电路(一)实验讲义

1、实验一 常用实验仪器使用一、实验目的学习示波器和信号发生器的使用方法。二、实验说明1. 示波器是一种综合性的电信号特性测试仪，用它可以直接显示电信号的波形，测量其幅值、频率以及同频率两信号的相位差等。电路实验中，这种基本电子测量仪器会多次用到。通过本实验，要求能够熟悉示波器的面板开关和旋钮的作用，初步学会示波器的一般使用方法。2. 信号发生器是产生各种时变信号源的设备总称，常用的有正弦信号发生器、方波信号发生器、脉冲信号发生器等。输出信号的频率（周期）和输出幅值一般可以通过开关和旋钮加以调节。三、实验设备序号名称型号与规格数量备注1示波器YB4320G12信号发生器TH-SG021实验台3电阻

2、、电容1000、0.1F1HE-12A四、实验内容1. 熟悉示波器和信号发生器的各主要开关和旋钮的作用。（1） 接通电源并经预热以后，在示波器的荧光屏上调出一条水平扫描亮线来。分别旋动辉度、聚焦、垂直移位、水平移位等旋钮，体会这些旋钮的作用。（2） 把信号发生器输出调到零值并接至示波器的输入端，然后打开信号发生器电源开关，预热再调节输出电压，在示波器的荧光屏上调出被测信号的波形来，分别转动示波器的VOLTS/DIV、TIME/DIV等旋扭，体会其作用。（3） 分别改变信号的幅值和频率，重复调节。2. 用示波器测量给定信号的幅值和频率。把测出的频率与信号发生器的标称频率相比较，记下测量步骤和方法

3、。3. 按图1-1接线，正弦信号发生器输出一个给定信号，用示波器观察电容器的端电压uc和流过电容器的电流ic的波形。其中R为电流取样电阻，uR的波形即表示ic的波形。然后用示波器测量uc和ic的相位差角。改变信号发生器输出信号频率，重复测量。CH1示波器正弦信号发生器0.1FC UR R1000CH2图1-1五、实验注意事项1. 在大致了解示波器和信号发生器的使用方法和各旋钮、开关的作用之后，再动手操作。使用这些仪器时，各旋钮和开关不要用力过猛。2. 用示波器观察信号发生器的波形时，两台仪器的公共地线要接在一起，以免引进干扰信号。3. 示波器的结构较为复杂，面板上的开关和旋钮较多，信号发生器又

4、是初次接触，因此，为使实验顺利进行，要在课前预习“示波器基本测量方法简介”和“信号发生器简介”（均附在本实验之后）的基础上，仔细听取教师针对具体仪器进行的讲解和演示，然后再动手操作。六、预习思考题1. 用一台工作正常的示波器测量正弦信号时，观察到下列现象（图1-2），试指出应该首先旋动那些旋钮，才有可能得到清晰和稳定的图形。a、无任何图形b、一条水平线c、一条垂直线线d、垂直竖线图1-22. 在实验内容2中，如果VOLTS/DIV开关指在0.5伏的位置，荧光屏上正弦波的波峰和波谷相距四个方格，探头为1，问信号幅值是多少？如果在水平线上每个周期的波形占四个方格，TIME/DIV开关指在0.5ms

5、的位置上，问信号的频率是多少?七、实验报告1、 记录测得的波形，标明被测信号的幅度和周期。2、 记录uc和uR的波形和它们之间的相位差。3、 总结用示波器测量信号电压和两同频率信号相位差的步骤和方法。附： 示波器与信号发生器简介一、示波器概述示波器(又称阴极射线示波器)可以用来观察和测量随时间变化的电信号图形,它是进行电信号特性测试的常用电子仪器。由于示波器能够直接显示被测信号的波形，测量功能全面，加之具有灵敏度高、输入阻抗大和过载能力强等一系列特点，所以在近代科学领域中得到了极其广泛的应用。示波器的种类很多，电路实验中常用的有普通示波器、双踪示波器、长余辉示波器等，它们的基本工作原理是相似的

6、。二、示波器的结构（略）三、示波器面板上旋钮或开关介绍示波器种类不同，总体上可把旋钮开关分为主机、垂直方向部分、水平方向部分和触发系统四部分。现以YB4320G双踪示波器为例。面板图如图1-3所示。1. 主机部分（6）电源开关：将电源开关按键弹出即为“关”位置，按下该键，接通电源。（5）电源指示灯：电源接通时，指示灯亮。（2）辉度旋钮：控制光点和扫描线的亮度，顺时针旋转旋钮，亮度增强。（3）聚焦旋钮：用辉度旋钮将亮度调至合适的标准，然后调节聚焦控制旋钮直至光迹达到最清晰的程度。（4）显示屏：信号的测量显示终端。（1）校准信号输出端子：提供1KHz2%、2VP-P2%方波作本机X轴和Y轴校准用。

7、2. 垂直方向部分（10）通道1输入端CH1 INPUT（X）：信号输入通道1。在XY方式时，作为X轴的输入端。（14）通道2输入端CH1 INPUT（Y）：信号输入通道2。在XY方式时，作为Y轴的输入端。（8）、（9）、（13）、（15）交流直流接地AC、DC、GND：输入信号与放大器连接方式选择开关。交流（AC）：放大器输入端与信号连接由电容来耦合；直流（DC）：放大器输入端与信号输入端直接耦合；接地（GND ）：输入信号与放大器断开，放大器输入端接地。- 3 -343332313029282726253635图1-3-4-242322212014191817161513121110987

8、654231（7）、（12）衰减器开关VOLTS/DIV：用于选择垂直偏转系数，共12档。如果使用的探头为10，计算时将幅度10。（11）、（16）垂直微调旋钮：垂直微调用于连续改变电压偏转系数。此旋钮在正常情况下应位于顺时针方向旋到底的位置（校准）。（32）、（35）垂直位移旋钮：调解光迹在屏幕中的垂直位置。（34）垂直方式开关：选择垂直方向的工作方式。通道1选择（CH1）：屏幕上仅显示CH1的信号；通道2选择（CH2）：屏幕上仅显示CH2的信号；双踪选择：屏幕上显示双踪，自动以交替或断续方式同时显示CH1和CH2通道上的信号；叠加：显示CH1和CH2输入信号的代数和。（31）CH2反相开关

9、：按此开关时CH2显示反相信号。3. 水平方向部分（17）主扫描时间系数选择开关TIME/DIV：共20档，在0.1s0.5s/DIV范围选择扫描速率。（29）XY控制键：按入此键，垂直偏转信号接入CH2输入端，水平偏转信号接入CH1输入端。（18）扫描非校准开关：按入此键，扫描时基进入非校准调节状态，此时调节扫描微调有效。（19）扫描微调旋钮：顺时针方向旋转到底时，处于校准位置，扫描由TIME/DIV开关指示。当（18）未按入，调解该键无效，即为校准状态。（28）水平位移：用于调节光迹在水平方向移动。（30）扩展控制键：按下此键，扫描因数5扩展。扫描时间是TIME/DIV开关指示数值的1/5

10、。（33）水平方式选择： A：按入此键主扫描A单独工作，用于一般波形观察。其余三个键不常用，在此不作介绍。4. 触发系统（23）触发源选择开关： 通道1触发（CH1，XY）：CH1通道为触发信号；当工作在XY方式时，拨动开关应设置于此档； 通道2触发（CH2）：CH2通道输入的信号是触发信号； 电源触发：电源频率信号为触发信号； 外触发：外触发输入端的触发信号是外部信号。（22）交替触发：在双踪交替显示时，触发信号来自于两个垂直通道，此方式可用于两路不相关信号。（21）外触发输入插座：用于外部触发信号的输入。（25）触发电平旋钮：用于调节被测信号在某选定电平触发，当旋钮转向“+”时，显示波形的

11、触发电平上升，反之触发电平下降。（26）电平锁定：无论信号如何变化，触发电平自动保持在最佳位置，不需人工调节触发电平旋钮。（27）释抑：当信号波形复杂，用电平旋钮不能稳定触发时，可用该旋钮使波形稳定同步。（20）触发极性：选择触发极性，按下该键，则选择信号的下降沿触发。（24）触发方式选择 自动：在该方式下，扫描电路自动进行扫描。在没有信号输入或输入信号没有被触发同步时，屏幕上仍然可以显示扫描基线； 常态：有触发信号才能扫描，否则屏幕上无扫描线显示。当输入信号频率低于50Hz时，选择“常态”触发方式； 单次：当“自动”、“常态”两键同时弹出即被设置为“单次”触发工作方式。当触发信号来到时，准备

12、指示灯亮，单次扫描结束后指示灯熄灭，按下“复位”键后，电路又处于待触发状态。四、示波器的基本测量方法示波器面板上的开关和旋钮默认状态如表1-1所示。表1-1项目编号设置项目编号设置电源(6)弹出辉度(2)顺时针1/3处聚焦(3)适中垂直方式(34)CH1断续(36)弹出CH2反相(31)弹出垂直移位(32) (35)适中衰减器开关(7) (12)0.5V/DIV微调(11) (16)校准位置AC-DC-接地(8) (9) (13) (15)接地触发源(23)CH1触发耦合AC触发极性(20)+交替触发(22)弹出电平锁定(26)按下释抑(27)最小触发方式(24)自动水平方式(33)AA TI

13、ME/DIV(17)0.5ms/DIV扫描非校准(18)弹出水平移位(28)适中5扩展(30)弹出XY(29)弹出1. 幅度电压、电流的测定方法（1）读取电压幅值时，只需将被测信号垂直方向所占坐标的格数乘以VOLTS/DIV开关所指的刻度再乘以探头的衰减倍数即可。例如，荧光屏上波形如图1-4所示，正弦电压峰-峰值占有5个方格，VOLTS/DIV开关指向0.5V/DIV，探头衰减倍数为10，则：H=5.0cm图1-4（2）测量电流一般用电阻取样法将电流信号转换为电压信号后，再进行测量。如图1-5所示，若要测量Z支路电流，先串接一个取样电阻R。 通常取RZ。iZR UR 图1-52. 频率 （周期

14、）的测量方法用示波器测量频率 （周期）的方法基本上可分为两大类，一类是利用扫描工作方式，另一类是用示波器的XY工作方式。(1) 用示波器的扫描工作方式测量信号的频率（周期），实质上是确定锯齿波的周期（时间）坐标后（称为定时标），再与被测信号的周期进行比较测量。将被测信号水平方向的一个周期所占的格数乘以 TIME/DIV 开关所指示的刻度即可测出周期。仍以图1-4为例，正弦信号一个周期在水平方向占8.2个方格，TIME/DIV 开关指向5ms/DIV，则所以正弦信号的周期为41ms，即频率为24.4Hz。(2) 利用示波器的X工作方式。此时，锯齿波信号被切断，轴输入已知频率的信号，经放大后加水平

15、偏转板，轴输入待测频率的信号，经放大后加至垂直偏转板，荧光屏上显现的是ux和uy的合成图形，即李沙育图形。从李沙育图形的形状可以判定被测信号uy的频率，当李沙育图形稳定后，设荧光屏水平方向与图形的切线交点为Nx，垂直方向与图形的切线交点为Ny，则已知频率fx与待测频率fy有如下关系： ， 图1-6表示了几种常见的李沙育图形及对应的频率比。3. 同频率两信号相位差角的测量方法采用双踪示波器，CH1、CH2两通道输入待测相位差的同频率两信号，若测得信号周期所占格数为A，信号的相位差所占的格数为B（如图1-7所示），则相位差角：j = 360O频率比fY ：fX1 ：21 ：33 ：1李沙育图形 图

16、 1-6AB图1-7OU、It五、信号发生器简介1. 信号发生器是产生各种波形的信号电源。按信号波形分类，有正弦信号发生器、方波信号发生器、脉冲信号发生器、函数信号发生器（多信号发生器）等。 信号发生器的核心部分是振荡器产生的信号放大后作为电压或功率输出。通常输出电压可连续调节（细调），有电压衰减开关（粗调），输出频率也可通过粗调开关和细调旋钮进行调节。2. 信号发生器的使用方法(1) 先将输出幅值调到零位，接通电源，预热几分钟方可进行工作。(2) 使用时将电源频率调到所需的数值，对于多信号发生器，还要将转换开关调到选定的波形位置，在确定负载与信号发生器连接无误后，再将输出电压从零调到所需数值

17、。(3) 不能将信号发生器的输出端短路，以免损坏仪器。实验二戴维宁定理及最大功率传递定理的验证有源二端网络等效参数的测定一、实验目的1. 验证戴维宁定理的正确性，加深对该定理的理解。2. 验证最大功率传递定理的正确性，加深对该定理的理解。3. 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）。戴维宁定理指出：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，此电压源的电压US等于这个含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

18、独立源均置零（理想电压源视为短路，理想电流源视为开路）时的等效电阻。最大功率传递定理指出：如果负载电阻RL可调，当且仅当RL = R0时，负载获得的功率为最大值。其值为：UOC（US）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： 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、电流表测出有源二端网 图2-1 络的外特性曲线，如图2-1所

19、示。 根据外特性曲线求出斜率tg，则内阻为：也可以先测量开路电压UOC ，再测量电流为额定值IN时的输出端电压值UN ，则内阻为：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030V1实验台2可调直流恒流源0500mA1实验台3直流数字电压表0200V1实验台4直流数字毫安表0200mA1实验台5实验箱1四、实验内容被测有源二端网络如图2-2(a)所示，其戴维宁等效电路如图2-2(b)所示。1. 用开路电压、短路电流法测定戴维南等效电路的UOC 、R0UOC(V)ISC(mA)R0= UOC / ISC(K)按图2-2(a)接入稳压电源Us=12V（用电压表测量）和恒流源Is=8

20、 mA（用毫安表测量）。将负载RL 开路，测量UOC，将负载RL 短路测量ISC，并计算出R0。mAmAUIIUR08mA1KV10KV10KRL UOCRL 12V1K(a) 含源二端网络 (b) 戴维宁等效电路图2-2 2. 负载实验按图2-2(a)接入RL。改变RL值，测量有源二端网络的外特性曲线。记录于下表。U（V）987654321I（mA）3. 验证戴维宁定理将两个1K电阻并联得到等效电阻R0，然后令其与直流稳压电源（调整到步骤“1”时所测得的开路电压UOC值）相串联，如图2-2(b)所示，按照步骤“2”测其外特性，对戴维宁定理进行验证。将测量数据记录于下表中。U（V）987654

21、321I（mA）U(V)I(mA)P= U I(mW)4. 验证最大功率传递定理调节图2-2（b）中的负载RL，使电压表的读数为UOC的一半，记录此时负载的电压和电流值。（或用开路电压短路电流法计算出等效电阻R0，利用电阻箱调出该阻值的电阻，替换图2-2（b）中的负载RL）五、实验注意事项1. 在连接电路时，应将毫安表与负载RL串接。2. 在连接电路时，切勿将恒流源和稳压电源直接短接。3. 改接线路时，要关掉电源。六、预习要求1. 对图2-2(a)电路进行理论分析计算，计算出UOC、R0的值，利用2-2(b)电路计算负载电压分别为1V、2V、9V时对应的电流值。2. 分析负载获得最大功率的条件

22、，计算此时负载电压、电流和功率的理论值。七、实验报告1. 根据步骤2、3获得的数据，在坐标纸上分别绘出端口的伏安特性曲线，验证戴维宁定理的正确性。2. 根据实验测量的数据，计算负载RL在各测量点所消耗的功率值，并与实验获得的最大功率（步骤4测量结果）进行比较，验证最大功率传输定理的正确性。3. 说明产生误差的原因。4. 归纳、总结实验结论。实验三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

23、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复出现。为此，我们利用信号发生器输出的方波来模拟激励信号，即利用方波输出的上升沿作为零状态响应的起始时刻；利用方波的下降沿作为零输入响应的起始时刻。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路中开关的接通与断开的过渡过程是基本相同的。2. 图3-1（a）所示的 RC一阶电路的零输入响应（b）和零状态响应（c）分别按指数规律进行衰减和增长，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 用示波器测量时间常数的电路如图3-1(a)所示。

24、根据一阶微分方程的求解得知：。当t时，。此时所对应的时间就等于，如图3-1(b)所示。亦可用零状态响应波形来测得，即由0增加到所对应的时间，如图3-1(c)所示。utUm0.368UmtoutUm0.632UmtouCuSRCutUmoutUmo(c) 零状态响应(b) 零输入响应(a) RC一阶电路图3-1 时间常数的测定4. 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，若满足时（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。此时电路的输出电压与输

25、入电压的微分成正比。如图3-2 (b)所示。利用微分电路可以将方波转变成尖脉冲。RCT / 2RCuCuiTui(b)微分电路(c)积分电路(a)输入信号图3-2若将图3-2(b)中的R与C位置调换一下，如图3-2(c)所示，由电容 C两端的电压作为输出，且当电路的参数满足，则该RC电路称为积分电路。因为此时电路的输出电压与输入电压的积分成正比。利用积分电路可以将方波转变成三角波。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。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1实验台2双踪示波器13实验箱1HE-12A四、实验内容零输入零状态 1. 从

26、实验箱上选R10K，C6800pF组成如图3-1(a)所示的RC充放电电路。ui为脉冲信号发生器输出的Up-p5V、f1KHz的方波电压信号，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曲线，请测算出时间常数，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R10K，C0.1F，组成如图3-2(c)所示的积分电路，观察并描绘响应的波形。继续增大R或C的值，定性地观察对响应的影响。3. 令R1K，C0.01F，组成如图3-2(b)所示的微分电路。在同样

27、的方波激励信号作用下，观测并描绘响应的波形。继续减小R或C的值，定性地观察对响应的影响。五、实验注意事项1. 调节电子仪器各旋钮时，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。观察双踪波形时，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（黑夹）与示波器的接地端（黑夹）要连在一起，称为共地，以防外界干扰而影响测量的准确性。切勿将红夹与黑夹接在一起！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R10

28、K，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. 积分电路和微分电路应具备什么条件？ 它们在方波序列脉冲的激励下，其输出信号波形的变化规律如何？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，绘出RC一阶电路在方波序列脉冲的激励下， uC和uR随时间的变化曲线。在实验内容1中根据曲线测出值，并与理论计算的时间常数作比较，分析误差原因。2. 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。3. 心得体会及其他。实验四单相交流电路及功率因数的提高一、实验目的1. 通过RL串联电路掌握单相交流电路的

29、电压、电流、复阻抗之间的相量关系，有效值关系。2. 熟悉日光灯电路的组成，各元件的作用及日光灯的工作原理，学会日光灯电路的连接，了解线路故障的检查方法。3. 掌握交流电路的电压、电流和功率的测量方法。4. 掌握提高感性负载功率因数的方法。二、原理说明镇流器是一个铁心线圈，其电感L比较大，而线圈本身具有电阻R1。日光灯在稳态工作时近似认为是一个阻性负载R2。镇流器和灯管串联后接在交流电路中，如图4-1所示，可以把这个电路等效为RL串联电路，如图4-2所示。 图4-1 日光灯电路 图4-2 日光灯等效电路根据图4-2和图4-3，相关计算如下：日光灯管等效电阻：电路消耗的有功率：镇流器的等效电阻：镇

30、流器的等效复阻抗模：图4-3 RL串联电路相量图镇流器电感线圈的感抗：电感线圈的电感： 镇流器的功率因数：，电路的功率因数：因镇流器本身的电感较大，故整个电路的功率因数较低，为了提高电路的功率因数，可以采用在日光灯两端并联电容的方法，见图4-2虚线所示。图4-4 日光灯并联电容相量图并联电容后电路的总电流（见图4-4）。由于电容的无功电流抵消了一部分日光灯电流中的感性无功分量，所以总电流将减小，电路的功率因数被提高。由于电源电压是固定的，并联电容器并不影响感性负载的工作状态，即日光灯支路的电流、功率和功率因数并不随并联电容的大小而改变，仅是电路的总电流及总功率因数发生变化。提高电路的功率因数能

31、够减小供电线路的损耗及电压损失，提高电源设备的利用率而又不影响负载的工作，所以并联电容器提高电路的功率因数的方法被供电部门广泛采用。如果要将功率因数cos提高到cos，所并联电容的大小计算如下： 原电路的功率因数角。提高功率因数后的功率因数角。电源的角频率。 三、实验设备 序号名称型号与规格数量备注1交流电压表0500V1实验台2交流电流表5A1实验台3功率表1实验台4自耦调压器1实验台5日光灯灯管30W1实验台6镇流器、启辉器与30W灯管配用各1实验台7电容器1F,2.2F,4.3F/500V各18电流插座3实验台四、实验内容1. 按图4-5所示电路连接电路。注意功率表和电流插座的接线方法。

32、图4-5 日光灯实验电路图2. 经指导教师检查后接通实验台电源，调节自耦调压器的输出，使其输出电压缓慢增大，直到调至额定电压220V，测量有功功率P，日光灯支路电流I，电源电压U，镇流器电压URL，灯管电压UR等值，把测得的数据填入表4-1中，验证电压相量关系。表4-1测 量 数 值计算值P(W)cos I(mA)U(V)URL(V)UR(V)R1()L(H)cos LR2()正常工作值3. 并联电路电路功率因数的改善。按照图4-5所示电路并联不同值的电容，读取并记录功率表、电压表读数。通过一只电流表和三个电流插座分别测得三条支路的电流。将数据记入表4-2中。表4-2电容值(F)测 量 数 值

33、P (W)U (V)总电流I (mA)负载电流IRL (mA)电容电流IC (mA)12.24.3五、实验注意事项1. 本实验使用交流市电220V，务必注意用电和人身安全。注意电源电压应接在调压器的输出端，切勿接在380V电源上！ 2. 功率表要正确接入电路。注意功率表的接线方法，分清电压线圈和电流线圈的端子，电压线圈要与被测电路并联，电流线圈要与被测电路串联，并且两个线圈的对应端子（同名端）应接在电源的同一点上。3. 线路接线正确，日光灯不能启辉时， 应检查启辉器及其接触是否良好。4. 交流电流表并不接入电路中，而是利用电流插头测试各支路电流，电流插头的一端应始终插在交流电流表头上，测量端插

34、入电流插座即可测量电流值。注意不得用电流插头来测量电压！5. 在接线和拆线时，务必关闭电源，然后再操作。六、预习思考题1. 在日常生活中，当日光灯上缺少了启辉器时，人们常用一根导线将启辉器的两端短接一下，然后迅速断开，使日光灯点亮或用一只启辉器去点亮多只同类型的日光灯，这是为什么？ 2. 为了改善电路的功率因数，常在感性负载上并联电容器，此时增加了一条电流支路，试问电路的总电流是增大还是减小，此时感性支路的电流和功率是否改变？3. 提高线路功率因数为什么只采用并联电容器法，而不用串联法？所并联的电容器是否越大越好？七、实验报告1. 根据表4-1中额定电压工作时的实验数据计算的值。 2. 根据表

35、4-1中额定电压工作时的实验数据计算和，绘出的电压相量图，验证相量形式的基尔霍夫电压定律。3. 根据表4-2中的实验数据计算并联不同电容时，功率因数角和，绘出电流相量图，验证相量形式的基尔霍夫电流定律。 4. 讨论改善电路功率因数的意义和方法。 附录1、日光灯电路元件及其作用日光灯的电路由灯管，镇流器，启动器三个部分组成。（1）灯管：日光灯的灯管是一个玻璃管，在管子的内壁均匀地涂有一层荧光粉，灯管两端各有一个阳极和灯丝，灯丝是用钨丝绕制而成的，它的作用是发射电子。在灯丝上焊有两根镍丝作为阳极，它和灯丝具有同样的电位，它的主要作用是当它的电位为正时吸收部分电子，以减少电子对灯丝的冲击。灯管内充有

36、惰性气体（如氩气，氪气）与水银蒸气。由于有水银蒸气存在，当管内产生弧光放电时，会放射出紫外线，紫外线照在荧光粉上就会发出荧光。日光灯管的结构如图4-6所示。 图4-6 日光灯管剖面图 图 4-7启动器（2）镇流器：镇流器是与日光灯管相串联的一个元件。实际上是一个绕在硅钢片铁心上的电感线圈。镇流器的作用是，一方面限制日光灯管的电流，另一方面在日光灯起燃时由于线路中的电流突然变化而产生一个自感电动势（即高电压）加在灯管两端，使灯管产生弧光。镇流器必须按电源电压与日光灯的功率配用，不能互相混用。（3）启动器；启动器的构造是封在玻璃泡（内充惰性气体）内的一个双金属片和一个静触片，外带一个小电容器，同装

37、在一个铝壳里，如图4-7所示。双金属片由热膨胀系数不同的两种金属片制成。内层金属的热膨胀系数大，在双金属片和静触片之间加上电压后，管内气体游离产生辉光放电而发热。双金属片受热以后趋于伸直，使得它与静触片接触而闭合。这时双金属片与静触片之间的电压降为零，于是辉光放电停止，双金属片经冷却而恢复原来位置，两个触点又断开。为了避免启动器中的两个触点断开时产生火花，烧毁触点，通常用一只小电容器与启动器并联。2、日光灯的点亮过程刚接上电源时，启动器两端是断开的，电路中没有电流。电源电压全部加在启动器上，使它产生辉光放电并发热。双金属片受热膨胀使之与静触片闭合，将电路接通。电流通过灯管两端的灯丝，灯丝受热后

38、发射电子，这时启动器的辉光放电停止。双金属片冷却后与静触片断开，在触电断开的瞬间，镇流器产生了相当高的电动势（800V1000V）。这个电动势与电源电压一起加在灯管两端，使灯管中的氩气电离放电，氩气放电后，灯管温度升高，水银蒸气气压升高，于是过渡到水银蒸气电离放电，产生较大的电弧而导通。灯管中的弧光放电发出的大量紫外线，照射到管壁所涂的荧光粉上使它产生象日光一样的光线。灯管放电后，大部分的电压降落在镇流器上。灯管两端的电压，也就是启动器两触点的电压较低，不足使启动器放电，因此它的触点不再闭合。I实验五三相交流电路电压、电流的测量一、实验目的1. 掌握三相负载作星形联接、三角形联接的方法， 验证

39、这两种接法时线、相电压及线、相电流之间的关系。2. 充分理解三相四线供电系统中的中线作用。二、原理说明1. 三相负载可接成星形（又称“”接）或三角形(又称接)。当三相对称负载作Y形联接时，线电压UL是相电压Up的倍。线电流IL等于相电流Ip，即： UL，ILIp在这种情况下，流过中线的电流I00，所以可以省去中线。当对称三相负载作形联接时，有ILIp，ULUp，形联接没有中线。2. 不对称三相负载作Y联接时,必须采用三相四线制接法，即Yo接法。而且中线必须牢固联接，以保证三相不对称负载的每相电压维持对称不变。倘若中线断开，会导致三相负载电压的不对称，致使负载轻的那一相的相电压过高，使负载遭受损

40、坏；负载重的一相的相电压又过低，使负载不能正常工作。尤其是对于三相照明负载，无条件地一律采用三相四线制接法。3. 当不对称负载作接时，ILIp，但只要电源的线电压UL对称，加在三相负载上的电压仍是对称的，对各相负载工作没有影响。三、实验设备序号名 称型号与规格数量备注1交流电压表0500V1实验台2交流电流表05A1实验台3三相自耦调压器1实验台4三相灯组负载220V，15W白炽灯9HE-175电流插座3实验台四、实验内容1. 三相负载星形联接（三相四线制供电）实验准备：将三相调压器的旋柄置于输出为0V的位置（即逆时针旋转到底），将交流电压表接到调压器的输出端。开启实验台电源，调节调压器，使输

41、出的三相电源的线电压为220V（即相电压为127V）。关闭电源开关，按图5-1线路连接实验电路。经指导教师检查合格后，方可开启实验台电源，并按下述内容完成各项实验，分别测量三相负载的线电压、相电压、线电流、线电流、中线电流、电源与负载中点间的电压。将所测得的数据记入表5-1中，并观察各相灯组亮暗的变化程度，特别要注意观察中线的作用。测量相电压时要注意中点位置的选择（应该是o点，不要选择N点）！调压器输出U (A)V (B)W (C)NabcxyzoIAIBICIoUVWN220V220V127V图5-1表5-1测量数据负载状态开灯数量线电流(mA)线电压(V)相电压(V)中线电流Io(mA)中

42、点电压UNo(V)A相B相C相IAIBICUABUBCUCAUaxUbyUczY0接对称有中线333Y接对称无中线333Y0接不对称有中线123Y接不对称无中线123Y0接有中线B相断开103Y接无中线B相断开1032. 负载三角形联接（三相三线制供电）关闭电源开关，按图5-2改接线路，经指导教师检查后接通三相电源，按表5-2的内容进行测试。注意三角形连接时没有中线！调压器输出U VW abcxyzIAIBIC220VIABIBC220VU (A)V (B)W (C)ICA 图5-2表5-2 测量数据负载情况开 灯 数 量线电压=相电压（V）线电流（mA）相电流（mA）A-B相B-C相C-A相

43、UABUBCUCAIAIBICIABIBCICA三相平衡333三相不平衡123五、实验注意事项1. 本实验采用三相交流市电，线电压为380V， 应穿绝缘鞋进实验室。实验时要注意人身安全，不可触及裸露的导电部件，防止意外事故发生。2. 每次接线完毕，同组同学应自查一遍， 然后由指导教师检查后，方可接通电源，必须严格遵守断电接线检查通电；断电拆线的实验操作原则。3为避免烧坏灯泡，HE-17实验挂箱内设有过压保护装置。当任何一相电压超过245250V时，实验台报警并跳闸。因此，在做Y接不平衡负载或缺相实验时，所加线电压应以最高相电压不大于240V为宜。六、预习思考题1. 三相负载根据什么条件作星形或

44、三角形连接？2. 试分析三相星形联接不对称负载在无中线情况下，当某相负载开路或短路时会出现什么情况？如果接上中线，情况又如何？3. 本次实验中为什么要通过三相调压器将 380V 的线电压降为220V的线电压（相电压为127V）使用？七、实验报告1. 用实验测得的数据验证对称三相电路中的关系。2. 用实验数据和观察到的现象，总结三相四线供电系统中的中线作用。3. 不对称三角形联接的负载，能否正常工作？ 实验是否能证明这一点？4. 根据不对称负载三角形联接时的相电流值作相量图，并求出线电流值，然后与实验测得的线电流作比较，分析之。实验六RC选频网络特性测试一、实验目的1. 熟悉文氏电桥电路的结构特

45、点及其应用。2. 学会用交流毫伏表和示波器测定文氏桥电路的幅频特性和相频特性。二、原理说明文氏电桥电路是一个RC的串、并联电路，如图6-1所示。该电路结构简单，被广泛地用于低频振荡电路中作为选频环节，可以获得很高纯度的正弦波电压。1. 用函数信号发生器的正弦输出信号作为图6-1 的激励信号，并保持 图 6-1 值不变的情况下，改变输入信号的频率f， 用交流毫伏表或示波器测出输出端相应于各个频率点下的输出电压值，将这些数据画在以频率f 为横轴，为纵轴的坐标纸上，用一条光滑的曲线连接这些点，该曲线就是上述电路的幅频特性曲线。文氏桥路的一个特点是其输出电压幅度不仅会随输入信号的频率而变，而且还会出现

46、一个与输入电压同相位的最大值，如图6-2所示。由电路分析得知，该网络的传递函数为：当角频率时，图6-2此时与同相。由图6-2可见RC串并联电路具有带通特性。90 2. 将上述电路的输入和输出分别接到双踪示波器的YA和Y B两个输入端，改变输入正弦信号的频率，观测相应的输入和输出波形间的时延及信号的周期T， 90则两波形间的相位差为360oi（输出图 6-3相位与输入相位之差）。将各个不同频率下的相位差画在以f为横轴，为纵轴的坐标纸上，用光滑的曲线将这些点连接起来， 即是被测电路的相频特性曲线，如图6-3所示。由电路分析理论得知，当，即时，0，即与同相位。三、实验设备序号名 称型号与规格数量备

47、注1函数信号发生器1实验台2双踪示波器13交流毫伏表0600V1实验台4元器件箱1HE-12A四、实验内容与步骤1. 测量RC串、并联电路的幅频特性。（1）利用原件箱中提供的电阻和电容元件，组成图6-1所示电路。取R=1K，C = 0.1 F；（2）调节信号源输出电压为6V的正弦信号，接入图6-1的输入端； （3）改变信号源的频率f（由频率计读得），并保持信号源输出幅度不变，测量输出电压（可先测量=1/3时的频率f 0，然后再在f 0左右设置其它频率点测量）。（4）取R=200，C=0.1F，重复上述测量。R=1k，C=0.1FU0（V）0.250.50.7071.00.7070.50.25f（HZ）R=200C=0.1FU0（V）0.250.50.7071.00.7070.50.25f（HZ）2. 测量RC串、并联电路的相频特性将图6-1的输入和输出分别接至双踪示波器的YA和YB两个输入端，改变输入正弦信号的频