线，其中IS20mA，为直流稳流电源，R1、R2选用精密可调电阻。用直流电流表和直流微安表分别测量以下两种情况下的IS、I1和I2，测量数据填入表6.1.8。(a)  R1、R2的标称值均为10；(b)       R1、R2的标称值均为1K。表6.1.8(a) 用直流电流表测量直流电流 IS（mA）I1（mA）I2（mA）R1、R2标称值均为1

19、0   R1、R2标称值均为1K    表6.1.8(b) 用直流微安表测量直流电流 IS（mA）I1（mA）I2（mA）R1、R2标称值均为10   R1、R2标称值均为1K   四、实验仪器设备1、数字万用表2、电工综合实验台3、DG08动态元件实验组件五、预习思考及注意事项1、进入实验室，开始实验之前，需要做哪些准备工作？2、在接线之前，实验台的电源开关、直流电源的输出调节旋钮分别应该放在什么位置？电表的量程、电阻箱的指示值分别应该取多少？3、实验完

20、毕，应先关闭稳压（稳流）电源开关，再关闭实验台电源开关，然后再拆线。4、在进行测量时，万用表的转换开关应置于所需的测量功能及量程。若事先无法估计被测量的大小，应将转换开关置于最高档，再逐渐减小到合适位置。5、为了提高测量精度，减小被测量的测量误差，应如何选择万用表的测量量程？举例说明。6、用万用表测量电容之前，应将电容完全放电。在小电容量程，由于表笔等的分布电容的影响，表笔开路时会有一个小的读数，这是正常的，不会影响测量精度。7、在实验任务3中，测量直流电流时，为什么要分两种情况分别测量？会出现什么现象？请说明。8、如果实验中电流表无正常读数，可能是什么原因？如何检查？六、实验报告要求1、根据

21、实验任务完成实验，并将实验数据填入相应的表格；2、分析实验结果，讨论各实验误差产生的原因；3、计算测量电阻、电容时的仪表误差。实验2   电压源、电流源及其等效转换一、实验目的1、  了解理想电流源与理想电压源的外特性；2、  了解实际电流源与实际电压源的外特性；3、  验证实际电压源与电流源相互进行等效转换的条件。二、原理说明1、在电工理论中，理想电压源接上负载后，当负载变化时其输出电压将保持不变。理想电流源接上负载后，当负载变化时其输出电流亦保持不变。而在工程实际中，绝对的理想电源是不存在的。但有一些电源，其外特性与理想电源极为接近。在电子

22、技术中，通常采用的晶体管电流源与晶体管电压源就是其中的一例。因为用电子学的方法，可以使晶体管电压源的串联等效内阻极小，一般为10-3以下；晶体管电流源的并联等效内电导也极小，一般为10-3以下，因此，可以近似地将它们视为理想电源。2、一个实际电源，就其外部特性而言，既可以看成是电压源，又可以看成是电流源。电流源用一个理想电流源IS和一个电导Gi并联的组合来表示，电压源用一个理想电压源US和一个电阻Ri串联的组合来表示。一个实际的电压源与一个实际的电流源等效，是指它们向同样大小的负载提供同样大小的电流，而此时电源的端电压也相等，即电压源与其等效的电流源具有相同的外特性。3、电压源与电流源等效转换

23、的条件为，或。三、实验任务1、测量理想电流源的外特性。本实验采用的电流源，输出电流IS30mA。当负载电阻在一定的范围内变化时（即保持电流源两端电压不超过额定值max=30V），电流源的输出电流基本不变，即可将其视为理想电流源（如图6.2.1中，当Rs=时）。将一精密可调电阻R接至电流源的两“输出”端钮上，测量电流用的直流电流表串联在电路中。改变R的电阻值，测出电流源两“输出”端钮间的电压和输出电流，即得到该电流源的外特性曲线，测量数据记录于表6.2.1中。2、测量理想电压源的外特性。本实验采用的电压源，输出电压US9V。当负载电阻在一定范围内变化时（即保持电压源的输出电流不超过额定值max5

24、00mA），电压源的输出电压基本不变，即可将其视为理想电压源（如图6.2.2中，当时）。将一精密可调电阻R接至电压源的两“输出”端钮上，测量电压用的直流电压表并联在电路中。改变R的电阻值，测出电路中的电流，即得到该电压源的外特性曲线，测量数据记录于表6.2.2中。3、验证实际电压源与电流源等效转换的条件。在实验任务1中，若且理想电流源的输出电流为IS时，则构成实际电流源。这里我们取Ri的标称值为510W，并将该电流源接至负载R，改变负载的电阻值，即可测出该电流源的外特性，测量数据记录于表6.2.1中。根据等效转换的条件，将理想电压源的输出电压调至，并串联一个标称值为510W的电阻Ri，就构成了

25、一个等价的实际电压源，将该电压源接至负载R，改变负载的电阻值，即可测出该电压源的外特性，测量数据记录于表6.2.2中。图6.2.1                                       图6.2.2

26、表6.2.1 电流源的外特性（Is»30mA） R (W)        理想电流源Ri=¥I (mA)        U (V)        实际电流源Ri=510WI (mA)        U (V)   

27、60;    表6.2.2 电压源的外特性（Us»15.3V） R (W)        理想电压源Ri=0WI (mA)        U (V)        实际电压源Ri=510WI (mA)        U

28、(V)        四、实验仪器设备1、数字万用表2、电工综合实验台五、预习思考及注意事项1、试从实验线路中说明，电压源和电流源的输出端发生短路时，对电源的影响有何不同？2、使用电源时应注意，电压源不要超过其规定的额定输出电流，电流源不要超过其规定的额定输出电压。3、实验过程中直流稳压电源不能短路，直流稳流电源不能开路，而且电源只能向外提供功率而不能吸收功率，以免损坏设备。4、稳压（流）源通电初期，电源的输出不稳定，应稍等片刻再进行测量为宜。六、实验报告要求1、分析实验过程中遇到的过载报警现象；2、整理实验数据，

29、分别绘制电压源、电流源的外特性曲线；3、验证电压源与电流源进行等效转换的条件，分析实验结果。实验3   仪表内阻对测量的影响一、实验目的1、了解电压表、电流表内阻的测量方法；2、理解仪表内阻对测量误差的影响；3、掌握修正仪表内阻对测量误差影响的方法。二、原理说明仪表内阻是指仪表在工作状态下，在仪表两个输入端子之间所呈现的等效电阻或阻抗。在精确测量中，必须考虑由于输入电阻有限所引起的测量误差。 例：使用内阻为Rv的电压表测量图6.3.1(a)所示电阻R2两端的电压值为V，估算由于电压表内阻所造成的电压误差大小。(a)     

30、                                 (b)    图6.3.1当内阻有限的电压表并接到电阻R2两端时，利用戴维南定理从电压表两端将原电路简化，得到如图6.3.2所示等效电路，其中是待测的理想电压值（表内阻为无限大），V是

31、电压表的指示值，等效电阻上的电压降就是由于电压表内阻造成的误差。电压误差的大小为     (a)                                      (b) 

32、   图6.3.2同样的道理，若使用非理想电流表测量图6.3.1(b)中R2支路中的电流，也会产生误差。设内阻为RA的电流表测量R2支路中的电流值为I，从电流表两端可得到等效电路如图6.3.2(b)所示，则由于电流表内阻所造成的测量电流误差大小为从上可见，由于仪表内阻存在所造成的方法误差可以估算出来，也可以修正。其数值与内阻大小、测量线路以及线路中电阻的大小均有关系，需要具体问题具体分析。三、实验任务1、用万用表合适的量程分别测量直流电流表、直流微安表和直流电压表的内阻值。2、测量图6.3.3中各元件上的电压和各支路的电流，其中Us9V，Is28mA，R1的标称值为180，

33、R2的标称值为150。图中元件电压用直流电压表测量，各支路电流分别用直流毫安表和直流微安表测量。测量数据表格自拟。3、分别修正各电表内阻对测量结果的影响，分析实验误差。    图6.3.3四、实验仪器设备1、数字万用表2、电工综合实验台五、预习思考及注意事项1、本实验中，各直流电源是否工作在其允许范围之内？实验中各电阻箱实际通过的电流为多少？是否在其允许通过的电流范围之内？2、实验中测量电压、电流应分别使用什么型号的仪表？量程应如何选择？选择的依据是什么？3、如何修正电表内阻对电路测量的影响？4、本实验使用的电压源和电流源开启时，应先开哪一个？关闭时又应按照什么顺

34、序？为什么？六、实验报告要求1、根据实验任务要求完成实验，整理实验数据，分析误差产生的原因；2、推导电流表、电压表内阻误差的修正公式，计算修正值，给出实验误差。实验4 受控源的特性测试一、实验目的1、熟悉受控源的基本特性；2、掌握受控源特性的测试方法；3、了解受控源在电路中的应用。二、原理说明1、受控源是一种双口元件，一个为控制端口，另一个为受控端口。受控端口的电流或电压受到控制端口的电流或电压的控制，二者之间存在着某种函数关系。故受控源又称为非独立电源。2、根据控制变量与受控变量的不同组合，受控源共分为四种，如图6.4.1所示，即电压控制电压源(VCVS) 、电压控制电流源(VCCS)、电流

35、控制电压源(CCVS)和电流控制电流源(CCCS)。3、受控源的控制端与受控端之间的函数关系称为转移函数，四种受控源的转移函数参量分别用表示，它们的定义如下：VCVS：      转移电压比（或电压增益）VCCS：       转移电导CCVS：       转移电阻CCCS：        转移电流比（或电流增益）图6.4.1 四种受控电源4、受控源是从电

36、子器件（电子管、晶体管、场效应管和运算放大器等）中抽象出来的一种模型，用来表征电子器件的电特性。在现代电路理论中，由于电子器件的出现和广泛使用，受控源已经和电阻、电容、电感等元件一样，成为电路的基本元件。受控源对外提供的能量，既非取自控制量又非受控源内部产生，而是由电子器件所需的直流电源供给。所以受控源实际上是一种能量转换装置，它能够将直流电能转换成与控制量性质相同的电能。三、实验任务1、电压控制电压源的特性测试。（1）       调节直流稳压电源的输出电压U1，记录相应的U2值，绘制VCVS的转移特性曲线U2f (U1)，并计算m

37、值，与理论值比较。实验线路与数据表格自拟。（2）       将VCVS的输出端接可调电阻负载RL，调节RL，分别测量相应的U2、I2，绘制VCVS的外特性曲线U2f (I2)，实验线路与数据表格自拟。2、电压控制电流源的特性测试。（1）       调节直流稳压电源的输出电压U1，记录相应的I2值，绘制VCCS的转移特性曲线I2f (U1)，并计算g值，与理论值比较。实验线路与数据表格自拟。（2）       将V

38、CCS的输出端接可调电阻负载RL，调节RL，分别测量相应的U2、I2，绘制VCCS的外特性曲线I2f (U2)，实验线路与数据表格自拟。3、电流控制电压源的特性测试。（1）       调节直流稳流电源的输出电流I1，记录相应的U2值，绘制CCVS的转移特性曲线U2f (I1)，并计算r值，与理论值比较。实验线路与数据表格自拟。（2）       将CCVS的输出端接可调电阻负载RL，调节RL，分别测量相应的U2、I2，绘制CCVS的外特性曲线U2f (I2)，实验线路与数据

39、表格自拟。4、电流控制电流源的特性测试。（1）       调节直流稳流电源的输出电流I1，记录相应的I2值，绘制CCCS的转移特性曲线I2f (I1)，并计算a值，与理论值比较。实验线路与数据表格自拟。（2）       将CCCS的输出端接可调电阻负载RL，调节RL，分别测量相应的U2、I2，绘制VCVS的外特性曲线I2f (U2)，实验线路与数据表格自拟。四、实验仪器设备1、数字万用表2、电工综合实验台3、DG03受控源实验组件五、预习思考及注意事项1、受控电源与独立电

40、源相比，有何异同点？2、四种受控源的转移参数的意义是什么？如何测得？3、受控源的控制特性是否适用于交流信号？4、各受控源中的运算放大器应由直流电源（±15V）供电。六、实验报告要求1、依据实验目的和实验原理，绘制各实验线路图，整理各组实验数据；2、根据实验数据在方格纸上分别绘出四种受控源的转移特性曲线和外特性曲线，求出相应的转移参数，并加以讨论说明；3、分析实验结果，讨论误差产生的原因；4、总结对受控源的认识。实验5   叠加定理、替代定理的验证一、实验目的1、验证线性电路中的叠加定理及其适用范围；2、验证替代定理；3、继续学习直流电表的测量方法。二、原理说明 线

41、性电路的叠加定理，是指几个电源在某线性网络的任一支路产生的电流或在任意两点间产生的电压降，等于这些电源分别单独作用时，在该部分所产生的电流或电压降的代数和。如果网络是非线性的，叠加定理将不再适用。另外不能用叠加定理来计算功率。替代定理可以叙述如下：给定任意一个线性电阻电路，其中第k条支路的电压uk和电流ik已知，那么这条支路就可以用一个具有电压等于uk的独立电压源，或者用一个具有电流等于ik的独立电流源，或者用一个阻值为的电阻来替代，替代后电路中全部电压和定流均保持原值。定理中所提到的第k条支路可以是无源的，也可以是含源的，但是一般不应含有受控源或该支路的电压或电流为其它支路中受控量的控制量。

42、三、实验任务1、实验线路如图6.5.1所示，其中，R1、R3、R4的标称值均为510/4W，R2的标称值为1k/4W，V1为稳压二极管，标称值为5V/1W。在A、B端接入10V电压源US后，断开，测量各点电压和各支路电流，记录测量数据，表格自拟。2、将A、B端短路，并使接通，再测量各点电压和各支路电流，记录测量数据，表格自拟。3、将电压源US和电流源IS同时接通，再重复以上测量，记录数据，表格自拟。4、验证替代定理：将AD支路的稳压二极管去掉，换成线性电阻R（大小应等于任务3中US和IS共同作用时测得的ADAD），重复测量各点电压和各支路电流，记录测量数据，表格自拟，并与替代前的数据进行比较。

43、       图6.5.15、验证叠加原理：用上述替代后的线性电路，重复测量US、IS分别单独作用及它们共同作用时，电路各点的电压和各支路电流，验证是否符合叠加原理，记录测量数据，表格自拟。四、实验仪器设备1、数字万用表2、电工综合实验台3、DG07多功能网络实验组件五、预习思考及注意事项1、如果将与电流源IS串接的510电阻换成其他阻值，将对电路中各支路的电流有何影响？2、在进行叠加定理的实验时，对不作用的电压源和电流源应如何处理？如果它们有内电阻或内电导，又应如何处理？六、实验报告要求1、根据实验任务和要求，完成实验；2、设法验证

44、电阻消耗的功率是否也具有叠加性；3、  给出叠加定理、替代定理的有关结论；4、  设计一个包含受控源的电路（利用实验4中的受控源元件），并拟出实验步骤，验证叠加定理和替代定理。实验6   直流电路的戴维南等效和诺顿等效一、实验目的1、验证戴维南定理和诺顿定理；2、验证电压源与电流源相互进行等效转换的条件；3、了解实验时电源的非理想状态对实验结果的影响。二、原理说明任何一个线性网络，如果只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含源的一端口网络。这时可用一个等效电压源来代替其对外部电路的作用，该电压源的电动势等于这个含源一端口网络的开路

45、电压，其等效内阻等于这个含源一端口网络中各电源均为零时的无源一端口网络的入端电阻，这个结论就是戴维南定理。如果这个含源一端口网络用等效电流源来代替，其等效电流就等于这个含源一端口网络的短路电流 ，其等效内电导等于这个含源一端口网络各电源均为零时的无源一端口网络的入端电导，这个结论就是诺顿定理。三、实验任务图6.6.1本实验使用图6.6.1所示的线性网络来验证这两个定理。请注意：在这个网络中，当负载电阻R小于某一个数值后，电路将发生变化，这主要是由于实际电源在使用时超出了其规定的正常工作范围，而导致电路出现异常。1、按图6.6.1接线，改变可调电阻R，测量UAB和IR的关系曲线，数据记入表6.6

46、.1中。特别注意要测出R及R0时的电压和电流。表6.6.1R  ()010030050080010003000UAB  (V)        IR  (mA)        2、测量无源一端口网络的入端电阻。将电流源开路，同时将电压源短路，再将负载电阻开路，用伏安法或直接用万用表测量A、B两点间的电阻，即为该网络的入端电阻RAB      。3、将A、B两端

47、左侧电路做戴维南等效，重复测量UAB和IR的关系曲线，数据表格自拟，并与任务1所测得的数据进行比较，验证戴维南定理。4、将A、B两端左侧电路做诺顿等效，重复测量UAB和IR的关系曲线，数据表格自拟，并与任务1所测得的数据进行比较，验证诺顿定理。四、实验仪器设备1、数字万用表2、电工综合实验台3、DG07多功能网络实验组件五、预习思考及注意事项1、实验过程中直流稳压源不能短路，直流稳流源不能开路，而且电源只能向外提供功率而不能吸收功率，以免损坏设备。2、戴维南定理和诺顿定理的使用条件是什么？3、在验证戴维南定理时，如果电源内阻不能忽略，实验该如何进行？4、计算戴维南等效和诺顿等效各参数的理论值。

48、5、本实验中，当负载电阻R小于某一数值后，电路将发生变化。试计算这一阻值，并解释这一现象。六、实验报告要求1、比较等效参数，根据实验数据验证戴维南和诺顿定理；2、绘制并比较等效前后的电压电流关系曲线；3、分析电源内阻对实验结果的影响及消除方法。实验7   交流电路中基本参数电阻、电感和电容的测量一、实验目的1、了解交流电路中R、L、C元件的频率与阻抗之间的关系，测定R-f、XL-f、XC-f特性曲线；2、理解交流电路中R、L、C元件的端电压与电流之间的相位关系；3、熟悉信号发生器、示波器等电子仪器的使用方法。二、 原理说明在正弦交流信号作用下，R、L、C元件的阻抗与信号的频

49、率有关。1、在频率较低的情况下，电阻元件通常可以忽略其电感和分布电容的影响，看作纯电阻。此时其端电压和电流可表示为：式中R为线性电阻元件，与之间无相位差。所以在低频下，电阻元件的阻值和频率无关，其R-f特性曲线如图6.7.1所示。2、电容元件在低频下，可忽略其附加电感和电容极间介质的功率损耗，认为只具有电容C，其电压与电流的关系可表示为：式中是电容的容抗，所以可见，电压滞后电流的相位角为90°。电容的容抗和频率的XC-f特性曲线如图6.7.1所示。3、电感元件因其由导线绕制而成，故导线的电阻不可忽略，但在低频时可忽略其分布电容的影响，看作由电阻RL与电感L串联组成。在正弦电流的情况下

50、可表示为：式中RL为线圈的导线电阻，阻抗角由RL及L的参数大小来决定。电感线圈的电压和电流间的关系表示为：电压超前电流的相位角为，如果RL可忽略，则。其感抗和频率的XL-f特性曲线如图6.7.1所示。图6.7.1三、实验任务1、测定元件的阻抗频率特性曲线。按图6.7.2接线，其中r为提供测量回路电流用的标准电阻，这里选用300 的精密可调电阻代替。R为被测电阻，使用1 K的线绕电阻。调节信号发生器，使输出的交流正弦波的电压有效值为2V，频率从1kHZ逐渐增至20kHZ。用数字频率计读取频率值，用宽频带电压表分别测量US、UR、Ur。改变输出信号的频率，重复以上的电压测量，数据表格自拟，测出R-

51、f特性曲线。分别用20mH的电感线圈和0.1µF的电容代替1 K的线绕电阻R，重复以上的实验任务，测出XL-f、XC-f特性曲线。      图6.7.2                              2、测定元件的阻抗角的频率特性曲线。

52、使用双踪示波器同时观察r与被测元件两端的电压，即可看到被测元件两端的电压和流过该元件电流之间的相位关系。测出电压与电流的幅值及它们之间的相位差，将各个不同频率下的相位差画在以频率为横坐标、阻抗角为纵坐标的方格纸上，即得各元件阻抗角的频率特性曲线。 四、实验仪器设备1、数字万用表2、电工综合实验台3、DG08动态元件实验组件五、预习思考及注意事项1、实验时，信号发生器的“波形选择”应至于正弦波位置；2、由于实验中正弦信号频率不断改变，因此测量各部分电压时应使用宽频带电压表。六、实验报告要求1、整理实验数据，在方格纸上分别绘制R、L、C元件的阻抗频率特性曲线及阻抗角频率特性曲线；2、分析

53、实验数据误差。实验9   交流无源一端口网络等效参数的测定一、实验目的1、学习无源一端口网络等效参数的测定方法；2、学习间接测量过程中的误差分析方法；3、了解电路变量与参数的选择在提高实验准确度中的意义。二、原理说明1、任意一个交流无源一端口网络，不管其内部结构如何复杂，其等效参数都可以用一个等效阻抗（入端阻抗）来表示，如图6.9.1（a）所示，当端口电压和端口电流的参考方向一致时，其复数阻抗可以写作：其相量关系如图6.9.1（b）所示。图6.9.1  交流无源一端口网络示例       

54、60; （a）                               （b）图6.9.2  电压三角形法测量交流无源一端口网络等效参数2、交流无源一端口网络等效参数的测定方法很多，基本上可分为两类：一是仪器测试法，如用万用表测电阻，用电桥测电容、电感等；二是实际测试法，即在网络的端口

55、加工作电流和电压，通过计算得到等效参数，属于间接测量。电压三角形法即间接测量的一种，其测量原理如图6.9.2（a）所示，其中R1为一已知电阻，Z2为交流无源一端口网络的等效阻抗，且 。用电压表分别测量电压U、U1、U2的值，然后根据三个电压值绘出电压相量图，如图6.9.2（b）所示。根据相量图有：            于是 ：可得到：当假设不变（即电压表与电流表的相对误差不随R1而变）时，我们进一步得到：      

56、0;         由上两式可以看出，当调节R1的值，使电路满足U1=U2时，等效参数中电抗部分的测量误差将达到最小。三、实验任务 图6.9.3    无源一端口网络1、本实验中使用的交流无源一端口网络如图6.9.3所示，其中R为100 /2W的线绕电阻，C为4只10F/50V的电解电容器的并联。确定采用电压三角形法测量时使用的电压调节范围，画出实验接线图。2、选定外接电阻R1的型号，以及数值。3、调节R1使得电路中U1U2，记录实验数据，计算一端口网络的等效阻抗。4、分别

57、测量R、C的数值，计算该一端口网络的等效阻抗。5、分析比较以上两种方法的测量不确定度。四、实验仪器设备1、数字万用表2、电工综合实验台3、DG08动态元件实验组件4、DG11单相变压器实验组件五、预习思考及注意事项1、电压三角形法中，R1的电阻值应根据什么原则来选取？调节的最终目标是什么？2、实验中，电流的选取应考虑哪些因素？3、注意用电安全，应事先确定交流电源的电压可调范围。4、注意电阻元件的允许电流和电容元件的耐压范围。六、实验报告要求1、记录实验数据，分析测量结果；2、计算不同测量方法下，一端口网络的等效阻抗；3、比较最后的测量结果，分析产生误差的原因。实验8   非

58、线性元件特性曲线的测定及曲线绘制一、实验目的1、了解非线性元件的伏安特性；2、学习非线性元件伏安特性曲线的测试方法；3、掌握绘制曲线的方法。二、 原理说明1、非线性元件的伏安特性在电路中，元件的特性一般用该元件上的电压与通过元件的电流之间的函数关系U = f (I) 来表示，这种函数关系称为该元件的伏安特性，也称外部特性。通常将和I分别作为纵坐标和横坐标绘成曲线，这种曲线就叫做伏安特性曲线或外特性曲线。线性电阻元件的伏安特性符合欧姆定律，它在u-i 平面上是一条通过原点的直线，如图6.8.1所示。该特性曲线各点斜率与元件电压、电流的大小和方向无关，所以线性电阻元件是双向性元件。图6.8.1非线

59、性二端元件的伏安特性不服从欧姆定律，在u-i平面上是一条曲线。以下我们将讨论普通晶体二极管、稳压二极管和白炽灯泡三种非线性电阻元件的伏安特性。普通晶体二极管的特点是正向电阻和反向电阻区别很大，其伏安特性曲线如图6.8.2（a）所示。它的电阻值不仅随着流过它的电流大小而变化，而且还随着电流的方向不同而有很大的不同，其伏安特性曲线对坐标原点不对称，是非双向性元件，具有单向导电的特点。稳压二极管的正向伏安特性类似于普通晶体二极管，但其反向伏安特性则较特别，如图6-8-2（b）所示。在反向电压开始增加时，其反向电流几乎为零，但当电压增加到某一数值时（一般称为稳定电压），电流突然增加，以后它的端电压维持

60、恒定，不再随外电压升高而增加。利用这种特性，稳压二极管在电子设备中有着广泛的应用。白炽灯泡在工作时，灯丝处于高温状态，其灯丝电阻随着温度的改变而改变，并且具有一定的惯性；又因为温度的改变与流过灯泡的电流有关，所以它的伏安特性为一条曲线，如图6.8.2（c）所示。由图可见，电流越大、温度越高，对应的灯丝电阻也越大。一般灯泡的“冷电阻”与“热电阻”可相差几倍至十几倍。                   （a） 

61、;                              （b）                    &

62、#160;        （c）图6.8.2  非线性元件的伏安特性2、伏安特性曲线的测试方法在使用电表测试二端电阻元件的伏安特性曲线时，应注意电压表和电流表都具有一定的内阻RV和RA，测量时必须考虑到电表内阻对被测电路的影响。三、实验任务1、测定晶体二极管的伏安特性曲线。   本次实验测定的晶体二极管的参数为1.5A，100V。自行设计实验线路图，测试该晶体二极管的伏安特性曲线，测量数据表格自拟。2、测定稳压二极管的伏安特性曲线。本次实验测定的稳压二极管的参数为5V，1W。将任务1中的晶体二极

63、管换成稳压二极管，重复任务1的测量，并将实验数据填入自拟的表格。3、测定白炽灯泡的伏安特性曲线。图6.8.3按图6.8.3接线并接通交流电源，根据曲线的性质，调整电源电压输出为0240V。测量点要求：电源电压从最小值开始，单调增加，最后一点要求电压230V。相邻数据点间电压增幅不宜超过12V，整个曲线测量取点总数应在20-25点左右为宜。自拟表格记录每一测量点电流表和电压表的读数。注意：测量点安排得越多、越合理，测量得到的特性曲线就越接近实际情况。 四、实验仪器设备1、数字万用表2、电工综合实验台3、  DG05单相灯负载实验组件4、  DG07多功能网络实验组件

64、五、预习思考及注意事项1、预习被测元件伏安特性曲线的大致形状，预测被测量（电压、电流）的取值范围，测量数据点应如何分布？应选用哪些仪表及其量程？2、选取适当测量点，针对所要求完成的实验任务设计好实验线路和数据表格。3、实验过程中直流稳压电源不能短路，以免损坏设备。4、分析影响实验准确度的主要因素，并设法消除或降低其影响。六、实验报告要求1、整理测量数据，在坐标纸上按合适的比例绘出各元件的伏安特性曲线；2、学习使用计算机软件绘制伏安特性曲线，了解曲线拟合的方法；3、分析各测量误差产生的原因。实验10   功率测量及功率因数的提高一、实验目的1、掌握功率的测量方法和功率表的正确

65、使用； 2、通过实验了解功率因数提高的方法和意义；3、进一步学习曲线的绘制，了解有理经验公式的求取方法。二、原理说明1、在正弦交流电路中，无源一端口网络吸收的有功功率并不等于UI，而是等于UIcos，其中cos称为负载的功率因数，是负载电压与电流的相位差，称为功率因数角。在电压相同的情况下，线路传输一定的有功功率，如果功率因数cos越小，则传输的电流就越大，传输线路上的损耗也就越大。负载功率因数过低，一方面不能充分利用电源容量，另一方面又在输电线路中增加了损耗，降低了传输效率。因此在工程上为了减少线路上的损耗，提高设备的利用率，供电部门总是要求用户尽量提高用电设备的功率因数。2、负载电压与电流相位差的存在，是因为负载中有电感或电容元件的存在。日常生活中的负载大多是感性负载，例如驱动用的电动机，日光灯中的镇流器等等，它们的功率因数一般都较低。因此要提高负载的功率因数，可以采用在负载两端并联电容器的方法进行补偿，但补偿电容必须选择合理，不能太大，否则当负载呈现容性时，有可能使功率因数反而降低。3、本实验中的日光灯负载由日光灯管、镇流器（带铁芯的电感线圈）和启辉器