电路实验原理汇编

1、电路原理实验讲义安徽大学电工电子实验教学中心电路原理实验内容实验一：元件伏安特性的测试实验二： 基尔霍夫定律的验证实验三：叠加定理和等效电源定理实验四： 典型电信号的观察与测试实验五 ：电路瞬态响应的研究实验六 ：交流电路阻抗参数的测量实验实验七 ： RLC谐振电路特性的研究实验八 ：功率因数的提高与研究 实验九：三相电路中电压和电流的测量实验十：负阻变换器及应用安徽大学电工电子实验教学中心实验一：元件伏安特性的测试实验目的实验操作平台简介基本原理实验内容实验报告及注意事项返回目录安徽大学电工电子实验教学中心一、实验目的1.掌握元件伏安特性的逐点测试方法，了解线性元件 和非线性元件特性的差别。

2、2.研究电压源、电流源的外特性。3.练习实验曲线的绘制。 返回安徽大学电工电子实验教学中心电源部分实验电路模块测量仪表部分二、GDDS系列实验操作台简介安徽大学电工电子实验教学中心电源部分功率函数电源单相可调电源直流电源三相电源安徽大学电工电子实验教学中心直流电源部分电流源电压源安徽大学电工电子实验教学中心测量仪表部分直流电压表交流电压、电流表直流电流表安徽大学电工电子实验教学中心直流电压表安徽大学电工电子实验教学中心交流电压、电流表安徽大学电工电子实验教学中心直流电流表安徽大学电工电子实验教学中心实验电路模块直流电路单元返回安徽大学电工电子实验教学中心三、基本原理1任何一个二端元件的特性都可

3、以用该元件上 的端电压U与流过该元件的电流I的函数关系来表示，可以在U-I坐标平面上描绘出它的特性曲线，这条特性曲线称为“伏安特性曲线”。由测得的伏安特性曲线可以了解被测元件的特性，若伏安特性曲线是一条过原点的直线，则该元件是线性元件，否则是非线性元件。下图描绘的是几种不同元件的伏安特性曲线。安徽大学电工电子实验教学中心不同元件的伏安特性曲线a:线性电阻b:白炽灯c:一般二极管d:稳压二极管安徽大学电工电子实验教学中心二极管伏安特性曲线死区反向击穿区正向导通区域安徽大学电工电子实验教学中心2 理想的电压源特性可以用U-I坐标平面上的一条垂直线表示,而理想的电流源的特性则可以用U-I坐标平面上一

4、条水平线来表示。但实际的电压源和电流源是有内阻的。实际的电压源可以用一个电压源Us与一个电阻Rs相串联的电路模型来表示，实际的电流源可以用一个电流源Is和电导Gs相并联的电路模型来表示，其输出流分别为： U=Us-RsI I=Is-U/Rs其伏安特性曲线又称为“电源的外特性曲线”，如图： 安徽大学电工电子实验教学中心电压源外特性曲线电流源外特性曲线返回安徽大学电工电子实验教学中心四、实验内容1.测试线性电阻的伏安特性 按左图接线，调节稳压电源的输出电压，使电压表指示为08V，记下电流表的示数，填入下表：安徽大学电工电子实验教学中心2.测试非线性元件二极管的伏安特性 测正向特性时，按图1-1接线

5、，R为限流电阻，二极管正向压降在00.35V之间取值；测反向特性时，按图1-2接线，反向压降在030V之间取值，实验数据入下表安徽大学电工电子实验教学中心3.测试电压源的外特性按右图接线，保持电压源输出为3V，改变负载电阻RL，测出Rs分别为0 ，1K 时的U和I值，记入下表返回安徽大学电工电子实验教学中心五、实验报告(1) 根据实验数据,在坐标纸上分别绘出各元件的伏安特性(2) 分析测量误差原因六、注意事项（1）合理选择量程，切勿使电表超过量程（2）稳压电源输出应由小到大逐渐增加，输出端切勿短路七、思考题分析测量二极管伏安特性实验中，电流表在二极管正、反接时分别外接、内接的原因，并说明电阻R

6、在该实验中的作用安徽大学电工电子实验教学中心演示完毕，开始实验！安徽大学电工电子实验教学中心实验二 基尔霍夫定律的验证实验目的实验原理实验内容实验报告及注意事项返回目录安徽大学电工电子实验教学中心实验目的(1)加深对基尔霍夫定律的理解(2)用实验数据验证基尔霍夫定律(3)进一步熟悉仪表的使用技术返回安徽大学电工电子实验教学中心实验原理 基氏定律是电路理论中最基本的定律之一,应用极为广泛. 该定律有两条:一是电流定律(KCL),二是电压定律(KVL). (1)KCL: 在任一时刻,流入到电路任一节点的电流代数和为零.其实质上是电流连续性的表现. 运用该定律时,一定要注意电流的方向,若不知道电流的

7、真实方向可以先假设每一电流的参考方向,根据参考方向就可写出KCL表达式:I=0 显然,该定律与各支路上的元件无关,无论是线性还是非线性电路,同样适用.安徽大学电工电子实验教学中心在任一假设的封闭面内.同样适用.如图假设电流流出为正,流进为负,则有I1+I2-I3=0安徽大学电工电子实验教学中心(2)KVL:在任一时刻,沿闭合回路电压降的代数和等于零.一般 形式为:U=0 . 如图所示在左图的闭合回路中,电压参考正方向如箭头所示,从节点a出发,顺时针方向绕行一周又回到a 点,则U1+U2+U3-U4-U5=0该定律也是普遍使用于线性和非线性的电路.返回安徽大学电工电子实验教学中心三. 实验内容按

8、左图接线,其中E=10V为稳压电源的输出电压,实验中保持不变,其余元件如图示(即实验台上直流稳压电路单元中的电路).按下图表测量实验数据待测量II2 I3IAISU1U2 U3UAUS测量值安徽大学电工电子实验教学中心四. 实验报告完成实验测试、数据列表根据基氏定律及电路参数计算出各支路电流及电压计算结果与实验测量结果进行比较,说明误差原因(4) 小结对基氏定律的认识安徽大学电工电子实验教学中心附: 实验器材安徽大学电工电子实验教学中心电流插孔安徽大学电工电子实验教学中心安徽大学电工电子实验教学中心演示完毕，开始实验！安徽大学电工电子实验教学中心实验三：叠加定理和等效电源定理实验目的基本原理实

9、验内容报告要求返回目录安徽大学电工电子实验教学中心一 实验目的 1.通过实验验证线性电路的叠加性和齐次性， 加深理解叠加定理的概念和应用； 2.用实验方法来验证戴维宁定理，掌握戴维宁等效电路参数的实验测试方法安徽大学电工电子实验教学中心预习检查叠加定理中某个独立源单独作用，其余的独立源应如何处理？若把电路中某一电阻换成二极管，试问叠加性和齐次性是否成立？在求戴维宁等效电路时，短路测ISC的条件是什么？若含源二端网络不允许短路或开路时，如何用其他的方法测出等效电阻的阻值？安徽大学电工电子实验教学中心二 基本原理1.线性电路满足叠加性，即在有几个独立源共同作用的线路电路中，每一元件流过的电流或其端

10、电压，可以看成是每一独立源单独作用时在该元件上产生的电流或电压的代数和。 2.线性电路满足比例性，即当某独立源的值增加或减少K倍时，它在各元件上产生的电流或电压也同样增加或减少K倍。 3.任何一个线性有源二端网络，都可以用一个恒压源与内阻串联的支路或用一个恒流源与内阻并联的支路来代替。电压源串联电阻支路称为戴维南等效支路，电流源并联电阻支路称为诺顿等效支路。含受控源的有源线性网络也可用等效电源来代替。安徽大学电工电子实验教学中心4.有源二端网络等效参数 UOC 、ISC 、Rs的测量方法 （1）当网络输出端开路时，用电压表直接测出开路电压，将其输出端短路，用电流表测出短路电流。 （2）对于二端

11、网络，可以用电桥、万用表的欧姆档、伏安法进行测量。有知Rs= UOC / ISC ；也可在输出端接一负载，测出 RL ，则Rs=（ UOC / UL-1）* RL ，采用此方法时，与Rs越接近，测出的Rs越准确。 （3） 半电压法返回安徽大学电工电子实验教学中心 三 实验内容1 验证叠加性 按图1接线后，分别测出E1、E2单独作用， E1和E2共同作用时各支路电流及各电阻两端的电压值，并填表。 2 验证比例性 按上面接线后，令E2=0，取E1=3v，测出各支路电流值及个电阻两端的电压值，填表。 US1US2abU1U2U3U4U5E1=1.5V,E2=6VE1=0,E2=6VE1=1.5V,E

12、2=0叠加结果E1=3V,E2=0误差安徽大学电工电子实验教学中心3 戴维南等效定理的验证 按图1接线后,测量CC端口的等效电路（1）测出CC端口开路电压和短路电流，并计算出等效内阻，填表。（2）在CC端接入一负载200 ，测出 UL ，计算出等效内阻，填表。UOCISCRSRLULRS安徽大学电工电子实验教学中心四 报告要求 1 根据测得的数据，验证线性电路的叠加性和比例性，分析误差产生的原因。 2 说明测定有源网络等效内阻的几种方法，并比较其优缺点及适用范围。 返回 安徽大学电工电子实验教学中心开始实验！安徽大学电工电子实验教学中心实验四 典型电信号的观察与测试返回目录一、实验目的二、实验

13、原理三、实验仪器四、实验内容五、报告要求安徽大学电工电子实验教学中心一.实验目的1.熟悉双踪示波器、毫伏表、函数信号发生器 的使用方法 2.定量测定直流信号、正弦信号以及脉冲信号的波形参数安徽大学电工电子实验教学中心二.实验原理 直流（阶跃）信号、正弦信号和脉冲信号是几种常用的激励信号，均由直流电源和函数信号发生器产生。 正弦信号的波形参数：a. 幅值: Up-p 是峰-峰值，Up 是最大值， Ueff 是有效值Up= Up-p/2 Ueff= Up-p/2 .8b. 周期T（或频率f)c. 初相位安徽大学电工电子实验教学中心脉冲信号的波形参数是幅值、脉冲重复周期T及脉宽 各信号波形图如下所示

14、：直流信号正弦信号脉冲信号安徽大学电工电子实验教学中心三、实验仪器1.函数信号发生器调节频率选择波形调节幅度显示频率显示幅度安徽大学电工电子实验教学中心2.双踪示波器显示区域控制面板安徽大学电工电子实验教学中心控制面板部分垂直控制部分水平控制部分触发部分读出功能安徽大学电工电子实验教学中心垂直控制部分垂直方向每格为0.5V安徽大学电工电子实验教学中心水平控制部分 水平方向每格为0.5ms安徽大学电工电子实验教学中心触发系统安徽大学电工电子实验教学中心读出功能1.光标开关: 按此键可打开关闭光标测量功能2.光标功能: 按此键选择下列测量功能: (1) V:电压差测量; (2) V%:电压差百分比

15、测量; (3) VdB:电压增益测量; (4) T:时间差测量; (5)1/ T:频率测量; (6)DUTY:占空比测量; (7)PHASE:相位测量3.光标(基准): 按此键选择要移动的光标4.位移: 旋转此选扭可将选择的光标定位安徽大学电工电子实验教学中心示波器读数安徽大学电工电子实验教学中心3.毫伏表安徽大学电工电子实验教学中心四.实验内容1.双踪示波器的校准 双踪示波器的校准信号为f=1kHz，UP-P=0.5V的方波信号。打开电源，将示波器面板上的标准信号输出插口用同轴电缆接至Y轴输入插口CH1或CH2，调节示波器面板上的“灰度”、“聚焦”、“位移”等旋钮，使荧光屏的中心部分显示出线

16、条细而清晰、亮度适中的方波波形，通过调节幅度和扫描速度灵敏度，从荧光屏上读出标准信号的幅值和频率，并将它与标称值相比较安徽大学电工电子实验教学中心2.正弦信号的观察与测试 由函数信号发生器输出正弦波形，输出频率分别为150Hz,500Hz,50kHz,输出有效值分别为1V，5V，10V，调节示波器扫描速度灵敏度及幅度灵敏度旋钮至合适位置，将测得的数据记入下表。返回VDIV竖直方向格数UP-P计算有效值1V5V10VTIMEDIV水平方向一周期格数T100HZ500HZ50KHZ安徽大学电工电子实验教学中心五.报告要求 1 总结所用仪器的正确使用方法和观察电信号的方法。 2 处理各项实验数据，列

17、表记录测量结果，绘出观察到的各种信号波形3.脉冲信号参数的观察与测试（1）由函数信号发生器产生频率分别为1kHz,10kHz和20kHz，输出幅度为3V的方波信号，用示波器观察并测量波形参数。（2）使信号频率保持在10kHz，调节函数信号发生器的占空比旋钮，使之输出一脉冲信号，用示波器测出其周期T和脉宽。安徽大学电工电子实验教学中心演示完毕，开始实验！安徽大学电工电子实验教学中心实验五 电路瞬态响应的研究实验目的基本原理实验内容实验报告及注意事项返回目录安徽大学电工电子实验教学中心一.实验目的 1.观察一阶电路的零输入、零状态响应 的变化规律和特点。 2.研究电路参数对一阶、二阶电路响应的影响

18、。 3.学会用示波器测一阶电力的时间常数 。 4.研究RC微分电路和积分电路。安徽大学电工电子实验教学中心 二 基本原理 1.含有L，C储能元件的电路称为动态电路。动态电路的过度过程可以用微分方程求解，又初始条件可以求得电路的响应。以RC串联为例： 完全响应=零状态响应+零输入响应=稳态分量+暂态分量 当初始状态为零时，仅又输入引起的响应称为“零状态响应”，激励为零而仅又初始状态引起的响应称为“零输入响应”。完全响应是两者之和，体现了线性电路的可叠加性。 安徽大学电工电子实验教学中心2.二阶动态电路的响应取决于电路的固有频率S， 实验中可通过调节R使电路出现三种阻尼情况。 当R2 时，为过阻尼

19、状态，Uc为非振荡衰减 当R=2 时，为临界阻尼状态。 当R2 时，为欠阻尼状态，Uc(t)为衰减震荡。安徽大学电工电子实验教学中心3.动态电路过渡过程是十分短暂的单次变化过程。用普通的双踪示波器观察过渡过程和测量有关参数时，必须使单次变化的过程重复出现，因此，可以用方波来代替阶跃信号，将方波的上升沿做为零状态响应的正阶跃激励信号，方波的下降沿作为零输入响应的负阶跃激励信号，只要方波的半个周期大于被观察电路的时间常数的35倍，在方波的每半个周期内就会出现一次过渡过程，所观察到的响应的性质与单次过程完全相同。安徽大学电工电子实验教学中心4.电路时间常数的测定方法 对于零输入响应波形图，根据一阶微

20、分方程有：当t=时，Uc()=0.368Us,此时所对应的时间就等于 。也可以由零状态响应波形增长到0.632Us所对应的时间测出。安徽大学电工电子实验教学中心5.微分电路和积分电路是一阶电路中较典型的电路。一个RC串联电路，在方波激励条件下，当满足T时，就构成一个积分电路，此时电路的输出信号电压与输入信号电压的积分成正比。 返回安徽大学电工电子实验教学中心 三 实验内容 电路图： (1) R=2k,C=0.01uF (2) R=10k,C=0.1uF (过渡过程不能充分完成）1.RC一阶电路的零状态响应:输入信号：安徽大学电工电子实验教学中心 步骤： (1)输入信号按要求调好后加在RC一阶电

21、路的输入端，用示波 器的1通道(CH1)测输入信号，2通道(CH2)测输出信号； (2)在示波器上观察到以下零状态响应波形时，求稳态值和时间常数 在示波器上直接读出稳态值 Us ，算出 0.632 *Us ， 在纵轴上找到该电压值对应的点，通过该点做水平线和响应波形 交于一点，再通过该点做垂线和横轴相交，读出时间常数 。 要求：求出稳态值 Us 和时间常数 ，画出输入、输出波形及求时间 常数 的放大图。 （第2组参数不做要求，只需观察波形） 安徽大学电工电子实验教学中心2.RC一阶电路的零输入响应:电路图： (1) R=2k,C=0.01uF (2) R=10k,C=0.1uF (过渡过程不能

22、充分完成）输入信号：安徽大学电工电子实验教学中心 步骤：(1)输入信号按要求调好后加在RC一阶电路的输入端，用示波器的1通道(CH1)测输入信号，2通道(CH2)测输出信号；(2)在示波器上观察到以下零输入响应波形时，求初始值Uc 和时间常数要求 ：求出初始值 Us 和时间常数 ，画出输入、输出波形及求时间 常数 的放大图。 （第2组参数不做要求，只需观察波形） 在示波器上直接读出初始值Uc ，算出 0.368*Uc ， 在纵轴上找到该电压值对应的点，通过该点做水平线和响应波形 交于一点，再通过该点做垂线和横轴相交，读出时间常数 。 安徽大学电工电子实验教学中心3. RLC二阶电路的零状态响应

23、:电路图：输入信号：R=10K ,C=0.1uF, L=10mH安徽大学电工电子实验教学中心 步骤： (1)输入信号按要求调好后加在RLC二阶电路的输入端，用示波器的1通道(CH1)测输入信号，2通道(CH2)测输出信号； (2)调节变阻箱R，在示波器上观察RLC二阶电路零状态响应 的三种波形（欠阻尼，临界阻尼和过阻尼 ）。 要求：在同一坐标轴下绘制RLC二阶电路零状态响应 的三种波形（欠阻尼，临界阻尼和过阻尼 ）。 安徽大学电工电子实验教学中心实验报告 1，整理测量结果，在同一坐标纸上依次画出激励方波和所观察到的各电压、电流波形。 2，分析实验结果，说明电路参数改变对一阶动态电路的影响。 3

24、，计算RLC串联电路中R不同时的固有频率，将它在S平面上标出，并与示波器观察到的响应一一对应，分析产生误差的原因。 4，根据自己设计的微分电路和积分电路，画出其输出波形。 安徽大学电工电子实验教学中心注意事项 1.测量时间常数时，必须注意方波响应应处在零状态响应和零输入响应状态，否则，测得的时间常数是错误的。 2.分析实验结果时，应主要实际元件与理想模型之间的差别，实际电容和电感都具有损耗电阻。 返回安徽大学电工电子实验教学中心实验六 交流电路阻抗参数的测量实验一、实验目的：二、实验任务：三、实验仪器：四、实验内容返回目录安徽大学电工电子实验教学中心一、实验目的：1.初步建立元件或电路频率特性

25、的概念以及测试方法;2.加强双踪示波器使用的学习。二、实验任务： 1.测量R、L 、C三元件阻抗模的频率特性; 2.测量R、L 、C三元件的相频特性； .观察R、L 、C三元件各自的状态轨迹线。三、实验仪器：电路实验板、正弦信号发生器、交流毫伏表、双踪示波器安徽大学电工电子实验教学中心四、实验内容：r=10,R=200,C=0.1uF,L=100mH安徽大学电工电子实验教学中心1.单个元件阻抗频率特性测试：步骤：正弦信号发生器的输出电压有效值始终保持在 2V ，改变其频率 如下表所示，用交流毫伏表测量 BC 间的电压，并将测试数据填入 下表： 要求：在同一坐标轴中画出R、L、C 单个元件的 Z-f （阻抗-频率） 特性曲线。安徽大学电工电子实验教学中心2. R、L、C三元件的相位测量：步骤： f=10kHz 时，在示波器上观察 R 和 L的电压、电流相位关系； f =50kHz 时，在示波器上观察 c 的电压、电流相位关系。 要求：用文字描述 R、L、C 三元件电压、电流的超前滞后关系及相位差。3. 观察R、L、C单