电路实验指导书

PAGE86PAGE65《电路分析》课程实验指导书兰州工业高等专科学校电气工程系实践中心2015年3月目录《电路分析》课程实验要求 实验一电工仪表测量误差的计算 1实验二仪表量程扩展实验 5实验三电路元件伏安特性的的测绘 8实验四基尔霍夫定律的验证 11实验五叠加原理的验证 13实验六电压源与电流源的等效变换 15实验七戴维南定理和诺顿定理设计 18实验八最大功率传输条件测定 22实验九RC一阶电路和二阶电路响应测试 24实验十R、L、C元件阻抗特性的测定 28实验十一三表法测定交流电路等效参数 30实验十二功率因数测试及其改善 34实验十三RLC串联谐振电路的研究 37实验十四二端口网络参数测试 40实验十五三相交流电路测量 43附录1THHE-1型高性能电工电子实验台使用说明书 47附录2示波器使用说明 55《电路分析》课程实验要求一实验课的作用实验课是高等教育的一个重要环节，是理论联系实际的重要手段。通过实验教学，可验证和巩固所学的理论知识、训练实验技能、培养学生实际工作能力。实验课应达到以下目的：1.培养学生实事求是，一丝不苟，三严（严格、严密、严肃）的科学态度，养成良好的实验习惯和作风。2.训练学生的基本的实验技能，如正确使用常见的电工仪器，掌握一些基本的电工测试技术，实验方法及数据分析处理。3.培养学生通过实验观察和研究基本电路现象及规律的能力，以巩固所学理论知识。二实验课的要求1.课前准备，必须认真预习，具体要求：（1）阅读实验指导书，明确实验的目的与要求。并结合实验的原理复习有关理论。了解完成实验的方法和步骤，设计好实验数据的记录表格，认真思考并解答预习思考题中的问题。（2）理解并记住指导书中提出的注意事项。对实验中所用仪器设备的作用及使用方法要有初步了解。2.实验步骤（1）接线前，首先了解各种仪器设备和元器件的额定值，使用方法和电源的情况。（2）实验中要用的仪器、仪表、实验板及开关等。应根据连线合理布局。（3）接线原则是先串后并、先总后分，接线时应将所有电源开关断开，并可调设备旋纽、手柄置于最安全位置，接好线后，经仔细检查无误，经教师复查后才可接通电源，合电源时，要注意各个设备及仪表工作是否正常。（4）实验中要大胆细心，一丝不苟，认真观察现象，仔细读取数据，随时分析研究实验结果的合理性，如发现异常现象，应及时查找原因。（5）实验完毕，先切断电源，再根据实验要求核对实验数据，然后教师审核，正确后拆线，并将设备仪器排放整齐，等教师检查后，方可离开实验室。3.实验课后的整理工作主要是编写实验报告，这是实验的总结。报告内容应包括：（1）实验目的。（2）简述工作原理，不要照抄指导书。（3）实验方法及步骤：主要是画出线路图，对特殊的设备加以说明，认真用原始记录填写表格。（4）主要仪器设备。（5）数据处理：包括实验数据及计算结果的整理、分析、误差原理的估计等。（6）回答指导书中的思考题。实验一电工仪表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0～30V二路2可调恒流源0～500mA13指针式万用表MF-47或其他1自备4可调电阻箱0~9999.9Ω1HE-195电阻器按需选择HE-11三实验内容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IA＝IS＝I/2∴RA＝RB∥R1R1为固定电阻器之值，RB可由电阻箱的刻度盘上读得。图1－1可调电流源图1－1可调电流源可调稳压源图1－23.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：RV＝RB＋R1电压表的灵敏度为：S＝RV/U(Ω/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。图1－3图1－3现用一内阻为RV的电压表来测量值，当RV与R1并联后，，以此来替代上式中的R1，则得。绝对误差为若，则得相对误差由此可见，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。（2）伏安法测量电阻的原理为：测出流过被测电阻RX的电流及其两端的电压降，则其阻值。图1－4（a）、（b）为伏安法测量电阻的两种电路。图1－4图1－4(b)(a)设：U=20V，RA=100Ω，RV=20KΩ。假定RX的实际值为10KΩ。现在来计算用此两电路测量结果的误差。电路(a)测量：相对误差电路(b)：相对误差由此列，既可看出仪表内阻对测量结果的影响，也可看出采用正确的测量电路也可获得较满意的结果。四实验步骤1.根据“分流法”原理测定指针式万用表（MF-47型或其他型号）直流电流0.5mA和5mA档量限的内阻。线路如图1-1所示。RB可选用HE-19中的电阻箱（下同）。数据记入下表：被测电流表量限S断开时的表读数（mA）S闭合时的表读数（mA）RB（Ω）R1（Ω）计算内阻RA（Ω）0.5mA5mA2.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。数据记入下表：表2被测电压表量限S闭合时表读数（V）S断开时表读数（V）RB(KΩ)R1(KΩ)计算内阻RV（KΩ）S(Ω/V)2.5V10V3.用指针式万用表直流电压10V档量程测量图1-3电路中R1上的电压之值，并计算测量的绝对误差与相对误差。数据记入下表：UR2R1R10V(KΩ)计算值（V）实测值(V)绝对误差ΔU12V10KΩ五、预习思考题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。六、思考题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.对预习思考题的计算。4.其他（包括实验的心得、体会及意见等）。七、实验注意事项1.在开启实验台直流电源开关前，应将两路电压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时，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、负极性与量程的合理选择。4.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，本实验中所列的电流、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。实验二仪表量程扩展实验一、实验目的1.理解指针式毫安表的量程和内阻在测量过程中的作用。2.了解毫安表改装成电压表和电流表的方法。3.学会电压表和电流表量程切换开关的使用方法。二、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0～30V12直流数显恒流源0～500mA3直流数字电流表0～500mA14直流数字电压表0～300V15基本表1mA，100Ω1HE-116电阻按需选择HE-11三、实验内容1.一只毫安表允许通过的最大电流称为该表的量程，用Ig表示，该表有一定的内阻，Rg表示，这就是一个“基本表”，其等效电路如图2-1所示，Rg和Ig是毫安表的两个主要参数。图2-1图2-2扩大量程2.满量程为1mA的毫安表，最大只允许通过1mA的电流，过大的电流会造成“打针”，甚至烧断电流线圈而损坏，要用它测量超过1mA的电流，亦要扩大毫安表的测量范围，选择一个合适的分流电阻RA与基本表并联，如图2-2所示,RA的大小可以精确算出。假设：基本表满量程为Ig=1mA，基本表内阻为Rg=100Ω，现要将其量程扩大10倍（即可用来测量10mA电流）。则应并联的分流电阻RA应满足下式：同理，要使其量程扩展为100mA，则应并联1.11Ω的分流电阻。当改装后得电流表来测量10（或100）mA以下的电流时，只要将基本表的读数乘10（或100）或者直接将电表面板的满刻度刻成（10或者100）mA即可。毫安表改装成电压表一只毫安表也可以改装成一只电压表，只要选择一只合适的分压电阻RV与基本表相串联即可，如图2-3所示。

图2-3假设：被测电压值为U，则：所以电压表要将量程为1mA，内阻为100Ω的毫安表改装为量程为1V的电压表，则应串联的分压电阻的阻值应为：若要将量程扩大到10V，应串多大的电阻呢？四、实验步骤1.1表表头的检验。调节恒流源的输出，最大不超过1mA；先对毫安表进行机械调零，再将恒流源的输出接至毫安表的信号输入端，调节恒流源的输出，令其从1mA调制0，分别读取指针表的读数，并记录数据。恒流源输出（mA）10.80.60.40.20表头读数（mA）2.将基本表改装为量程为10mA的毫安表。将分流电阻11.1Ω并接在基本表的两端，这样就将基本表改装成了满量程为10mA的毫安表，将恒流源的输出调至10mA，调节恒流源的输出，使其从10mA调至0，依次减小2，用改装好的毫安表依次测量恒流源的输出电流，并记录之。恒流源输出（mA）1086420表头读数（mA）3．将基本表改装为一只电压表。将分压电阻9.9 KΩ为与基本表相串接，这样基本表就被改装成为满量程为10V的电压表。将电压源的输出调制10V，调节电压源的输出，使其从10V调至0，依次减小2V，并用改装成的电压表进行测量，并记录数据。电压源输出（V）1086420表头读数（V）五、思考题1.总结电路原理中分压、分流的具体应用。2.总结电表的改装方法，六、注意事项1.输入仪表的电压和电流要注意到仪表的量程，不可过大，以免损坏仪表，2.可外接标准表进行校验，3.注意接入仪表的信号极性，以免指针反偏而打坏指针。实验三电路元件伏安特性的的测绘一、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、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0～30V12直流数字毫安表0～500mA13指针式万用表MF-47或其他1自备4直流数字电压变0～200V15二极管IN40071HE-116稳压管2CW511HE-117白炽灯12V,0.1A1HE-118线性电阻器200Ω，51Ω/8W1HE-11三、实验内容任何一个二端元件的特性可用该元件上的端电压与通过该元件的电流之间的函数关系来表示，即用平面上的一条曲线来表征，这条曲线称为该元件的伏安特性曲线。图3－1图3－1IU通过坐标原点的直线，如图3－1中a所示，该直线的斜率等于该电阻器的电阻值。2.一般的白炽灯在工作时灯丝处于高温状态，其灯丝电阻随着温度的升高而增大，通过白炽灯的电流越大，其温度与“热电阻”的阻值可相差几倍至十几倍，所以它的伏安特性如图3－1中b曲线所示。3.一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3－1中c所示。正向压降很小（一般的锗管约为0.2～0.3V，硅管约为0.5～0.7V），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。4.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3－1中d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（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。四、实验步骤1.测定线性电阻器的伏安特性按图3－2接线。图3－2图3－2图3－3调节稳压电源的输出电压，从0V开始缓慢地增加，一直到10V，记下相应的电压表和电流表的读数、，填入表1。表1（V）0246810（mA）2.测定非线性白炽灯泡的伏安特性将图3－2中的R换成一只12V，0.1A的灯泡，重复步骤1。为灯泡的端电压，填入表2。表2（V）0.10.512345（mA）3.测定半导体二极管的伏安特性按图3－3接线，R为限流电阻器。测二极管的正向特性时，其正向电流不得超过35mA，二极管D的正向施压可在0～0.75V之间取值。在0.5～0.75V之间应多取几个测量点。测反向特性时，只需将图3－3中的二极管D反接，且其反向电压可达30V。正向特性实验数据：(V)0.100.300.500.550.600.650.700.75（mA）反向特性实验数据：(V)0-5-10-15-20-25-30（mA）4.测定稳压二极管的伏安特性（1）正向特性实验：将图3－3中的二极管换成稳压二极管2CW51，重复实验内容3中的正向测量。为2CW51的正向压降。数据记入下表：（V）00.10.30.50.550.60.650.70.75（mA）（2）反向特性实验：将图3－3中的R换成510Ω，2CW51反接，测量2CW51的反向可看出其稳压特性。数据记入下表3：表3(V)048121620（V）（mA）五、预习思考题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，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？六、思考题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.从测试数据上进行必要的误差分析。七、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，稳压电压源输出端切勿碰线短路。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。实验四基尔霍夫定律的验证一、实验目的1.熟悉并掌握直流仪表，稳压电源的正确使用方法。2.验证基尔霍夫定律的正确性，加深对基尔霍夫定律的理解。3.学会对电压、电位的测试，掌握电路电位图的测绘方法。4.学会用电流插头、插座测量各支路电流，了解一表多用的原理。二、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0~30V二路2直流数字电压表0~200V13电位、电压测定实验电路板1HE－12三、实验内容（1）、基尔霍夫电压定律（KVL）：在集总参数电路中，任意时刻沿任一回路绕行，回路中所有支路电压的代数和恒等于零。亦即：U=0（2）、基尔霍夫电流定律（KCL）：对于集中参数电路中的任一节点，在任意时刻，所有连接于该节点的支路电流的代数和恒等于零，即有＝0。运用上述定律时必须注意各支路或闭合回路中电流的正方向，此方向可预先任意设定。（3）、参考方向和关联参考方向都是为了研究问题的方便而设定的。电位具有相对性，电压具有绝对性。电位图是一种平面坐标一、四象限内的折线图。其纵坐标为电位值，横坐标为各被测点。横坐标按顺序、均匀的间隔标记各测试点，在各点所在的垂直线上描点。用直线依次连接相邻两个电位点，即得该电路的电位图。任意两个被测点的纵坐标值之差即为被测两点之间的电压值。（4）、电流表和电流插头、电流插座孔配合使用可方便的测量出多条支路上的电流值。四、实验步骤电流插头图4－1U2I1I2510Ω510Ω510Ω330Ω1k电流插头图4－1U2I1I2510Ω510Ω510Ω330Ω1kΩR1R2R3R4R5I3R5R4R3R2R11.实验前先设定FABCDEF回路和节点A作为研究对象。图4－1中的I1、I2、I3的方向已设定。2.熟悉并掌握直流数显稳压电源的使用，同时分别调＝6V，＝12V，先切断电源开关，再按图4-1电路连接线路。3.正确使用直流数字电流表，并测出三条支路的电流值。记录数据在表1中。表14.用直流数字电压表按表1的要求测量各电压值，并记录数据在表1中。5.分别以A、D为参考点测量其它各点的电位，并记录在表2中。测量点参考点ABCDEFAD表2五、预习思考题1.根据图4－1的电路参数，计算出待测的电流、、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。六、思考题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.将支路和闭合回路的电流方向重新设定，重复1、2两项验证。4.根据实验数据，验证电压与电位之间的相互关系。并绘制任意两个电位的电位图。七、实验注意事项1.本实验线路板系多个实验通用，HE－12上的K3应拨向330Ω侧，三个故障按键均不得按下。2．所有需要测量的电压值，均以电压表测量的读数为准。、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。如果指针正偏，可读得电压或电流值。若用数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。实验五叠加原理的验证一、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、实验设备序号名称型号与规格数量备注1直流稳压电源0~30V可调二路2直流数字电压表0~200V13直流数字毫安表0~200mA14叠加原理实验电路板1HE－12三、实验内容1.叠加原理指出：在线性电路中，当有两个或两个以上的独立源作用时，则任意支路的电流（或电压）响应，等于电路中每个独立源单独作用下在该支路产生的电流（或电压）响应的代数和。2.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产生的电流和电压值）也将增加或减小K倍。四、实验步骤图5-1ABCDER1R3图5-1ABCDER1R3R4R2K1KU2U1510Ω12V510Ω510Ω510Ω330Ω6V1N4007R51.将两路稳压源的输出分别调节为12V和6V，接入和处。2.令电源单独作用（将开关K1投向侧，开关K2投向短路侧）。用直流数字电压表和毫安表（接电流插头）测量各支路电流及各电阻元件两端的电压，数据记入表1。表13.令电源单独作用（将开关K1投向短路侧，开关K2投向侧），重复实验步骤2的测量和记录，数据记入表1。4.令和共同作用（开关K1和K2分别投向和侧），重复上述的测量和记录，数据记入表1。5.将的数值调至＋12V，重复上述第3项的测量并记录，数据记入表1。6.将R5（330Ω）换成二极管1N4007（即将开关K3投向二极管IN4007侧），重复1～5的测量过程，数据记入表2。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。表2五预习思考题1.在叠加原理实验中，要令、分别单独作用，应如何操作？可否直接将不作用的电源（或）短接置零？2.实验电路中，若有一个电阻器改为二极管，试问叠加原理的叠加性与齐次性还成立吗？为什么？六、思考题1.根据实验数据表格，进行分析、比较，归纳、总结实验结论，即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.通过实验步骤6及分析表格2的数据，你能得出什么样的结论？七、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。

实验六电压源与电流源的等效变换一、实验目的1.了解理想电源与实际电源的概念。2.掌握电源外特性的测试方法。3.能自行设计电源等效电路，并通过测试外特性验证等效变换的正确性。二、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0~30V12可调直流恒流源0~500mA13直流数字电压表0~200V14直流数字毫安表0~200mA15电阻器120Ω，200Ω300Ω，1KΩHE－116可调电阻箱0~99999.9Ω1HE－11三、实验内容（一）理想的电压源与理想的电流源1．一个直流稳压电源在一定的电流范围内，具有很小的内阻。故在实用中，常将它视为一个理想的电压源，即其输出电压不随负载电流而变。其外特性曲线，即其伏安特性是一条平行于轴的直线。2．一个实用中的恒流源在一定的电压范围内，可视为一个理想的电流源——向外电路提供一个恒定的电流，即其输出电流不随负载两端的电压（亦即负载的电阻值）而变。（二）实际的电压源（实际的电流源）一个实际的电压源（或电流源），其端电压（或输出电流）不可能不随负载而变，因它具有一定的内阻值。故在实验中，用一个小阻值的电阻（或大电阻）与稳压源（或恒流源）相串联（或并联）来摸拟一个实际的电压源（或电流源）。（三）电源等效变换的正确性一个实际的电源，就其外部特性而言，既可以看成是一个电压源，又可以看成是一个电流源。若视为电压源，则可用一个理想的电压源与一个电阻Ro相串联的组合来表示；若视为电流源，则可用一个理想电流源与一电导G0相并联的组合来表示。如果这两种电源能向同样大小的负载供出同样大小的电流和端电压，则称这两个电源是等效的，即具有相同的外特性。一个电压源与一个电流源等效变换如图6－1所示，其条件为：电压源变换为电流源：，G0图6－1电流源变换为电压源：，。G0图6－1四、实验步骤1.测定理想直流稳压电源与实际电压源的外特性图6－2图6－2图6－3按图6－2接线。为＋12V直流稳压电源（将R0短接）。调节R2，令其阻值由大至小变化，记录两表的读数在表1中。表16-2(V)6-2（mA）6-3(V)6-3（mA）(2)按图6－3接线，虚线框可模拟为一个实际的电压源。调节R2，使电流表的读数同步骤1相同的情况下，记录电压表的读数在表1中。2.测定理想电流源和实际电流源的外特性按图6－4接线，为直流恒流源，调节其输出为10mA，令Ro分别为∞和1KΩ，调节电位器RL（从0至1KΩ），测出这两种情况下的电压表和电流表的读数。记录实验数据在表2中。表2Ro=∞(V)Ro=∞（mA）Ro=1KΩ(V)Ro=1KΩ（mA）3.测定电源等效变换的条件仿照图6-1利用电源等效变化条件自行设计回路测试时电压源与实际电流源之间的外特性，验证等效变换条件的正确性（数据表格自行设计）。或或∞图6－4五、预习思考题1.通常直流稳压电源的输出端不允许短路，直流恒流源的输出端不允许开路，为什么？2.电压源与电流源的外特性为什么呈下降变化趋势，稳压源和恒流源的输出在任何负载下是否保持恒值？六、思考题1.根据实验数据绘出电源的四条外特性曲线，并总结、归纳各类电源的特性。2.从实验结果，验证电源等效变换的条件。3.心得体会及其他。七、实验注意事项1.电压源绝不允许短路，电流源绝不允许开路。2.在测电压源外特性时，不要忘记测空载时的电压值，测电流源外特性时，不要忘记测短路时的电流值，注意恒流源负载电压不要超过20伏，负载不要开路。3.换接线路时，必须关闭电源开关。4.直流仪表的接入应注意极性与量程。

实验七戴维南定理和诺顿定理设计—有源二端网络等效参数的测定一、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、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0～30V12可调直流恒流源0～500mA13直流数字电压表0～200V14直流数字毫安表0～200mA15可调电阻箱0～99999.9Ω1HE－196电位器1K/2W1HE－117戴维南定理实验电路板1HE－12三、实验内容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：任何一个线性有源单口网络，总可以用一个电压源与一个电阻的串联来等效代替，此电压源的电压等于这个有源二端网络的开路电压，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：任何一个线性有源单口网络，总可以用一个电流源与一个电阻的并联组合来等效代替，此电流源的电流等于这个有源二端网络的短路电流，其等效内阻R0定义同戴维南定理。()和R0或者()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，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络的外特性曲线，如图7－1所示。图7－1图7－1根据外特性曲线求出斜率tgφ，则内阻也可以先测量开路电压，则内阻为(3)半电压法测R0如图7－2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。图7－2图7－2(4)零示法测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，零示法测量原理是用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。四、实验步骤被测有源二端网络如图7-3(a)。1.用开路电压、短路电流法测定戴维南等效电路的和R0和诺顿等效电路的、R0。按图7-3(a)接入稳压电源=12V和恒流源=10mA，不接入RL。测出和，并计算出R0。（测时，不接入mA表。），记录数据在表1中。(a)(a)图7-3(b)表1(v)(mA)(Ω)2.负载实验：按图7-3（a）接入RL。改变RL阻值，测量有源二端网络的外特性曲线。记录数据在表2中。3.验证戴维南定理：利用戴维南定理，将图7-3(a)等效为图7-3(b)所示，仿照步骤“2”4.设计并验证诺顿定理：利用诺顿定理，将图7-3(a)等效为诺顿定理线路图，仿照步骤“2”表2（v）（mA）图6-3（a）图6-4（b）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7－3（a）。将被测有源网络内的所有独立源置零（去掉电流源IS和电压源US，并在原电压源所接的两点用一根短路导线相连），然后用伏安法测定负载RL开路时A、B两点间的电阻，此即为被测网络的等效内阻R0（或称网络的入端电阻Ri）。五、预习思考题1.在求戴维南或诺顿等效电路时，作短路试验，测的条件是什么？在本实验中可否直接作负载短路实验？请在实验前对线路7-3(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。六、思考题1.根据步骤2、3、4，在同一坐标系中分别绘出电源的外特性曲线，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.根据实验所得数据，验证不同方法下测得的等效电阻的正确性。七、实验注意事项1.测量时应注意电流表量程的更换。2.步骤“5”3.改接线路时，要关掉电源。4.线路经指导老师检查后才可通电，实验完数据经指导老师核实后才可拆线。

实验八最大功率传输条件测定一实验目的掌握负载获得最大传输功率的条件。了解电源输出功率与效率的关系。二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0~30V二路2直流数字电压表0~200V13电位、电压测定实验电路板1HE－12三实验内容电源与负载功率的关系：图8-1可视为由一个电源向负载输送电能的模型，R0可视为电源内阻和传输线路电阻的总和，RL为可变负载电阻。负载RL上消耗的功率P可由下式表示：2RL=[U/（R0+RL）]2RL,当RL=0或RL=∞时，电源输送给负载的功率为零．而３以不同的ＲＬ值代入上式可求的不同的Ｐ值，其中必有一个ＲＬ值，使负载能从电源处获得最大的功率．图8-1图8-2２、负载获得最大功率的条件：根据数学求最大值的方法，令负载功率表达式中的RL为自变量，P为应变量，并使dP/dRL=0，即可求的最大功率的传输条件：dP/dRL=0，即dP/dRL=[（R0+RL）2-2RL（R0+RL）]U2/（R0+RL）4令（R0+RL）2-2RL（R0+RL）=0，解得：RL=R0当满足RL=R0时，负载从电源处获得最大功率为：PMAX=[U/（R0+RL）]2RL,=（U/2RL）2RL=U2/4RL,这时，称此电路处于“匹配”工作状态。匹配电路的特点及应用在电路处于“匹配”工作状态时，电源本身要消耗一半的功率。此时电源效率只有50%。显然，这对电力系统的能量传输过程是绝对不允许的。发电机的内阻是很小的，电路传输的最主要指标是要高效率送电，最好是100%负、饿功率均传给负载。为此负载电阻应远大于电源的内阻，即不允许运行在匹配状态。而在电力技术领域却完全不同。一般的信号源本身功率较小，且都有较大的内阻。而负载电阻（如扬声器等）往往是较小的定值，且希望能从电源获得最大的功率输出，而电源的效率往往不予考虑。通常设法改变负载电阻或者在信号源与负载之间加阻抗变送器，使电路处于匹配状态，以使负载能获得最大的输出功率。四实验步骤利用相关器件及屏上的电流插座，参照8-2接线。图中的电源US接直流稳压电源，负载RL取自元件箱HE-19的电阻箱。开启稳压电源开关，调节其输出电压为10V，之后关闭电源，通过导线将其输出端接至试验线路US两端。设置R0=100Ω,开启稳压电源，用直流电压表按下表中的内容进行测量，即令RL在0~1K范围变化时，分别测出U0、UL及I的值，并填入表8-1中。表中U0、P0（=ULI）分别为稳压电源的输出电压和功率，UL、PL（=ULI）分别为RL二端的电压和功率，I为电路的电流。表8-1（单位：R-Ω,U-V,I-mA,P-W）US=10VR01=100ΩRL1K∞U0ULIP0PLUS=15VR02=300ΩRL1K∞U0ULIP0PL4、改变内阻值为R0=300Ω，其输出电压US=15V，重复上述测量。五思考题1、电力系统进行电能传输时为什么不能工作在匹配状态？2、在实际应用中，电源的内阻是负随负载变化？3、电源电压的变化对最大功率传输的条件有无影响？六注意事项1、实验前要了解智能电压电流表的使用方法与操作方法。2、在最大功率附近可多测几点。实验九RC一阶电路和二阶电路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.设计用示波器观察并了解二阶电路过渡过程的基本规律。3.学习电路时间常数的测量方法以及电路参数对过渡过程的影响。4.掌握有关微分电路和积分电路的概念。5.学会对函数发生器的使用和用示波器观测波形。二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13动态电路实验板1HE－14三实验内容含有电感、电容储能元件的电路，其响应可由微分方程求解，若响应电路中含有一个储能元件所列的是一阶微分方程，称为一阶电路。若响应电路中含有两个独立的储能元件，建立的是二阶微分方程，称为二阶电路。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τ，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。1.图9－1（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τ。2.时间常数τ的测定方法:用示波器测量零输入响应的波形如图9－1(a)所示。根据一阶微分方程的求解得知uc＝Ume-t/RC＝Ume-t/τ。当t＝τ时，Uc(τ)＝0.368Um。此时所对应的时间就等于τ。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9－1(c)所示。ττττ图9－1(a)零输入响应(c)零状态响应(b)RC一阶电路3.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τ＝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9－2(a)所示。利用微分电路可以将方波转变成尖脉冲。若将图9－2(a)中的R与C位置调换一下，如图9－2(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τ＝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。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9－2图9－2(a)微分电路(b)积分电路RC＞＞RC<<4.RLC串联电路如下图9-3所示，无论是零输入响应，还是零状态响应，电路过渡过程的性质完全由特征方程LCp+RCp+1=0的特征根p==–来决定。式中（称衰减系数），（称固有振荡角频率），（称自由振荡角频率）若电容C和电感L为定值,改变电阻R，电路将出现欠阻尼、临界阻尼、过阻尼三种动态过程。（1)若果R<2，则p1、p2为一对共轭复根，电路过渡过程为欠阻尼的振荡过程。（2）若果R=2，则p1、p2为两个相等的负实根，电路过渡过程的性质为临界阻尼的振荡过程。（3）若果R〉2，则p1、p2为两个不相等的负实根，电路过渡过程为阻尼的振荡过程。图9-3四实验步骤实验线路板的器件组件提供需要的各元器件，请认清R、C元件的布局及其标称值，各开关的通断位置等。（一）、观察R，C串联一阶电路的过度过程uc(t)，uR(t)。实验电路如图9-4所示，先将开关K接到2，此时接通稳压电源，使其输出20V电压，然后将电阻箱值调为最大，电容箱调到20uF，并将开关K由2转到1，此时可以在示波器上观察到uc(t)，uR(t)的波形，将观察到的波形记录下来，根据电阻箱的数值和电容箱的数值，图9-4将R和C调到一个较小的数值（如R=2000，C=4.8uF）；重复前一步骤，记录波形。（二）、观察研究一阶电路对方波激励的响应1.令R＝10KΩ，C＝6800pF组成如图9－1(b)所示的RC充放电电路。ui为脉冲信号发生器输出的Um＝3V、f＝1KHz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。用示波器观察激励与响应的变化规律，计算出时间常数τ，并描绘波形。2.令R＝10KΩ，C＝0.1μF，重复步骤（1），注意观察对响应的影响。3.令C＝0.01μF，R＝100Ω，组成如图9－2(a)所示的微分电路。设计不同的参数用示波器观察激励与响应的变化规律，并观察参数变化对响应的影响。4.按图9-3所示电路接线。设计相关R、C、L在取得不同值得情况下，使得此时电路处于过阻尼状态、欠阻尼状态和临界状态，并用示波器观察并记录u（t）、i（t）的波形。并计算在欠阻尼状态下自由振荡频率f和衰减系数。五预习思考题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R＝10KΩ，C＝0.1μF，试计算时间常数τ，并根据τ值的物理意义，拟定测量τ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，其输出信号波形的变化规律如何？这两种电路有何功用？4.二阶回路在何时发生过阻尼状态、欠阻尼状态和临界状态？5.预习要求：熟读仪器使用说明，回答上述问题，准备方格纸。六思考题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τ值，并与参数值的计算结果作比较，分析误差原因。2.计算二阶回路的临界状态电阻R、振荡频率f、衰减系数。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。七实验注意事项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。

实验十R、L、C元件阻抗特性的测定一实验目的1.验证电阻、感抗、容抗与频率的关系，测定R～f、XL～f及Xc～f特性曲线。2.加深理解R、L、C元件端电压与电流间的相位关系。二实验设备序号名称型号与规格数量备注1低频信号发生器12交流毫伏表0～600V13双踪示波器1自备4频率计15实验线路元件R=1KΩ，C=1μFL约1H1HE－166电阻30Ω1HE－19三实验内容1.在正弦交变信号作用下，R、L、C电路元件在电路中的抗流作用与信号的频率有关，它们的阻抗频率特性R～f，XL～f，Xc～f曲线如图10－1所示。2.元件阻抗频率特性的测量电路如图10－2所示。图中的r是提供测量回路电流用的标准小电阻，由于r的阻值远小于被测元件的阻抗值，因此可以认为AB之间的电压就是被测元件R、L或C两端的电压，流过被测元件的电流则可由r两端的电压除以r所得。若用双踪示波器同时观察r与被测元件两端的电压，亦就展现出被测元件两端的电压和流过该元件电流的波形，从而可在荧光屏上测出电压与电流的幅值及它们之间的相位差。图10-1图10-1图10-23.将元件R、L、C串联或并联相接，亦可用同样的方法测得Z串与Z并的阻抗频率特性Z～f，根据电压、电流的相位差可判断Z串或Z并是感性还是容性负载。4.元件的阻抗角（即相位差φ）随输入信号的频率变化而改变，将各个不同频率下的相位差画在以频率f为横坐标、阻抗角φ为纵座标的座标纸上，并用光滑的曲线连接这些点，即得到阻抗角的频率特性曲线。用双踪示波器测量阻抗角的方法如图10－3所示。从荧光屏上数得一个周期占n格，相位差占m格，则实际的相位差φ（阻抗角）为φ＝m×（度） φφ图10－3四实验步骤1.测量R、L、C元件的阻抗频率特性通过电缆线将低频信号发生器输出的正弦信号接至如图14－2的电路，作为激励源u，并用交流毫伏表测量，使激励电压的有效值为U＝3V，并保持不变。使信号源的输出频率从200Hz逐渐增至5KHz（用频率计测量），并使开关S分别接通R、L、C三个元件，用交流毫伏表测量Ur，并计算各频率点时的IR、IL和IC(即Ur/r)以及R=U/IR、XL=U/IU及XC=U/IC之值。注意：在接通C测试时，信号源的频率应控制在200～2500Hz之间。2.用双踪示波器观察在不同频率下各元件阻抗角的变化情况，按图10－3记录n和m，算出φ。3.测量R、L、C元件串联的阻抗角频率特性。五思考题1.根据实验数据，在方格纸上绘制R、L、C三个元件的阻抗频率特性曲线，从中可得出什么结论？2.根据实验数据,在方格纸上绘制R、L、C三个元件串联的阻抗角频率特性曲线，并六预习思考题测量R、L、C各个元件的阻抗角时，为什么要与它们串联一个小电阻？可否用一个小电感或大电容代替？为什么？七实验注意事项1.交流毫伏表属于高阻抗电表,测量前必须先调零。2.测φ时，示波器的"V/div"和"t/div"的微调旋钮应旋置“校准位置”。实验十一三表法测定交流电路等效参数一实验目的1.学会用交流电压表、交流电流表和功率表测量交流电路等效参数的方法。2.学会功率表的接法和使用。3.学会对单相交流调压器的正确使用。二实验设备序号名称型号与规格数量备注1交流电压表0～500V12交流电流表0～5A13功率表14自耦调压器15镇流器(电感线圈)与40W日光灯配用1HE－166电容器1μF,4.7μF/500VHE－207白炽灯25W（或15W）/220V3HE－17三、实验内容1.正弦交流信号激励下的元件值或阻抗值，可以用交流电压表、交流电流表及功率表分别测量出元件两端的电压、流过该元件的电流和它所消耗的功率，然后通过计算得到所求的各值，这种方法称为三表法，是用以测量50Hz交流电路参数的基本方法。计算的基本公式为：阻抗的模，电路的功率因数cosφ＝等效电阻R＝＝│Z│cosφ，等效电抗X＝│Z│sinφ由，得X＝Xc＝，得2.阻抗性质的判别方法：可用在被测元件两端并联电容或将被测元件与电容串联的方法来判别。其原理如下：(1)在被测元件两端并联一只适当容量的试验电容,若串接在电路中电流表的读数增大，则被测阻抗为容性，电流减小则为感性。图11－1(a)中，Z为待测定的元件，C'为试验电容器。(b)图是(a)的等效电路，图中G、B为图11－1并联电容测量法图11－1并联电容测量法①设B＋B'＝B"，若B'增大，B"也增大，则电路中电流I将单调地上升，故可判断B为容性元件。②设B＋B'＝B"，若B'增大，而B"先减小而后再增大，电流I也是先减小后上升，如图11－2所示，则可判断B为感性元件。图11－2图11－2由以上分析可见，当B为容性元件时，对并联电容C'值无特殊要求；而当B为感性元件时，B'<│2B│才有判定为感性的意义。B'>│2B│时，电流单调上升，与B为容性时相同，并不能说明电路是感性的。因此B'<│2B│是判断电路性质的可靠条件，由此得判定条件为＜。(2)与被测元件串联一个适当容量的试验电容，若被测阻抗的端电压下降，则判为容性，端电压上升则为感性，判定条件为＜│2X│式中X为被测阻抗的电抗值，C'为串联试验电容值，此关系式可自行证明。判断待测元件的性质，除上述借助于试验电容C'测定法外，还可以利用该元件的电流与电压之间的相位关系来判断。若超前于，为容性；滞后于，则为感性。3.本实验所用的功率表为智能交流功率表，其电压接线端应与负载并联，电流接线端应与负载串联。而且通过调整功率表的“功能”键可以实现对“功率因数”以及“容、感性”的直接指示判断。四、实验步骤测试线路如图11－3所示。图11－3图11－31、按图11－3接线，并经指导教师检查后，方可接通市电电源。2、分别测量25W白炽灯(R)、40W日图16-3光灯镇流器(L)和4.7μF电容器(C)的等效参数,以及L、C串联与并联后的等效参数，将数据记录在表1中。图16-3表1被测阻抗测量值计算值电路等效参数U（V）I（A）P（W）cosφZ（Ω）R（Ω）L(mH)C(μF)25W白炽灯R√√电感线圈L√电容器C√√L与C串联√√L与C并联√√3、验证用并联1μF试验电容法判别负载性质的正确性。实验线路同图11－3，但不必接功率表，按表2内容进行测量和记录。表2并联元件并1μF电容并前电流(A)并后电流(A)R(三只15W白炽灯)C(4.7μF)L(1H)五、预习思考题1.在50Hz的交流电路中，测得一只铁心线圈的P、I和U，如何算得阻值及电感量？2.如何用串联电容的方法来判别阻抗的性质？试用I随X'C（串联容抗）的变化关系作定性分析，证明串联试验时，C'满足＜│2X│。六、思考题1.根据实验数据，完成各项计算。2.根据表2数据，说明并联小电容后判断负载容、感性的正确性。3.完成预习思考题1的任务。七、实验注意事项1.本实验直接用市电220V交流电源供电，实验中要特别注意人身安全，不可用手直接触摸通电线路的裸露部分，以免触电，进实验室应穿绝缘鞋。2.自耦调压器在接通电源前，应将其手柄置在零位上，调节时，使其输出电压从零开始逐渐升高。输出电压不能高于220v。每次改接实验线路及实验完毕，都必须先将其旋柄慢慢调回零位，再断电源。必须严格遵守这一安全操作规程。3.实验前应详细阅读智能交流功率表的使用说明书，熟悉其使用方法。4.线路经指导老师检查后方可通电。

实验十二功率因数测试及其改善一、实验目的1.研究正弦稳态交流电路中电压、电流相量之间的关系。2.掌握日光灯线路的接线及工作原理。3.理解改善电路功率因数的意义并掌握其方法。二、实验设备序号名称型号与规格数量备注1交流电压表0～450V12交流电流表０～5A13功率表14自耦调压器15镇流器、启辉器与30W灯管配用各1HE－166日光灯灯管30W1屏内7电容器1μF,2.2μF,4.7μF/500V各1HE－168白炽灯及灯座220V，25W1~3HE－179电流插座3屏上三、实验内容1.在单相正弦交流电路中，用交流电流表测得各支路的电流值，用交流电压表测得回路各元件两端的电压值，它们之间的关系满足相量形式的基尔霍夫定律，即和。2.图12－1所示的RC串联电路，在正弦稳态信号U的激励下，UR与UC保持有90º的相位差，即当R阻值改变时，UR的相量轨迹是一个半园。ֹU、UC与UR三者形成一个直角形的电压三角形，如图12－2所示。R值改变时，可改变φ角的大小，从而达到移相的目的。ֹ图12－1图12－1图12－23.日光灯线路如图12－3所示，图中A是日光灯管，L是镇流器，S是启辉器，C是补偿电容器，用以改善电路的功率因数（cosφ值）。有关日光灯的工作原理请自行翻阅有关资料。图12－3图12－3图17-3四、实验步骤图17-31.按图12－1接线。R为220V、25W的白炽灯泡，电容器为4.7μF/450V。经指导教师检查后，接通实验台电源，将自耦调压器输出(即U)调至220V。记录U、UR、UC值于表1，验证电压三角形关系。表1测量值计算值U（V）UR（V）UC（V）U’（与UR，UC组成Rt△）（U’=）△U=U’－U（V）△U/U（%）2.日光灯线路接线与测量。图12－4图12－4按图12－4接线。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，直到日光灯刚启辉点亮为止（170v左右），记下三表的指示值于表2。然后将电压调至220V，测量功率P，电流I，电压U，UL，UA等值，验证电压、电流相量关系。表2测量数值计算值P(W)CosφI(A)U(V)UL(V)UA(V)r(Ω)Cosφ启辉值正常工作值3.并联电路──电路功率因数的改善。按图12-5组成实验线路。经指导老师检查后，接通实验台电源，将自耦调压器的输出调至220V，记录功率表、电压表读数。通过一只电流表和电流插座分别测得三条支路的电流，改变电容值，进行三次重复测量。iic图12－5数据记入表3中。电容值测量数值计算值(μF)P(W)COSφU(V)I（A）IL(A)IC(A)I’(A)Cosφ012.24.79.4表3五、预习思考题1.参阅课外资料，了解日光灯的启辉原理。2.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（HE－16）实验挂箱上有短接按钮，可用它代替启辉器做一下试验。）或用一只启辉器去点亮多只同类型的日光灯，这是为什么？3.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，此时感性元件上的电流和功率是否改变？4.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？所并的电容器是否越大越好？六、思考题1.完成数据表格中的计算，进行必要的误差分析。2.讨论改善电路功率因数的意义和方法。3.装接日光灯线路的心得体会及其他。七、实验注意事项1.本实验用交流市电220V，务必注意用电和人身安全。2.功率表要正确接入电路。3.镇流器不能短路，否则将导致灯管损坏。4.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。5.线路自己复查后经指导老师核查后才可通电，实验数据经检查后才可拆线。实验十三RLC串联谐振电路的研究一、实验目的1.学习用实验方法绘制R、L、C串联电路的幅频特性曲线。2.加深理解电路发生谐振的条件、特点。3.掌握电路品质因数Q对谐振曲线的影响。二、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交流毫伏表0～600V13双踪示波器1自备4频率计15谐振电路实验电路板R=200Ω，1KΩC=0.01μF，0.1μF，L=约30mHHE－15三、实验内容1.在图13－1所示的R、L、C串联电路中，当正弦交流信号源的频率f改变时，电路中的感抗、容抗随之而变，电路中的电流也随f而变。取电阻R上的电压uo作为响应，当输入电压ui的幅值维持不变时，在不同频率的信号激励下，测出UO之值，然后以f为横坐标，以UO/Ui为纵坐标（因Ui不变，故也可直接以UO为纵坐标），绘出光滑的曲线，此即为幅频特性曲线，亦称谐振曲线，如图13－2所示。图13－1图13－1图13-22.在f＝f0＝处，即幅频特性曲线尖峰所在的频率点称为谐振频率。此时XL＝Xc，电路呈纯阻性，电路阻抗的模为最小。在输入电压Ui为定值时，电路中的电流达到最大值，且与输入电压ui同相位。从理论上讲，此时Ui＝UR＝UO，UL＝Uc＝QUi，式中的Q称为电路的品质因数。3.电路品质因数Q值的两种测量方法一是根据公式Q＝测定，UC与UL分别为谐振时电容器C和电感线圈L上的电压；另一方法是通过测量谐振曲线的通频带宽度△f＝f2－f1，再根据Q＝求出Q值。式中f0为谐振频率，f2和f1是失谐时，亦即输出电压的幅度下降到最大值的(＝0.707)倍时的上、下频率点。Q值越大，曲线越尖锐，通频带越窄，电路的选择性越好。在恒压源供电时，电路的品质因数、选择性与通频带只决定于电路本身的参数，而与信号源无关。四、实验步骤1.利用HE－15实验箱上的“R、L、C串联谐振电路”，按图13－3组成监视、测量电路。先选。用交流毫伏表测电压，用示波器监视信号源输出。令信号源输出电压，并保持不变。图13－3图13－3函数信号发生器交流毫伏表示波器2.找出电路的谐振频率f0，其方法是，将毫伏表接在R(200Ω)两端，令信号源的频率由小逐渐变大（注意要维持信号源的输出幅度不变），当Uo的读数为最大时，读得频率计上的频率值即为电路的谐振频率f0，并测量UC与UL之值（注意及时更换毫伏表的量限）。3.在谐振点两侧，按频率递增或递减500Hz或1KHz，依次各取3个测量点，逐点测出UO，UL，UC之值，记入数据表格。f(KHz)f0-1500f0-1000f0-500f0f0+500f0+1000f0+1500UO(V)UL(V)UC(V)Ui=3V,C=0.01μF,R=200Ω,fo=,f2-f1=,Q=4.选，，重复步骤2，3的测量过程f(KHz)UO(V)UL(V)UC(V)Ui=3V，C=0.01μF，R=1KΩ，fo=，f2-f1=，Q=5.选、及，重复2、3。（自制表格）。五、预习思考题1.根据实验线路板给出的元件参数值，估算电路的谐振频率。2.改变电路的哪些参数可以使电路发生谐振，电路中R的数值是否影响谐振频率值？3.如何判别电路是否发生谐振?测试谐振点的方案有哪些？4.电路发生串联谐振时，为什么输入电压不能太大，如果信号源给出3V的电压，电路谐振时，用交流毫伏表测UL和UC，应该选择用多大的量限？5.要提高R、L、C串联电路的品质因数，电路参数应如何改变？6.本实验在谐振时，对应的UL与UC是否相等？如有差异，原因何在？六、思考题1.根据测量数据，绘出不同Q值时三条幅频特性曲线，即：UO＝f(f)，UL＝f(f)，UC＝f(f)2.计算出通频带与Q值，说明不同R值时对电路通频带与品质因数的影响。3.对两种不同的测Q值的方法进行比较，分析误差原因。4.谐振时，比较输出电压UO与输入电压Ui是否相等？试分析原因。5.通过本次实验，总结、归纳串联谐振电路的特性。七、实验注意事项1.测试频率点的选择应在靠近谐振频率附近多取几点。在变换频率测试前，应调整信号输出幅度（用示波器监视输出幅度），使其维持在3V。2.测量Uc和UL数值前，应将毫伏表的量限改大，而且在测量UL与UC时毫伏表的“＋”端应接C与L的公共点，其接地端应分别触及L和C的近地端N2和N1。3.实验中，信号源的外壳应与毫伏表的外壳绝缘（不共地）。如能用浮地式交流毫伏表测量，则效果更佳。

实验十四二端口网络测试一、实验目的1.加深理解二端口网络的基本理论。2.掌握直流二端口网络传输参数的测量技术。二、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0～30V12数字直流电压表0～300V13数字直流毫安表0～500mA14二端口网络实验电路板1HE－12三、实验内容对于任何一个线性网络，我们所关心的往往只是输入端口和输出端口的电压和电流之间的相互关系，并通过实验测定方法求取一个极其简单的等值二端口电路来替代原网络，此即为“黑盒理论”的基本内容。1.一个二端口网络两端口的电压和电流四个变量之间的关系，可以用多种形式的参数方程来表示。本实验采用输出口的电压U2和电流I2作为自变量，以输入口的电压U1和电流I1作为应变量，所得的方程称为二端口网络的传输方程，如图14－1所示的无源线性二端口网络（又称为四端网络）的传输方程为：U1＝AU2＋BI2；I1＝CU2＋DI2。式中的A、B、C、D为二端口网络的传输参数，其值完全决定于网络的拓扑结构及各支路元件的参数值。这四个参数表征了该二端口网络的基本特性，它们的含义是：（令，即输出口开路时）图14－1无源二端口网络（令，即输出口短路时）图14－1无源二端口网络（令，即输出口开路时）（令，即输出口短路时）由上可知，只要在网络的输入口加上电压，在两个端口同时测量其电压和电流，即可求出A、B、C、D四个参数，此即为双端口同时测量法。2.若要测量一条远距离输电线构成的二端口网络，采用同时测量法就很不方便。这时可采用分别测量法，即先在输入口加电压，而将输出口开路和短路，在输入口测量电压和电流，由传输方程可得：（令I2＝0，即输出口开路时）（令U2＝0，即输出口短路时）然后在输出口加电压，而将输入口开路和短路，测量输出口的电压和电流。此时可得（令I1＝0，即输入口开路时）（令U1＝0，即输入口短路时）R1O，R1S，R2O，R2S分别表示一个端口开路和短路时另一端口的等效输入电阻，这四个参数中只有三个是独立的（∵AD－BC＝1）。至此，可求出四个传输参数：A＝，B＝R2SA，C＝A/R1O，D＝R2OC3.二端口网络级联后的等效二端口网络的传输参数亦可采用前述的方法之一求得。从理论推得两个二端口网络级联后的传输参数与每一个参加级联的二端口网络的传输参数之间有如下的关系：A＝A1A2＋B1C2B＝A1B2＋B1C＝C1A2＋D1C2D＝C1B2＋D1四、实验步骤二端口网络实验线路如图14－2所示。将直流稳压电源的输出电压调到10V，作为二端口网络的输入。1.按同时测量法分别测定两个二端口网络的传输参数A1、B1、C1、D1和A2、B2、C2、D2，并列出它们的传输方程。图14－2图14－2二端口网络Ⅰ二端口网络Ⅱ二端网络I输出端开路I12=0测量值计算值U11O（V）U12O（V）I11O（mA）A1B1输出端短路U12=0U11S（V）I11S（mA）I12S（mA）C1D1二端网络II输出端开路I22=0测量值计算值U21O（V）U22O（V）I21O（mA）A2B2输出端短路U22=0U21S（V）I21S（mA）I22S（mA）C2D22.将两个二端口网络级联，即将网络I的输出接至网络II的输入。用两端口分别测量法测量级联后等效二端口网络的传输参数A、B、C、D，并验证等效二端口网络传输参数与级联的两个二端口网络传输参数之间的关系。输出端开路I2=0输出端短路U2=0计算传输参数U1O（V）I1O（mA）R1O（KΩ）U1S（V）IIS（mA）RIS（KΩ）输入端开路I1=0输入端短路U1=0A=B=C=D=U2O（V）I2O（mA）R2O（KΩ）U2S（V）I2S（mA）R2S（KΩ）五、预习思考题1.试述双口网络同时测量法与分别测量法的测量步骤，优缺点及其适用情况。2.本实验方法可否用于交流双口网络的测定？六、思考题1.完成对数据表格的测量和计算任务。2.列写参数方程。3.验证级联后等效双口网络的传输参数与级联的两个双口网络传输参数之间的关系。4.总结、归纳双口网络的测试技术。七、实验注意事项1.用电流插头插座测量电流时，要注意判别电流表的极性及选取适合的量程（根据所给的电路参数，估算电流表量程）。2.计算传输参数时,I、U均取其正值。

实验十五三相交流电路测量一、实验目的1.掌握三相负载作星形联接、三角形联接的方法，2.验证这两种接法下线、相电压及线、相电流的特点。3.充分理解三相四线供电系统中中线的作用。4.掌握用一瓦特表法、二瓦特表法测量三相电路有功功率与无功功率的方法。3.进一步熟悉掌握功率表的接线和使用方法。二、实验设备序号名称型号与规格数量备注1交流电压表0～500V12交流电流表0～5A13单相功率表24三相自耦调压器15三相灯组负载220V，25W白炽灯9HE－176电门插座3屏上三、实验内容三相负载可接成星形（又称“Ｙ”接）或三角形(又称"△"接)。（一)、当三相对称负载，作Y形联接时，有中线的情况下：线电压是相电压的倍，线电流等于相电流，即UL＝，IL＝Ip在这种情况下，流过中线的电流I0＝0，所以可以省去中线。（二）、当三相负载不对称作Y形联接时，必须采用三相四线制接法，即Yo接法。而且中线