實(shí)驗(yàn)一指針式儀表內(nèi)阻的測量及

1、目 錄一、 電位、電壓的測定及電路電位圖的繪制2二、 基爾霍夫定律的驗(yàn)證4三、 疊加原理的驗(yàn)證6四、 戴維南定理和諾頓定理的驗(yàn)證9五、 最大功率傳輸條件的測定13六、 R、L、C元件阻抗特性的測定15七、 用三表法測量交流電路等效參數(shù)17八、 正弦穩(wěn)態(tài)交流電路相量的研究20九、 RLC串聯(lián)揩振電路的研究23十、 互感電路測量26十一、 單相鐵心變壓器特性的測試29十二、 三相交流電路電壓、電流的測量32十三、 三相電路功率的測量35十四、 單相電度表的校驗(yàn)39十五、 功率因數(shù)及相序的測量42十六、 RC一階電路的響應(yīng)測試44十七、 二階動態(tài)電路響應(yīng)的研究47十八、 雙口網(wǎng)絡(luò)測試49十九、非正弦

2、周期性電流電路的研究二十、綜合性、實(shí)際性實(shí)驗(yàn)：二端口網(wǎng)絡(luò)設(shè)計二十一、設(shè)計性實(shí)驗(yàn)：二階動態(tài)電路設(shè)計實(shí)驗(yàn)一電位、電壓的測定及電路電位圖的繪制一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.驗(yàn)證電路中電位的相對性、電壓的絕對性2. 掌握電路電位圖的繪制方法二、原理說明在一個閉合電路中，各點(diǎn)電位的高低視所選的電位參考點(diǎn)的不同而變，但任意兩點(diǎn)間的電位差（即電壓）則是絕對的，它不因參考點(diǎn)的變動而改變。電位圖是一種平面坐標(biāo)一、四兩象限內(nèi)的折線圖。其縱坐標(biāo)為電位值，橫坐標(biāo)為各被測點(diǎn)。要制作某一電路的電位圖，先以一定的順序?qū)﹄娐分懈鞅粶y點(diǎn)編號。以圖4-1的電路為例，如圖中的AF, 并在坐標(biāo)橫軸上按順序、均勻間隔標(biāo)上A、B、C、D、E、F、A。

3、再根據(jù)測得的各點(diǎn)電位值，在各點(diǎn)所在的垂直線上描點(diǎn)。用直線依次連接相鄰兩個電位點(diǎn)，即得該電路的電位圖。在電位圖中，任意兩個被測點(diǎn)的縱坐標(biāo)值之差即為該兩點(diǎn)之間的電壓值。在電路中電位參考點(diǎn)可任意選定。對于不同的參考點(diǎn)，所繪出的電位圖形是不同的，但其各點(diǎn)電位變化的規(guī)律卻是一樣的。三、實(shí)驗(yàn)設(shè)備序號名稱型號與規(guī)格數(shù)量備注1直流可調(diào)穩(wěn)壓電源030V二路2萬 用 表1自備3直流數(shù)字電壓表0200V14電位、電壓測定實(shí)驗(yàn)電路板1DGJ-03四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容利用DGJ-03實(shí)驗(yàn)掛箱上的“基爾霍夫定律/疊加原理”線路，按圖4-1接線。圖4-11. 分別將兩路直流穩(wěn)壓電源接入電路，令 U16V，U212V。（先調(diào)準(zhǔn)輸出電

4、壓值，再接入實(shí)驗(yàn)線路中。）2. 以圖4-1中的A點(diǎn)作為電位的參考點(diǎn)，分別測量B、C、D、E、F各點(diǎn)的電位值及相鄰兩點(diǎn)之間的電壓值UAB、UBC、UCD、UDE、UEF及UFA，數(shù)據(jù)列于表中。3. 以D點(diǎn)作為參考點(diǎn)，重復(fù)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容2的測量，測得數(shù)據(jù)列于表中。電 位參考點(diǎn)與UABCDEFUABUBCUCDUDEUEFUFAA計算值測量值相對誤差D計算值測量值相對誤差五、實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)1.本實(shí)驗(yàn)線路板系多個實(shí)驗(yàn)通用，本次實(shí)驗(yàn)中不使用電流插頭。DGJ-03上的K3應(yīng)撥向330側(cè)，三個故障按鍵均不得按下。2. 測量電位時，用指針式萬用表的直流電壓檔或用數(shù)字直流電壓表測量時，用負(fù)表棒（黑色）接參考電位點(diǎn)，用正

5、表棒（紅色）接被測各點(diǎn)。若指針正向偏轉(zhuǎn)或數(shù)顯表顯示正值，則表明該點(diǎn)電位為正（即高于參考點(diǎn)電位）；若指針反向偏轉(zhuǎn)或數(shù)顯表顯示負(fù)值，此時應(yīng)調(diào)換萬用表的表棒，然后讀出數(shù)值，此時在電位值之前應(yīng)加一負(fù)號（表明該點(diǎn)電位低于參考點(diǎn)電位）。數(shù)顯表也可不調(diào)換表棒，直接讀出負(fù)值。六、思考題若以F點(diǎn)為參考電位點(diǎn)，實(shí)驗(yàn)測得各點(diǎn)的電位值；現(xiàn)令E點(diǎn)作為參考電位點(diǎn)，試問此時各點(diǎn)的電位值應(yīng)有何變化？七、實(shí)驗(yàn)報告1根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，繪制兩個電位圖形，并對照觀察各對應(yīng)兩點(diǎn)間的電壓情況。兩個電位圖的參考點(diǎn)不同，但各點(diǎn)的相對順序應(yīng)一致，以便對照。2. 完成數(shù)據(jù)表格中的計算，對誤差作必要的分析。3. 總結(jié)電位相對性和電壓絕對性的結(jié)論。4.

6、 心得體會及其他。實(shí)驗(yàn)二基爾霍夫定律的驗(yàn)證一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?. 驗(yàn)證基爾霍夫定律的正確性，加深對基爾霍夫定律的理解。2. 學(xué)會用電流插頭、插座測量各支路電流。二、原理說明基爾霍夫定律是電路的基本定律。測量某電路的各支路電流及每個元件兩端的電壓，應(yīng)能分別滿足基爾霍夫電流定律（KCL）和電壓定律（KVL）。即對電路中的任一個節(jié)點(diǎn)而言，應(yīng)有I0；對任何一個閉合回路而言，應(yīng)有U0。運(yùn)用上述定律時必須注意各支路或閉合回路中電流的正方向，此方向可預(yù)先任意設(shè)定。三、實(shí)驗(yàn)設(shè)備同實(shí)驗(yàn)四。四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容實(shí)驗(yàn)線路與實(shí)驗(yàn)四圖4-1相同，用DGJ-03掛箱的“基爾霍夫定律/疊加原理”線路。1. 實(shí)驗(yàn)前先任意設(shè)定三條支路和三個

7、閉合回路的電流正方向。圖4-1中的I1、I2、I3的方向已設(shè)定。三個閉合回路的電流正方向可設(shè)為ADEFA、BADCB和FBCEF。2. 分別將兩路直流穩(wěn)壓源接入電路，令U16V，U212V。3. 熟悉電流插頭的結(jié)構(gòu)，將電流插頭的兩端接至數(shù)字毫安表的“、”兩端。4. 將電流插頭分別插入三條支路的三個電流插座中，讀出并記錄電流值。5. 用直流數(shù)字電壓表分別測量兩路電源及電阻元件上的電壓值，記錄之。被測量I1(mA)I2(mA)I3(mA)U1(V)U2(V)UFA(V)UAB(V)UAD(V)UCD(V)UDE(V)計算值測量值相對誤差五、實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)1. 同實(shí)驗(yàn)四的注意1，但需用到電流插座。2所

8、有需要測量的電壓值，均以電壓表測量的讀數(shù)為準(zhǔn)。 U1、U2也需測量，不應(yīng)取電源本身的顯示值。3. 防止穩(wěn)壓電源兩個輸出端碰線短路。4. 用指針式電壓表或電流表測量電壓或電流時， 如果儀表指針反偏，則必須調(diào)換儀表極性，重新測量。此時指針正偏，可讀得電壓或電流值。若用數(shù)顯電壓表或電流表測量，則可直接讀出電壓或電流值。但應(yīng)注意：所讀得的電壓或電流值的正確正、負(fù)號應(yīng)根據(jù)設(shè)定的電流參考方向來判斷。六、預(yù)習(xí)思考題1. 根據(jù)圖4-1的電路參數(shù)，計算出待測的電流I1、I2、I3和各電阻上的電壓值，記入表中，以便實(shí)驗(yàn)測量時，可正確地選定毫安表和電壓表的量程。2. 實(shí)驗(yàn)中，若用指針式萬用表直流毫安檔測各支路電流，

9、在什么情況下可能出現(xiàn)指針反偏，應(yīng)如何處理？在記錄數(shù)據(jù)時應(yīng)注意什么？若用直流數(shù)字毫安表進(jìn)行測量時，則會有什么顯示呢？七、實(shí)驗(yàn)報告1. 根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，選定節(jié)點(diǎn)A，驗(yàn)證KCL的正確性。2. 根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，選定實(shí)驗(yàn)電路中的任一個閉合回路，驗(yàn)證KVL的正確性。3. 將支路和閉合回路的電流方向重新設(shè)定，重復(fù)1、2兩項(xiàng)驗(yàn)證。4. 誤差原因分析。5. 心得體會及其他。實(shí)驗(yàn)三疊加原理的驗(yàn)證一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康尿?yàn)證線性電路疊加原理的正確性，加深對線性電路的疊加性和齊次性的認(rèn)識和理解。二、原理說明疊加原理指出：在有多個獨(dú)立源共同作用下的線性電路中，通過每一個元件的電流或其兩端的電壓，可以看成是由每一個獨(dú)立源單獨(dú)作用時在該元

10、件上所產(chǎn)生的電流或電壓的代數(shù)和。線性電路的齊次性是指當(dāng)激勵信號（某獨(dú)立源的值）增加或減小K 倍時，電路的響應(yīng)（即在電路中各電阻元件上所建立的電流和電壓值）也將增加或減小K倍。三、實(shí)驗(yàn)設(shè)備序號名 稱型號與規(guī)格數(shù)量備 注1直流穩(wěn)壓電源030V可調(diào)二路2萬用表1自備3直流數(shù)字電壓表0200V14直流數(shù)字毫安表0200mV15迭加原理實(shí)驗(yàn)電路板1DGJ-03四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容實(shí)驗(yàn)線路如圖6-1所示，用DGJ-03掛箱的“基爾夫定律/疊加原理”線路。圖 3-11. 將兩路穩(wěn)壓源的輸出分別調(diào)節(jié)為12V和6V，接入U1和U2處。2. 令U1電源單獨(dú)作用（將開關(guān)K1投向U1側(cè)，開關(guān)K2投向短路側(cè)）。用直流數(shù)字電壓表

11、和毫安表（接電流插頭）測量各支路電流及各電阻元件兩端的電壓，數(shù)據(jù)記入表6-1。表 3-1測量項(xiàng)目實(shí)驗(yàn)內(nèi)容U1(V)U2(V)I1(mA)I2(mA)I3(mA)UAB(V)UCD(V)UAD(V)UDE(V)UFA(V)U1單獨(dú)作用U2單獨(dú)作用U1、U2共同作用2U2單獨(dú)作用3. 令U2電源單獨(dú)作用（將開關(guān)K1投向短路側(cè)，開關(guān)K2投向U2側(cè)），重復(fù)實(shí)驗(yàn)步驟2的測量和記錄，數(shù)據(jù)記入表6-1。4. 令U1和U2共同作用（開關(guān)K1和K2分別投向U1和U2側(cè)）， 重復(fù)上述的測量和記錄，數(shù)據(jù)記入表6-1。5. 將U2的數(shù)值調(diào)至12V，重復(fù)上述第3項(xiàng)的測量并記錄，數(shù)據(jù)記入表6-1。6. 將R5（330）換

12、成二極管 1N4007（即將開關(guān)K3投向二極管IN4007側(cè)），重復(fù)15的測量過程，數(shù)據(jù)記入表3-2。7. 任意按下某個故障設(shè)置按鍵，重復(fù)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容4的測量和記錄，再根據(jù)測量結(jié)果判斷出故障的性質(zhì)。表 3-2測量項(xiàng)目實(shí)驗(yàn)內(nèi)容U1(V)U2(V)I1(mA)I2(mA)I3(mA)UAB(V)UCD(V)UAD(V)UDE(V)UFA(V)U1單獨(dú)作用U2單獨(dú)作用U1、U2共同作用2U2單獨(dú)作用五、實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)1. 用電流插頭測量各支路電流時，或者用電壓表測量電壓降時，應(yīng)注意儀表的極性，正確判斷測得值的、號后，記入數(shù)據(jù)表格。2. 注意儀表量程的及時更換。六、預(yù)習(xí)思考題1. 在疊加原理實(shí)驗(yàn)中，要令U1

13、、U2分別單獨(dú)作用，應(yīng)如何操作？可否直接將不作用的電源（U1或U2）短接置零？2. 實(shí)驗(yàn)電路中，若有一個電阻器改為二極管， 試問疊加原理的迭加性與齊次性還成立嗎？為什么？七、實(shí)驗(yàn)報告1. 根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表格，進(jìn)行分析、比較，歸納、總結(jié)實(shí)驗(yàn)結(jié)論，即驗(yàn)證線性電路的疊加性與齊次性。2. 各電阻器所消耗的功率能否用疊加原理計算得出？ 試用上述實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，進(jìn)行計算并作結(jié)論。3. 通過實(shí)驗(yàn)步驟6及分析表格6-2的數(shù)據(jù)，你能得出什么樣的結(jié)論？4. 心得體會及其他。實(shí)驗(yàn)四戴維南定理和諾頓定理的驗(yàn)證有源二端網(wǎng)絡(luò)等效參數(shù)的測定一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?. 驗(yàn)證戴維南定理和諾頓定理的正確性，加深對該定理的理解。 2. 掌握測量有源

14、二端網(wǎng)絡(luò)等效參數(shù)的一般方法。二、原理說明1. 任何一個線性含源網(wǎng)絡(luò)，如果僅研究其中一條支路的電壓和電流，則可將電路的其余部分看作是一個有源二端網(wǎng)絡(luò)（或稱為含源一端口網(wǎng)絡(luò)）。戴維南定理指出：任何一個線性有源網(wǎng)絡(luò)，總可以用一個電壓源與一個電阻的串聯(lián)來等效代替，此電壓源的電動勢Us等于這個有源二端網(wǎng)絡(luò)的開路電壓Uoc， 其等效內(nèi)阻R0等于該網(wǎng)絡(luò)中所有獨(dú)立源均置零（理想電壓源視為短接，理想電流源視為開路）時的等效電阻。諾頓定理指出：任何一個線性有源網(wǎng)絡(luò)，總可以用一個電流源與一個電阻的并聯(lián)組合來等效代替，此電流源的電流Is等于這個有源二端網(wǎng)絡(luò)的短路電流ISC，其等效內(nèi)阻R0定義同戴維南定理。Uoc（Us

15、）和R0或者ISC（IS）和R0稱為有源二端網(wǎng)絡(luò)的等效參數(shù)。 2. 有源二端網(wǎng)絡(luò)等效參數(shù)的測量方法 (1) 開路電壓、短路電流法測R0在有源二端網(wǎng)絡(luò)輸出端開路時，用電壓表直接測其輸出端的開路電壓Uoc，然后再將其輸出端短路，用電流表測其短路電流Isc，則等效內(nèi)阻為 Uoc R0 Isc如果二端網(wǎng)絡(luò)的內(nèi)阻很小，若將其輸出端口短路則易損壞其內(nèi)部元件，因此不宜用此法。 (2) 伏安法測R0 用電壓表、電流表測出有源二端網(wǎng) 圖8-1 絡(luò)的外特性曲線，如圖8-1所示。 根據(jù)外特性曲線求出斜率tg，則內(nèi)阻U Uoc R0tg 。 I Isc也可以先測量開路電壓Uoc，再測量電流為額定值IN時的輸出 圖8-

16、2UocUN 端電壓值UN，則內(nèi)阻為 R0 。 IN (3) 半電壓法測R0 如圖8-2所示，當(dāng)負(fù)載電壓為被測網(wǎng)絡(luò)開路電壓的一半時，負(fù)載電阻（由電阻箱的讀數(shù)確定）即為被測有源二端網(wǎng)絡(luò)的等效內(nèi)阻值。(4) 零示法測UOC 圖8-3在測量具有高內(nèi)阻有源二端網(wǎng)絡(luò)的開路電壓時，用電壓表直接測量會造成較大的誤差。為了消除電壓表內(nèi)阻的影響，往往采用零示測量法，如圖8-3所示.。零示法測量原理是用一低內(nèi)阻的穩(wěn)壓電源與被測有源二端網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行比 較，當(dāng)穩(wěn)壓電源的輸出電壓與有源二端網(wǎng)絡(luò)的開路電壓相等時，電壓表的讀數(shù)將為“0”。然后將電路斷開，測量此時穩(wěn)壓電源的輸出電壓， 即為被測有源二端網(wǎng)絡(luò)的開路電壓。三、實(shí)驗(yàn)設(shè)備

17、序號名 稱型號與規(guī)格數(shù)量備注1可調(diào)直流穩(wěn)壓電源030V12可調(diào)直流恒流源0500mA13直流數(shù)字電壓表0200V14直流數(shù)字毫安表0200mA15萬用表1自備6可調(diào)電阻箱099999.91DGJ-057電位器1K/2W1DGJ-058戴維南定理實(shí)驗(yàn)電路板1DGJ-03 四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容被測有源二端網(wǎng)絡(luò)如圖8-4(a)。 (a) 圖8-4 (b)Uoc(v)Isc(mA)R0=Uoc/Isc()1. 用開路電壓、短路電流法測定戴維南等效電路的Uoc、R0和諾頓等效電路的ISC、R0。按圖8-4(a)接入穩(wěn)壓電源Us=12V和恒流源Is=10mA，不接入RL。測出UOc和Isc,并計算出R0。（測UO

18、C時，不接入mA表。） 2. 負(fù)載實(shí)驗(yàn)按圖8-4(a)接入RL。改變RL阻值，測量有源二端網(wǎng)絡(luò)的外特性曲線。U（v）I（mA）3. 驗(yàn)證戴維南定理：從電阻箱上取得按步驟“1”所得的等效電阻R0之值， 然后令其與直流穩(wěn)壓電源（調(diào)到步驟“1”時所測得的開路電壓Uoc之值）相串聯(lián)，如圖8-4(b)所示，仿照步驟“2”測其外特性，對戴氏定理進(jìn)行驗(yàn)證。 U（v）I（mA）4. 驗(yàn)證諾頓定理：從電阻箱上取得按步驟“1”所得的等效電阻R0之值， 然后令其與直流恒流源（調(diào)到步驟“1”時所測得的短路電流ISC之值）相并聯(lián)，如圖8-5所示，仿照步驟“2”測其外特性，對諾頓定理進(jìn)行驗(yàn)證。 U（v）I（mA）5. 有

19、源二端網(wǎng)絡(luò)等效電阻（又稱入端電阻）的直接測量法。見圖8-4（a）。將被測有源網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的所有獨(dú)立源置零（去掉電流源IS和電壓源US，并在原電壓源所接的兩點(diǎn)用一根短路導(dǎo)線相連），然后用伏安法或者直接用萬用表的歐姆檔去測定負(fù)載RL開路時A、B兩點(diǎn)間的電阻，此即為被測網(wǎng)絡(luò)的等效內(nèi)阻R0，或稱網(wǎng)絡(luò)的入端電阻Ri 。6. 用半電壓法和零示法測量被測網(wǎng)絡(luò)的等效內(nèi)阻R0及其開路電壓Uoc。線路及數(shù)據(jù)表格自擬。五、實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)1. 測量時應(yīng)注意電流表量程的更換。2. 步驟“5”中，電壓源置零時不可將穩(wěn)壓源短接。3. 用萬表直接測R0時，網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的獨(dú)立源必須先置零，以免損壞萬用表。其次，歐姆檔必須經(jīng)調(diào)零后再進(jìn)行測量。

20、 圖8-54. 用零示法測量UOC時，應(yīng)先將穩(wěn)壓電源的輸出調(diào)至接近于UOC，再按圖8-3測量。5. 改接線路時，要關(guān)掉電源。六、預(yù)習(xí)思考題1. 在求戴維南或諾頓等效電路時，作短路試驗(yàn)，測ISC的條件是什么？在本實(shí)驗(yàn)中可否直接作負(fù)載短路實(shí)驗(yàn)？請實(shí)驗(yàn)前對線路8-4(a)預(yù)先作好計算，以便調(diào)整實(shí)驗(yàn)線路及測量時可準(zhǔn)確地選取電表的量程。2. 說明測有源二端網(wǎng)絡(luò)開路電壓及等效內(nèi)阻的幾種方法， 并比較其優(yōu)缺點(diǎn)。七、實(shí)驗(yàn)報告1. 根據(jù)步驟2、3、4，分別繪出曲線，驗(yàn)證戴維南定理和諾頓定理的正確性， 并分析產(chǎn)生誤差的原因。2. 根據(jù)步驟1、5、6的幾種方法測得的Uoc與R0與預(yù)習(xí)時電路計算的結(jié)果作比較，你能得出

21、什么結(jié)論。3. 歸納、總結(jié)實(shí)驗(yàn)結(jié)果。4. 心得體會及其他。 實(shí)驗(yàn)五 最大功率傳輸條件測定一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?. 掌握負(fù)載獲得最大傳輸功率的條件。2. 解電源輸出功率與效率的關(guān)系。二、原理說明1. 電源與負(fù)載功率的關(guān)系圖9-1可視為由一個電源向負(fù)載輸送電能的模型，R0可視為電源內(nèi)阻和傳輸線路電阻的總和，RL為可變負(fù)載電阻。圖 9-1負(fù)載RL上消耗的功率P可由下式表示： 圖9-1當(dāng)RL=0或RL= 時，電源輸送給負(fù)載的功率均為零。而以不同的RL值代入上式可求得不同的P值，其中必有一個RL值，使負(fù)載能從電源處獲得最大的功率。 2. 負(fù)載獲得最大功率的條件根據(jù)數(shù)學(xué)求最大值的方法，令負(fù)載功率表達(dá)式中的RL為自

22、變量，P為應(yīng)變量，并使 dP/dRL=0，即可求得最大功率傳輸?shù)臈l件：當(dāng)滿足RL=R0時，負(fù)載從電源獲得的最大功率為：這時，稱此電路處于“匹配”工作狀態(tài)。3. 匹配電路的特點(diǎn)及應(yīng)用在電路處于“匹配”狀態(tài)時，電源本身要消耗一半的功率。此時電源的效率只有50%。顯然，這對電力系統(tǒng)的能量傳輸過程是絕對不允許的。發(fā)電機(jī)的內(nèi)阻是很小的，電路傳輸?shù)淖钪饕笜?biāo)是要高效率送電，最好是100%的功率均傳送給負(fù)載。為此負(fù)載電阻應(yīng)遠(yuǎn)大于電源的內(nèi)阻，即不允許運(yùn)行在匹配狀態(tài)。而在電子技術(shù)領(lǐng)域里卻完全不同。一般的信號源本身功率較小，且都有較大的內(nèi)阻。而負(fù)載電阻（如揚(yáng)聲器等）往往是較小的定值，且希望能從電源獲得最大的功率輸

23、出，而電源的效率往往不予考慮。通常設(shè)法改變負(fù)載電阻，或者在信號源與負(fù)載之間加阻抗變換器（如音頻功放的輸出級與揚(yáng)聲器之間的輸出變壓器），使電路處于工作匹配狀態(tài)，以使負(fù)載能獲得最大的輸出功率。序號名稱型號規(guī)格數(shù)量備注1直流電流表0200mA12直流電壓表0200V13直流穩(wěn)壓電源030V14實(shí)驗(yàn)線路15元件箱1DGJ-05三、實(shí)驗(yàn)設(shè)備 (見右表)四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與步驟 1. 按圖9-2接線，負(fù)載RL取自元件箱DGJ-05的電阻箱。2. 按表9-1所列內(nèi)容，令RL在01K范圍內(nèi)變化時，分別測出UO、UL及I的值，表中UO，PO分別為穩(wěn)壓電源的輸出電壓和功率，UL、PL分別為RL二端的電壓和功率，I為電路

24、的電流。在PL最大值附近應(yīng)多測幾點(diǎn)。表9-1（單位：R，UV，ImA，PW）US=6VR0=51RL1KUOULIPOPLUS=12VR0=200RL1KUOULIPOPL五、預(yù)習(xí)與思考題1. 電力系統(tǒng)進(jìn)行電能傳輸時為什么不能工作在匹配工作狀態(tài)？2. 實(shí)際應(yīng)用中，電源的內(nèi)阻是否隨負(fù)載而變？3. 電源電壓的變化對最大功率傳輸?shù)臈l件有無影響？六、實(shí)驗(yàn)報告1. 整理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，分別畫出兩種不同內(nèi)阻下的下列各關(guān)系曲線：IRL，UORL，ULRL，PORL，PLRL 圖9-22. 根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，說明負(fù)載獲得最大功率的條件是什么?實(shí)驗(yàn)六R、L、C元件阻抗特性的測定一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?. 驗(yàn)證電阻、感抗、容抗與頻率

25、的關(guān)系，測定Rf、XLf及Xc f特性曲線。2. 加深理解R、L、C元件端電壓與電流間的相位關(guān)系。二、原理說明1. 在正弦交變信號作用下，R、L、C電路元件在電路中的抗流作用與信號的頻率有關(guān)，它們的阻抗頻率特性Rf，XLf，Xcf曲線如圖14-1所示。2. 元件阻抗頻率特性的測量電路如圖14-2所示。 圖 14-1 圖14-2圖中的r是提供測量回路電流用的標(biāo)準(zhǔn)小電阻，由于r的阻值遠(yuǎn)小于被測元件的阻抗值，因此可以認(rèn)為AB之間的電壓就是被測元件R、L或C 兩端的電壓，流過被測元件的電流則可由r兩端的電壓除以r所得。若用雙蹤示波器同時觀察r與被測元件兩端的電壓， 亦就展現(xiàn)出被測元件兩端的電壓和流過該

26、元件電流的波形，從而可在熒光屏上測出電壓與電流的幅值及它們之間的相位差。1. 將元件R、L、C串聯(lián)或并聯(lián)相接，亦可用同樣的方法測得Z串與Z并的阻抗頻率特性Zf，根據(jù)電壓、電流的相位差可判斷Z串或Z并是感性還是容性負(fù)載。2. 元件的阻抗角（即相位差）隨輸入信號的頻率變化而改變，將各個不同頻率下的相位差畫在以頻率f為橫坐標(biāo)、阻抗角為縱座標(biāo)的座標(biāo)紙上，并用光滑的曲線連接這些點(diǎn)，即得到阻抗角的頻率特性曲線。 圖14-3用雙蹤示波器測量阻抗角的方法如圖14-3所示。從熒光屏上數(shù)得一個周期占n格，相位差占m格，則實(shí)際的相位差（阻抗角）為圖 14-3m （度）。 三、實(shí)驗(yàn)設(shè)備 序號名 稱型號與規(guī)格數(shù)量備 注

27、1函數(shù)信號發(fā)生器12交流毫伏表0600V13雙蹤示波器1自備4頻率計15實(shí)驗(yàn)線路元件R=1K，r=51,C=1F, L約10mH1DGJ-05四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1. 測量R、L、C元件的阻抗頻率特性通過電纜線將函數(shù)信號發(fā)生器輸出的正弦信號接至如圖14-2的電路，作為激勵源u，并用交流毫伏表測量，使激勵電壓的有效值為U3V，并保持不變。使信號源的輸出頻率從200Hz逐漸增至5KHz（用頻率計測量）， 并使開關(guān)S分別接通R、L、C三個元件，用交流毫伏表測量Ur，并計算各頻率點(diǎn)時的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測試時，信號源的

28、頻率應(yīng)控制在2002500Hz之間。2. 用雙蹤示波器觀察在不同頻率下各元件阻抗角的變化情況，按圖14-3記錄n和m，算出。3. 測量R、L、C元件串聯(lián)的阻抗角頻率特性。五、實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)1. 交流毫伏表屬于高阻抗電表,測量前必須先調(diào)零。2. 測時，示波器的V/div和t/div 的微調(diào)旋鈕應(yīng)旋置“校準(zhǔn)位置”。六、預(yù)習(xí)思考題測量R、L、C各個元件的阻抗角時，為什么要與它們串聯(lián)一個小電阻？可否用一個小電感或大電容代替？為什么？七、實(shí)驗(yàn)報告1. 根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，在方格紙上繪制R、L、C三個元件的阻抗頻率特性曲線，從中可得出什么結(jié)論？2. 根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),在方格紙上繪制R、L、C 三個元件串聯(lián)的阻抗角頻率

29、特性曲線，并總結(jié)、歸納出結(jié)論。3. 心得體會及其他。實(shí)驗(yàn)七用三表法測量電路等效參數(shù)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?. 學(xué)會用交流電壓表、 交流電流表和功率表測量元件的交流等效參數(shù)的方法。2. 學(xué)會功率表的接法和使用。二、原理說明1. 正弦交流信號激勵下的元件值或阻抗值，可以用交流電壓表、 交流電流表及功率表分別測量出元件兩端的電壓U、流過該元件的電流I和它所消耗的功率P，然后通過計算得到所求的各值，這種方法稱為三表法， 是用以測量50Hz交流電路參數(shù)的基本方法。計算的基本公式為：阻抗的模， 電路的功率因數(shù) cos等效電阻 R Zcos， 等效電抗 XZsin或 XXL2fL， XXc1. 阻抗性質(zhì)的判別方法：可

30、用在被測元件兩端并聯(lián)電容或?qū)⒈粶y元件與電容串聯(lián)的方法來判別。其原理如下： 圖15-1 并聯(lián)電容測量法(1) 在被測元件兩端并聯(lián)一只適當(dāng)容量的試驗(yàn)電容, 若串接在電路中電流表的讀數(shù)增大，則被測阻抗為容性，電流減小則為感性。圖15-1(a)中，Z為待測定的元件，C為試驗(yàn)電容器。(b)圖是(a)的等效電路，圖中G、B為待測阻抗Z的電導(dǎo)和電納，B為并聯(lián)電容C 的電納。在端電壓有效值不變的條件下，按下面兩種情況進(jìn)行分析： 設(shè)BBB，若B增大，B也增大，則 電路中電流I 將單調(diào)地上升，故可判斷B為容性元件。 圖15-2 設(shè)BBB，若B增大，而B先減小而后再增大，電流I 也是先減小后上升，如圖15-2所示，

31、則可判斷B為感性元件。由以上分析可見，當(dāng)B為容性元件時，對并聯(lián)電容C值無特殊要求；而當(dāng)B為感性元件時，B2B時，電流單調(diào)上升，與B為容性時相同，并不能說明電路是感性的。因此B2B是判斷電路性質(zhì)的可靠條件， 由此得判定條件為 。(2) 與被測元件串聯(lián)一個適當(dāng)容量的試驗(yàn)電容，若被測阻抗的端電壓下降，則判為容性，端壓上升則為感性，判定條件為 2X式中X為被測阻抗的電抗值，C為串聯(lián)試驗(yàn)電容值， 此關(guān)系式可自行證明。判斷待測元件的性質(zhì)，除上述借助于試驗(yàn)電容C測定法外，還可以利用該元件的電流i與電壓u之間的相位關(guān)系來判斷。若i超前于u，為容性；i滯后于u，則為感性。3. 本實(shí)驗(yàn)所用的功率表為智能交流功率表

32、，其電壓接線端應(yīng)與負(fù)載并聯(lián)，電流接線端應(yīng)與負(fù)載串聯(lián)。三、實(shí)驗(yàn)設(shè)備序號名稱型號與規(guī)格數(shù)量備注1交流電壓表0500V12交流電流表5A13功率表1(DGJ-07)4自耦調(diào)壓器15鎮(zhèn)流器(電感線圈)與30W日光燈配用1DGJ-047電容器1F ,4.7F/500V1DGJ-058白熾燈15(或25)W /220V3DGJ-04四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容測試線路如圖15-3所示。 1. 按圖15-3接線，并經(jīng)指導(dǎo)教師檢查后，方可接通市電電源。2. 分別測量15W白熾燈(R)、30W日光燈鎮(zhèn)流器(L) 和4.7F 電容器( C)的等效參數(shù)。圖 16-33. 測量L、C串聯(lián)與并聯(lián)后的等效參數(shù)。 圖15-3被測阻抗測量值

33、計算值電路等效參數(shù)U（V）I（A）P（W）cosZ（）cosR（）L(mH)C(F)15W白熾燈R電感線圈L電容器CL與C串聯(lián)L與C并聯(lián)4. 驗(yàn)證用串、并試驗(yàn)電容法判別負(fù)載性質(zhì)的正確性。實(shí)驗(yàn)線路同圖15-3，但不必接功率表，按下表內(nèi)容進(jìn)行測量和記錄。被測元件串4.7F電容并4.7F電容串前端電壓(V)串后端電壓(V)并前電流(A)并后電流(A)R(三只15W白熾燈)C(4.7F)L(1H)五、實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)1. 本實(shí)驗(yàn)直接用市電220V交流電源供電， 實(shí)驗(yàn)中要特別注意人身安全，不可用手直接觸摸通電線路的裸露部分，以免觸電，進(jìn)實(shí)驗(yàn)室應(yīng)穿絕緣鞋。2. 自耦調(diào)壓器在接通電源前，應(yīng)將其手柄置在零位上，調(diào)

34、節(jié)時， 使其輸出電壓從零開始逐漸升高。每次改接實(shí)驗(yàn)線路、換撥黑匣子上的開關(guān)及實(shí)驗(yàn)完畢，都必須先將其旋柄慢慢調(diào)回零位，再斷電源。必須嚴(yán)格遵守這一安全操作規(guī)程。3. 實(shí)驗(yàn)前應(yīng)詳細(xì)閱讀智能交流功率表的使用說明書，熟悉其使用方法。六、預(yù)習(xí)思考題1. 在50Hz的交流電路中，測得一只鐵心線圈的P、I和U，如何算得它的阻值及電感量？2. 如何用串聯(lián)電容的方法來判別阻抗的性質(zhì)？試用I隨XC（串聯(lián)容抗）的變化關(guān)系作定性分析，證明串聯(lián)試驗(yàn)時，C滿足 2X。七、實(shí)驗(yàn)報告1. 根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，完成各項(xiàng)計算。2. 完成預(yù)習(xí)思考題1、2的任務(wù)。3. 心得體會及其他。 實(shí)驗(yàn)八正弦穩(wěn)態(tài)交流電路相量的研究一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?研究正弦

35、穩(wěn)態(tài)交流電路中電壓、電流相量之間的關(guān)系。2. 掌握日光燈線路的接線。3. 理解改善電路功率因數(shù)的意義并掌握其方法。二、原理說明 圖16-11. 在單相正弦交流電路中，用交流電流表測得各支路的電流值， 用交流電壓表測得回路各元件兩端的電壓值，它們之間的關(guān)系滿足相量形式的基爾霍夫定律，即 I0和U0 。2. 圖16-1所示的RC串聯(lián)電路，在正弦穩(wěn)態(tài)信號U的激勵下，UR與UC保持有90的相位差，即當(dāng) 圖16-2R阻值改變時，UR的相量軌跡是一個半園。U、UC與UR三者形成一個直角形的電壓三角形，如圖16-2所示。R值改變時，可改變角的大小，從而達(dá)到移相的目的。3. 日光燈線路如圖16-3所示，圖中

36、A 是日光燈管，L 是鎮(zhèn)流器， S是啟輝器， 圖16-3C 是補(bǔ)償電容器，用以改善電路的功率因數(shù)（cos值）。有關(guān)日光燈的工作原理請自行翻閱有關(guān)資料。 三、實(shí)驗(yàn)設(shè)備 序號名稱型號與規(guī)格數(shù)量備注1交流電壓表0500V12交流電流表5A13功率表1（DGJ-07）4自耦調(diào)壓器15鎮(zhèn)流器、啟輝器與40W燈管配用各1DGJ-046日光燈燈管40W1屏內(nèi)7電容器1F,2.2F,4.7F/500V各1DGJ-048白熾燈及燈座220V，15W13DGJ-049電流插座3DGJ-04四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1. 按圖16-1 接線。R為220V、15W的白熾燈泡，電容器為4.7F/450V。 經(jīng)指導(dǎo)教師檢查后，接通實(shí)驗(yàn)

37、臺電源， 將自耦調(diào)壓器輸出( 即U)調(diào)至220V。記錄U、UR、UC值，驗(yàn)證電壓三角形關(guān)系。測 量 值計 算 值U（V）UR（V）UC（V）U（與UR，UC組成Rt）（U=）U=UU（V）U/U（%）2. 日光燈線路接線與測量。 圖16-4按圖16-4接線。經(jīng)指導(dǎo)教師檢查后接通實(shí)驗(yàn)臺電源，調(diào)節(jié)自耦調(diào)壓器的輸出，使其輸出電壓緩慢增大，直到日光燈剛啟輝點(diǎn)亮為止，記下三表的指示值。然后將電壓調(diào)至220V，測量功率P， 電流I， 電壓U，UL，UA等值，驗(yàn)證電壓、電流相量關(guān)系。測 量 數(shù) 值計算值P(W)CosI(A)U(V)UL(V)UA(V)r()Cos啟輝值正常工作值3. 并聯(lián)電路電路功率因數(shù)的

38、改善。按圖16-5組成實(shí)驗(yàn)線路。經(jīng)指導(dǎo)老師檢查后，接通實(shí)驗(yàn)臺電源，將自耦調(diào)壓器的輸出調(diào)至220V，記錄功率表、電壓表讀數(shù)。通過一只電流表和三個電流插座分別測得三條支路的電流，改變電容值，進(jìn)行三次重復(fù)測量。數(shù)據(jù)記入下頁表中。五、實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)1. 本實(shí)驗(yàn)用交流市電220V，務(wù)必注意用電和人身安全。 2. 功率表要正確接入電路。 3. 線路接線正確，日光燈不能啟輝時， 應(yīng)檢查啟輝器及其接觸是否良好。ic 圖16-5電容值測 量 數(shù) 值計 算 值(F)P(W)COSU(V)I（A）IL(A)IC(A)I(A)Cos012.24.7六、預(yù)習(xí)思考題1. 參閱課外資料，了解日光燈的啟輝原理。 2. 在日常生

39、活中，當(dāng)日光燈上缺少了啟輝器時， 人們常用一根導(dǎo)線將啟輝器的兩端短接一下，然后迅速斷開，使日光燈點(diǎn)亮（DGJ-04實(shí)驗(yàn)掛箱上有短接按鈕，可用它代替啟輝器做試驗(yàn)。）；或用一只啟輝器去點(diǎn)亮多只同類型的日光燈，這是為什么？ 3. 為了改善電路的功率因數(shù)，常在感性負(fù)載上并聯(lián)電容器， 此時增加了一條電流支路，試問電路的總電流是增大還是減小，此時感性元件上的電流和功率是否改變？4. 提高線路功率因數(shù)為什么只采用并聯(lián)電容器法， 而不用串聯(lián)法？所并的電容器是否越大越好？七、實(shí)驗(yàn)報告1. 完成數(shù)據(jù)表格中的計算，進(jìn)行必要的誤差分析。 2. 根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，分別繪出電壓、電流相量圖， 驗(yàn)證相量形式的基爾霍夫定律。 3

40、. 討論改善電路功率因數(shù)的意義和方法。 4. 裝接日光燈線路的心得體會及其他。實(shí)驗(yàn)九R、L、C串聯(lián)諧振電路的研究一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?. 學(xué)習(xí)用實(shí)驗(yàn)方法繪制R、L、C串聯(lián)電路的幅頻特性曲線。2. 加深理解電路發(fā)生諧振的條件、特點(diǎn)，掌握電路品質(zhì)因數(shù)（電路Q值）的物理意義及其測定方法。二、原理說明1. 在圖18-1所示的R、L、C串聯(lián)電路中，當(dāng)正弦交流信號源的頻率 f改變時，電路中的感抗、容抗隨之而變，電路中的電流也隨f而變。 取電阻R上的電壓uo作為響應(yīng)，當(dāng)輸入電壓ui的幅值維持不變時， 在不同頻率的信號激勵下，測出UO之值，然后以f為橫坐標(biāo)，以UO/Ui為縱坐標(biāo)（因Ui不變，故也可直接以UO為縱坐標(biāo)）

41、，繪出光滑的曲線，此即為幅頻特性曲線，亦稱諧振曲線，如圖18-2所示。圖 18-1 圖 18-22. 在ff0處，即幅頻特性曲線尖峰所在的頻率點(diǎn)稱為諧振頻率。此時XLXc，電路呈純阻性，電路阻抗的模為最小。在輸入電壓Ui為定值時，電路中的電流達(dá)到最大值，且與輸入電壓ui同相位。從理論上講，此時 UiURUO，ULUcQUi，式中的Q 稱為電路的品質(zhì)因數(shù)。3. 電路品質(zhì)因數(shù)Q值的兩種測量方法一是根據(jù)公式Q 測定，UC與UL分別為諧振時電容器C和電感線圈L上的電壓；另一方法是通過測量諧振曲線的通頻帶寬度ff2f1，再根據(jù)Q求出Q值。式中f0為諧振頻率，f2和f1是失諧時， 亦即輸出電壓的幅度下降到

42、最大值的 (0.707)倍時的上、下頻率點(diǎn)。Q值越大，曲線越尖銳，通頻帶越窄，電路的選擇性越好。 在恒壓源供電時，電路的品質(zhì)因數(shù)、選擇性與通頻帶只決定于電路本身的參數(shù)，而與信號源無關(guān)。三、實(shí)驗(yàn)設(shè)備序號名 稱型號與規(guī)格數(shù)量備注1函數(shù)信號發(fā)生器12交流毫伏表0600V13雙蹤示波器1自備4頻率計15諧振電路實(shí)驗(yàn)電路板R=200，1KC=0.01F，0.1F，L=約30mHDGJ-03四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1、按圖18-3組成監(jiān)視、測量電路。先選用C1、R1。用交流毫伏表測電壓， 用示波器監(jiān)視信號源輸出。令信號源輸出電壓Ui=4VP-P，并保持不變。圖 18-32. 找出電路的諧振頻率f0，其方法是，將毫伏表

43、接在R(200)兩端，令信號源的頻率由小逐漸變大（注意要維持信號源的輸出幅度不變），當(dāng)Uo的讀數(shù)為最大時，讀得頻率計上的頻率值即為電路的諧振頻率f0，并測量UC與UL之值（注意及時更換毫伏表的量限）。3. 在諧振點(diǎn)兩側(cè)，按頻率遞增或遞減500Hz或1KHz，依次各取8 個測量點(diǎn)，逐點(diǎn)測出UO，UL，UC之值，記入數(shù)據(jù)表格。f(KHz)UO(V)UL(V)UC(V)Ui=4VP-P, C=0.01F, R=200, fo= , f2-f1= , Q=4.將電阻改為R2，重復(fù)步驟2，3的測量過程。f(KHz)UO(V)UL(V)UC(V)Ui=4VP-P, C=0.01F, R=1K, fo= ,

44、 f2-f1= ,Q=5.選C2，重復(fù)24。（自制表格）。 五、實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)1. 測試頻率點(diǎn)的選擇應(yīng)在靠近諧振頻率附近多取幾點(diǎn)。 在變換頻率測試前，應(yīng)調(diào)整信號輸出幅度（用示波器監(jiān)視輸出幅度），使其維持在4VP-P 。2. 測量Uc和UL數(shù)值前，應(yīng)將毫伏表的量限改大， 而且在測量UL與UC時毫伏表的“”端應(yīng)接C與L的公共點(diǎn)，其接地端應(yīng)分別觸及L和C的近地端N2和N1。3. 實(shí)驗(yàn)中，信號源的外殼應(yīng)與毫伏表的外殼絕緣（不共地）。如能用浮地式交流毫伏表測量，則效果更佳。六、預(yù)習(xí)思考題1. 根據(jù)實(shí)驗(yàn)線路板給出的元件參數(shù)值，估算電路的諧振頻率。2. 改變電路的哪些參數(shù)可以使電路發(fā)生諧振，電路中R的數(shù)值是否影響諧振頻率值？3. 如何判別電路是否發(fā)