第9章電路分析實驗實驗一基本電工儀表的使用及測量誤差的計算實驗二減小儀表測量誤差的方法實驗三電路元件伏安特性的測繪實驗四電位、電壓的測定及電路電位圖的繪制實驗五電壓源與電流源的等效變換實驗六基爾霍夫定律的驗證實驗七疊加定理的驗證實驗八戴維南定理和諾頓定理的驗證——有源二端網(wǎng)絡(luò)等效參數(shù)的測定實驗九受控源VCVS、VCCS、CCVS、CCCS的實驗研究實驗十日光燈功率因數(shù)的提高實驗十一三相交流電路實驗實驗十二RLC串聯(lián)諧振電路的研究實驗十三RC一階電路的響應(yīng)測試實驗十四互感電路觀測實驗十五單相鐵芯變壓器特性的測試一、實驗?zāi)康?/p>

1.熟悉實驗臺上各類電源及各類測量儀表的布局和使用方法。

2.掌握指針式電壓表、電流表內(nèi)阻的測量方法。

3.熟悉電工儀表測量誤差的計算方法。實驗一基本電工儀表的使用及測量誤差的計算為了準(zhǔn)確地測量電路中實際的電壓和電流，必須保證儀表接入電路后不會改變被測電路的工作狀態(tài)。這就要求電壓表的內(nèi)阻為無窮大，電流表的內(nèi)阻為零。而實際使用的指針式電工儀表都不能滿足上述要求。因此，當(dāng)測量儀表一旦接入電路，就會改變電路原有的工作狀態(tài)，這就導(dǎo)致儀表的讀數(shù)值與電路原有的實際值之間出現(xiàn)誤差。誤差的大小與儀表本身內(nèi)阻的大小密切相關(guān)。只要測出儀表的內(nèi)阻，即可計算出由其產(chǎn)生的測量誤差。以下介紹幾種測量指針式儀表內(nèi)阻的方法。圖9-1-1圖9-1-2

1.用“分流法”測量電流表的內(nèi)阻

如圖9-1-1所示，A為被測內(nèi)阻(RA)的直流電流表。測量時先斷開開關(guān)S，調(diào)節(jié)電流源的輸出電流I使A表指針滿偏轉(zhuǎn)。然后合上開關(guān)S，并保持I值不變，調(diào)節(jié)電阻箱RB的阻值，使電流表的指針指在1/2滿偏轉(zhuǎn)位置，此時有

所以

2.用“分壓法”測量電壓表的內(nèi)阻

如圖9-1-2所示，V為被測內(nèi)阻為RV的電壓表。測量時先將開關(guān)S閉合，調(diào)節(jié)直流穩(wěn)壓電源的輸出電壓，使電壓表V的指針為滿偏轉(zhuǎn)。然后斷開開關(guān)S，調(diào)節(jié)RB使電壓表V的指示值減半。此時有

RV＝RB+R1

電壓表的靈敏度為

3.儀表內(nèi)阻引起的測量誤差的計算

儀表內(nèi)阻引起的測量誤差通常稱之為方法誤差，而儀表本身結(jié)構(gòu)引起的誤差稱為儀表基本誤差。

(1)以圖9-1-3所示電路為例，R1上的電壓為UR1=R1/(R1+R2)，若R1=R2，則UR1=U/2。

先用一內(nèi)阻為RV的電壓表來測量UR1的值，當(dāng)RV與R1并聯(lián)后，RAB=(R1RV)/(R1+RV)；以此來代替上式中的R1，則得圖9-1-3

絕對誤差為

化簡后

若R1=R2=RV，則得

相對誤差

由此可見，當(dāng)電壓表的內(nèi)阻與被測電路的電阻相近時，測量的誤差是非常大的。

(2)伏安法測量電阻的原理為：測出流過被測電阻Rx的電流IR及其兩端的電壓降UR，則其阻值Rx=UR/IR。實際測量時，相對于電源而言，有兩種測量線路：①電流表A(內(nèi)阻為RA)接在電壓表V(內(nèi)阻為RV)的內(nèi)側(cè)；②電流表A接在電壓表V的外測。兩種線路見圖9-1-43(a)、(b)。

由圖9-1-4(a)可知，只有當(dāng)RxRV時，RV的分流作用才可忽略不計，電流表A的讀數(shù)接近于實際流過Rx的電流值。圖9-1-4(a)的接法稱為電流表的內(nèi)接法。由圖9-1-4(b)可知，只有當(dāng)RxRA時，RA的分壓作用才可忽略不計，電壓表V的讀數(shù)接近于Rx兩端的電壓值。圖9-1-4(b)的接法稱為電流表的外接法。

實際應(yīng)用時，應(yīng)根據(jù)不同情況選用合適的測量線路，才能獲得較準(zhǔn)確的測量結(jié)果。以下舉一實例。

在圖9-1-4中，設(shè)：U=20V，RA=100Ω，RV=20kΩ。假定Rx的實際值為10kΩ。如果采用圖9-1-4(a)電路測量，經(jīng)計算，A、V的讀數(shù)分別為2.96mA和19.73V，故

Rx=19.73÷2.96=6.666(kΩ)相對誤差為

(6.666-10)÷10×100=－33.3%

如果采用圖9-1-4(b)電路測量，經(jīng)計算，A、V的讀數(shù)分別為1.98mA和20V，故

Rx=20÷1.98=10.1(kΩ)

相對誤差為

(10.1－10)÷10×100=1%圖9-1-4三、實驗設(shè)備

四、實驗內(nèi)容

(1)根據(jù)“分流法”原理測定指針式萬用表(MF—47型或其他型號)直流電流0.5mA和5mA擋量限的內(nèi)阻。線路如圖9-1-1所示。RB可選用DGJ—05中的電阻箱(下同)。(2)根據(jù)“分壓法”原理按圖9-1-2接線，測定指針式萬用表直流電壓2.5V和10V擋量限的內(nèi)阻。(3)用指針萬用表直流電壓10V擋量限測量圖9-1-3電路中R1上的電壓UR1的值，并計算測量的絕對誤差與相對誤差。

五、實驗注意事項

(1)在開啟DG04掛箱的電源開關(guān)前，應(yīng)將兩路電壓源的輸出調(diào)節(jié)旋鈕調(diào)至最小(逆時針旋到底)，并將恒流源的輸出粗調(diào)旋鈕調(diào)到2mA擋，輸出細(xì)調(diào)旋鈕應(yīng)調(diào)至最小。接通電源后，再根據(jù)需要緩慢調(diào)節(jié)。

(2)當(dāng)恒流源輸出端接有負(fù)載時，如果需要將其粗調(diào)旋鈕由低擋位向高擋位切換時，必須先將其細(xì)調(diào)旋鈕調(diào)至最小。否則輸出電流會突增，可能會損壞外接器件。

(3)電壓表應(yīng)與被測電路并接，電流表應(yīng)與被測電路串接，并且都要注意正、負(fù)極性與量程的合理選擇。

(4)在實驗內(nèi)容(1)、(2)中，R1的取值應(yīng)與RB相近。

(5)本實驗僅測試指針式儀表的內(nèi)阻。由于所選指針表的型號不同，本實驗中所列的電流、電壓量程及選用的RB、R1等均會不同，實驗時應(yīng)按選定的表型自行確定。六、預(yù)習(xí)思考題

9-1-1根據(jù)實驗內(nèi)容(1)和(2)，若已求出0.5mA擋和2.5V擋的內(nèi)阻，可否直接計算得出5mA擋和10V擋的內(nèi)阻？

9-1-2用量程為10A的電流表測實際值為8A的電流時，實際讀數(shù)為8.1A，求測量的絕對誤差和相對誤差。

七、實驗報告

9-1-1列表記錄實驗數(shù)據(jù)，并計算各被測儀表的內(nèi)阻值。

9-1-2分析實驗結(jié)果，總結(jié)應(yīng)用場合。

9-1-3對預(yù)習(xí)思考題進行計算。

9-1-4其他(包括實驗的心得、體會及意見等)。

一、實驗?zāi)康?/p>

1.進一步了解電壓表、電流表的內(nèi)阻在測量過程中產(chǎn)生的誤差及其分析方法。

2.掌握減小因儀表內(nèi)阻所引起的測量誤差的方法。實驗二減小儀表測量誤差的方法

二、原理說明

1.不同量限兩次測量計算法

當(dāng)電壓表的靈敏度不夠高或電流表的內(nèi)阻太大時，可利用多量限儀表對同一被測量用不同量限進行兩次測量，將所得讀數(shù)經(jīng)計算后可得到較準(zhǔn)確的結(jié)果。

如圖9-2-1所示電路，欲測量具有較大內(nèi)阻R0的電動勢US的開路電壓Uo時，如果所用電壓表的內(nèi)阻RV與R0相差不大時，將會產(chǎn)生很大的測量誤差。圖9-2-1設(shè)電壓表有兩擋量限，U1、U2分別為在這兩個不同量限下測得的電壓值，令RV1和RV2分別為這兩個相應(yīng)量限的內(nèi)阻，則由圖9-2-1可得出

由以上兩式可解得US和R0，其中US(即Uo)為

由此式可知，當(dāng)電源內(nèi)阻R0與電壓表的內(nèi)阻RV相差不大時，通過上述的兩次測量結(jié)果，即可計算出開路電壓Uo的大小，且其準(zhǔn)確度要比單次測量好得多。對于電流表，當(dāng)其內(nèi)阻較大時，也可用類似的方法測得較準(zhǔn)確的結(jié)果。如圖9-2-2所示電路，不接入電流表時的電流為I＝US/R，接入內(nèi)阻為RA的電流表A時，電路中的電流變?yōu)镮′＝US/(R+RA)。

如果RA＝R，則I′＝I/2，出現(xiàn)很大的誤差。如果用有不同內(nèi)阻RA1、RA2的兩擋量限的電流表作兩次測量并經(jīng)簡單的計算就可得到較準(zhǔn)確的電流值。

按圖9-2-2電路，兩次測量得

由以上兩式可解得US和R，進而可得

2.同一量限兩次測量計算法

如果電壓表(或電流表)只有一擋量限，且電壓表的內(nèi)阻較小(或電流表的內(nèi)阻較大)時，可用同一量限兩次測量法減小測量誤差。其中，第一次測量與一般的測量并無兩樣,第二次測量時必須在電路中串入一個已知阻值的附加電阻。

(1)電壓測量——測量如圖9-2-3所示電路的開路電壓Uo。

設(shè)電壓表的內(nèi)阻為RV。第一次測量，電壓表的讀數(shù)為U1。第二次測量時應(yīng)與電壓表串接一個已知阻值的電阻器R，電壓表讀數(shù)為U2。由圖可知：

由以上兩式可解得US和R0，其中US(即Uo)為

圖9-2-3圖9-2-4

(2)電流測量——測量如圖9-2-4所示電路的電流I。

設(shè)電流表的內(nèi)阻為RA。第一次測量電流表的讀數(shù)為I1。第二次測量時應(yīng)與電流表串接一個已知阻值的電阻器R，電流表讀數(shù)為I2。由圖可知：

由以上兩式可解得US和R0，從而可得

三、實驗設(shè)備

四、實驗內(nèi)容

1.雙量限電壓表兩次測量計算法

按圖9-2-3電路，實驗中利用實驗臺上或DG04掛箱的一路直流穩(wěn)壓電源，取US＝2.5V，R0選用50kΩ(取自電阻箱)。用指針式萬用表的直流電壓2.5V和10V兩擋量限進行

兩次測量，最后算出開路電壓Uｏ′之值。

2.單量限電壓表兩次測量計算法

實驗線路同上。先用上述萬用表直流電壓2.5V量限擋直接測量，得U1。然后串接R＝10kΩ的附加電阻器再一次測量，得U2。計算開路電壓Uｏ′之值。

3.雙量限電流表兩次測量計算法

按圖9-2-2線路進行實驗，US＝0.3V，R＝300Ω(取自電阻箱)，用萬用表0.5mA和5mA兩擋電流量限進行兩次測量，計算出電路的電流值I′。

4.單量限電流表兩次測量計算法

實驗線路同3。先用萬用表0.5mA電流量限直接測量，得I1。再串聯(lián)附加電阻R＝30Ω進行第二次測量，得I2。求出電路中的實際電流I′之值。

五、實驗注意事項

(1)同實驗一。

(2)采用不同量限兩次測量法時，應(yīng)選用相鄰的兩個量限，且被測值應(yīng)接近于低量限的滿偏值。否則，當(dāng)用高量限測量較低的被測值時，測量誤差會較大。

(3)實驗中所用的MF—47型萬用表屬于較精確的儀表。在大多數(shù)情況下，直接測量誤差不會太大。只有當(dāng)被測電壓源的內(nèi)阻＞1/5電壓表內(nèi)阻或者被測電流源內(nèi)阻＜5倍電流表內(nèi)阻時，采用本實驗的測量、計算法才能得到較滿意的結(jié)果。

六、預(yù)習(xí)思考題

9-2-1完成各項實驗內(nèi)容的計算。

9-2-2實驗的收獲與體會。

9-2-3其他。一、實驗?zāi)康?/p>

1.學(xué)會識別常用電路元件的方法。

2.掌握線性電阻、非線性電阻元件伏安特性的測繪。3.掌握實驗臺上直流電工儀表和設(shè)備的使用方法。實驗三電路元件伏安特性的測繪

二、原理說明

任何一個二端元件的特性可用該元件上的端電壓U

與通過該元件的電流I之間的函數(shù)關(guān)系I＝f(U)來表示，即用I—U

平面上的一條曲線來表征，這條曲線稱為該元件的伏安特性曲線。圖9-3-1

(1)線性電阻器的伏安特性曲線是一條通過坐標(biāo)原點的直線，如圖9-3-1中a所示，該直線的斜率等于該電阻器的電阻值。

(2)一般的白熾燈在工作時燈絲處于高溫狀態(tài)，其燈絲電阻隨著溫度的升高而增大。通過白熾燈的電流越大，其溫度越高，阻值也越大。一般燈泡的“冷電阻”與“熱電阻”的阻值可相差幾倍至十幾倍，所以它的伏安特性如圖9-3-1中b曲線所示。

(3)一般的半導(dǎo)體二極管是一個非線性電阻元件，其伏安特性如圖9-3-1中c所示。正向壓降很小(一般的鍺管約為0.2～0.3V，硅管約為0.5～0.7V)，正向電流隨正向壓降的升高而急驟上升，而反向電壓從零一直增加到十幾至幾十伏時，其反向電流增加很小，粗略地可視為零?？梢?，二極管具有單向?qū)щ娦浴５聪螂妷杭拥眠^高，超過管子的極限值，則會導(dǎo)致管子擊穿損壞。

(4)穩(wěn)壓二極管是一種特殊的半導(dǎo)體二極管，其正向特性與普通二極管類似，但其反向特性較特別，如圖9-3-1中d所示。在反向電壓開始增加時，其反向電流幾乎為零，但當(dāng)電壓增加到某一數(shù)值時(稱為管子的穩(wěn)壓值，有各種不同穩(wěn)壓值的穩(wěn)壓管)電流將突然增加，以后它的端電壓將基本維持恒定，當(dāng)外加的反向電壓繼續(xù)升高時其端電壓僅有少量增加。

注意：流過二極管或穩(wěn)壓二極管的電流不能超過管子的極限值，否則管子會被燒壞。

三、實驗設(shè)備

四、實驗內(nèi)容

1.測定線性電阻器的伏安特性

按圖9-3-2接線，調(diào)節(jié)穩(wěn)壓電源的輸出電壓U，從0伏開始緩慢地增加，一直到10V，記下相應(yīng)的電壓表和電流表的讀數(shù)UR、I。圖9-3-2圖9-3-3

2.測定非線性白熾燈泡的伏安特性

將圖9-3-2中的R換成一只12V、0.1A的燈泡，重復(fù)步驟1操作過程。

UL為燈泡的端電壓。

3.測定半導(dǎo)體二極管的伏安特性

按圖9-3-3接線，R為限流電阻器。測二極管的正向特性時，其正向電流不得超過35mA，二極管V的正向施壓UD+可在0～0.75V之間取值。在0.5～0.75V之間應(yīng)多取幾個測量點。測反向特性時，只需將圖9-3-3中的二極管V反接，且其反向施壓UD－可達30V。

正向特性實驗數(shù)據(jù)反向特性實驗數(shù)據(jù)

4.測定穩(wěn)壓二極管的伏安特性

(1)正向特性實驗：將圖9-3-3中的二極管換成穩(wěn)壓二極管2CW51，重復(fù)實驗內(nèi)容3中的正向測量。UZ+為2CW51的正向施壓。

(2)反向特性實驗：將圖9-3-3中的R換成1kΩ，2CW51反接，測量2CW51的反向特性。穩(wěn)壓

電源的輸出電壓Uo從0～20V，測量2CW51兩端的電壓UZ－及電流I，由UZ－可看出其穩(wěn)壓特性。

五、實驗注意事項

(1)測二極管正向特性時，穩(wěn)壓電源輸出應(yīng)由小至大逐漸增加，應(yīng)時刻注意電流表讀數(shù)不得超過35mA。

(2)如果要測定2AP9的伏安特性，則正向特性的電壓值應(yīng)取0，0.10，0.13，0.15，0.17，0.19，0.21，0.24，0.30(V)，反向特性的電壓值取0，2，4，…，10(V)。

(3)進行不同實驗時，應(yīng)先估算電壓和電流值，合理選擇儀表的量程，勿使儀表超量程，儀表的極性亦不可接錯。

六、預(yù)習(xí)思考題

9-3-1線性電阻與非線性電阻的概念是什么？電阻器與二極管的伏安特性有何區(qū)別？

9-3-2設(shè)某器件伏安特性曲線的函數(shù)式為I＝f(U)，試問在逐點繪制曲線時，其坐標(biāo)變量應(yīng)如何放置？

9-3-3穩(wěn)壓二極管與普通二極管有何區(qū)別，其用途如何？

9-3-4在圖9-3-3中，設(shè)U=2V，UD+=0.7V，則mA表讀數(shù)為多少？

七、實驗報告

9-3-1根據(jù)各實驗數(shù)據(jù)，分別在方格紙上繪制出光滑的伏安特性曲線(其中二極管和穩(wěn)壓管的正、反向特性均要求畫在同一張圖中，正、反向電壓可取為不同的比例尺)。

9-3-2根據(jù)實驗結(jié)果，總結(jié)、歸納被測各元件的特性。

9-3-3必要的誤差分析。

9-3-4心得體會及其他。

一、實驗?zāi)康?/p>

1.驗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。實驗四電位、電壓的測定及電路電位圖的繪制

二、原理說明

在一個閉合電路中，各點電位的高低視所選的電位參考點的不同而變，但任意兩點間的電位差(即電壓)則是絕對的，它不因參考點的變動而改變。

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。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點編號。以圖9-4-1的電路為例，并在坐標(biāo)橫軸上按順序、均勻間隔標(biāo)上A、B、C、D、E、F，再根據(jù)測得的各點電位值，在各點所在的垂直線上描點。用直線依次連接相鄰兩個電位點，即得該電路的電位圖。在電位圖中，任意兩個被測點的縱坐標(biāo)值之差即為該兩點之間的電壓值。

三、實驗設(shè)備

四、實驗內(nèi)容

利用DGJ—03掛箱上的“基爾霍夫定律/疊加原理”線路，按圖9-4-1接線。圖9-4-1

(1)分別將兩路直流穩(wěn)壓電源接入電路，令U1＝6V，U2＝12V(先調(diào)準(zhǔn)輸出電壓值，再接入實驗線路中。)

(2)以圖9-4-1中的A點作為電位的參考點，分別測量A、B、C、D、E、F各點的電位值fA、fB、fC、fD、fE、fF及相鄰兩點之間的電壓值UAB、UBC、UCD、UDE、UEF及UFA，數(shù)據(jù)列于表中。

(3)以D點作為參考點，重復(fù)實驗內(nèi)容(2)的測量，測得數(shù)據(jù)列于表中。

五、實驗注意事項

(1)本實驗線路板系多個實驗通用，本次實驗中不使用電流插頭。DG05上的K3應(yīng)撥向330Ω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擋或用數(shù)字直流電壓表測量時，用負(fù)表棒(黑色)接參考電位點，用正表棒(紅色)接被測各點。若指針正向偏轉(zhuǎn)或數(shù)顯表顯示正值，則表明該點電位為正(即高于參考點電位)；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(表明該點電位低于參考點電位)。數(shù)顯表也可不調(diào)換表棒，直接讀出數(shù)值。

六、預(yù)習(xí)思考題

若以F點為參考電位點，實驗測得各點的電位值，現(xiàn)令E點作為參考電位點，試問此時各點的電位值應(yīng)有何變化？

七、實驗報告

9-4-1根據(jù)實驗數(shù)據(jù)，繪制兩個電位圖形，并對照觀察各對應(yīng)兩點間的電壓情況。兩個電位圖的參考點不同，但各點的相對順序應(yīng)一致，以便對照。

9-4-2完成數(shù)據(jù)表格中的計算，對誤差作必要的分析。

9-4-3總結(jié)電位相對性和電壓絕對性的結(jié)論。

9-4-4心得體會及其他。

一、實驗?zāi)康?/p>

1.加深對電壓源、電流源及其外特性的認(rèn)識。

2.掌握電流源和電壓源進行等效變換的條件。實驗五電壓源與電流源的等效變換

二、實驗原理

一個直流穩(wěn)壓電源在一定的電流范圍內(nèi)，具有很小的內(nèi)阻，故在使用中，常將它視為一個理想的電壓源，即其輸出電壓不隨負(fù)載電流而變，其外特性，即其伏安特性U=f(I)是一條平行于l軸的直線。一個恒流源在使用中，在一定的電壓范圍內(nèi)，可視為一個理想的電流源。一個實際的電壓源(或電流源)，其端電壓(或輸出電流)不可能不隨負(fù)載而變，因它具有一定的內(nèi)阻值。故在實驗中，用一個小阻值的電阻(或大電阻)與穩(wěn)壓源(或恒流源)相串聯(lián)(或并聯(lián))來模擬一個電壓源(或電流源)的情況。一個實際的電源，就其外部特性而言，既可以看成是一個電壓源，又可以看成是一個電流源。若視為電壓源，則可用一個理想的電壓源ES與一個電阻R0相串聯(lián)的組合來表示；若視為電流源，則可用一個理想電流源IS與一電導(dǎo)g0相并聯(lián)的組合來表示。

若它們向同樣大小的負(fù)載提供同樣大小的電流和端電壓，則稱這兩個電源是等效的，即具有相同的外特性。

一個電壓源與一個電流源等效變換的條件為

如圖9-5-1所示。或圖9-5-1

三、實驗設(shè)備

四、實驗內(nèi)容

1.測定直流穩(wěn)壓電源與實際電壓源的外特性

(1)按圖9-5-2接線。Us為+6V直流穩(wěn)壓電源。調(diào)節(jié)R2，令其阻值由大至小變化，記錄兩表的讀數(shù)。圖9-5-2圖9-5-3(2)按圖9-5-3接線，虛線框可模擬為一個實際的電壓源。調(diào)節(jié)R2，令其阻值由大至小變化，記錄兩表的讀數(shù)。

2.測定電流源的外特性

按圖9-5-4接線，IS為直流恒流源，調(diào)節(jié)其輸出為10mA，令R分別為1kΩ和∞(即接入和斷開)，調(diào)節(jié)電位器RL(從0至470Ω)，測出這兩種情況下的電壓表和電流表的讀數(shù)。自擬數(shù)據(jù)表格，記錄實驗數(shù)據(jù)。圖9-5-4

3.測定電源等效變換的條件

先按圖9-5-5(a)線路接線，記錄線路中兩表的讀數(shù)。然后利用圖9-5-5(a)中右側(cè)的元件和儀表，按圖9-5-5(b)接線。調(diào)節(jié)恒流源的輸出電流IS，使兩表的讀數(shù)與圖9-5-5(a)時的數(shù)值相等，記錄IS之值，驗證等效變換條件的正確性。圖9-5-5

五、實驗注意事項

(1)在測電壓源外特性時，不要忘記測空載時的電壓值，測電流源外特性時，不要忘記測短路時的電流值。注意恒流源負(fù)載電壓不要超過20V，負(fù)載不要開路。

(2)換接線路時，必須關(guān)閉電源開關(guān)。

(3)直流儀表的接入應(yīng)注意極性與量程。

六、預(yù)習(xí)思考題

9-5-1通常直流穩(wěn)壓電源的輸出端不允許短路，直流恒流源的輸出端不允許開路，為什么？

9-5-2電壓源與電流源的外特性為什么呈下降變化趨勢，穩(wěn)壓源和恒流源的輸出在任何負(fù)載下是否保持恒值？

七、實驗報告

9-5-1根據(jù)實驗數(shù)據(jù)繪出電源的四條外特性曲線，并總結(jié)、歸納各類電源的特性。

9-5-2從實驗結(jié)果，驗證電源等效變換的條件。

9-5-3心得體會及其他。

一、實驗?zāi)康?/p>

1．驗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。實驗六基爾霍夫定律的驗證

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)點而言，應(yīng)有ΣI＝0；對任何一個閉合回路而言，應(yīng)有ΣU＝0。

運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、實驗設(shè)備

四、實驗內(nèi)容

實驗線路如圖9-6-1所示，用DGJ05—2掛箱的“基爾霍夫定律/疊加原理”線路。

基爾霍夫定律的驗證：

(1)實驗前先將S1、S2分別打向E1側(cè)和E2側(cè)，將S3打向R5側(cè)，再任意設(shè)定三條支路和三個閉合回路的電流正方向。圖9-6-1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。圖9-6-1

(2)分別將兩路直流穩(wěn)壓源接入電路，令U1＝12V，U2＝6V。

(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，填入表格中。

(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，填入表格中。

五、實驗注意事項

(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。

(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正確的正、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

9-6-1根據(jù)圖9-6-1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，以便實驗測量時，可正確地選定毫安表和電壓表的量程。

9-6-2實驗中，若用指針式萬用表直流毫安擋測各支路電流，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)字毫安表進行測量時，則會有什么顯示呢？

七、實驗報告

9-6-1根據(jù)實驗數(shù)據(jù)，選定節(jié)點A，驗證KCL的正確性。

9-6-2根據(jù)實驗數(shù)據(jù)，選定實驗電路中的任一個閉合回路，驗證KVL的正確性。

9-6-3將支路和閉合回路的電流方向重新設(shè)定，重復(fù)9-6-1、9-6-2兩項驗證。

9-6-4誤差原因分析。

9-6-5心得體會及其他。

一、實驗?zāi)康?/p>

驗證疊加定理的正確性，加深對線性電路的疊加性和齊次性的認(rèn)識和理解。實驗七疊加定理的驗證

二、原理說明

疊加定理指出：在有多個獨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立源單獨作用時在該元件上所產(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、實驗設(shè)備

四、實驗內(nèi)容

實驗線路如圖9-7-1所示，用DGJ05—2掛箱的“基爾霍夫定律/疊加原理”線路。

1.驗證疊加原理對線性電路的適用性

(1)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。令E1電源單獨作用(將開關(guān)S1投向E1側(cè)，開關(guān)S2投向短路側(cè))。

用直流數(shù)字電壓表和毫安表(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)記入表格。圖9-7-1

(2)令E2電源單獨作用(將開關(guān)S1投向短路側(cè)，開關(guān)S2投向E2側(cè))，重復(fù)實驗步驟(1)的測量和記錄，數(shù)據(jù)記入表格。

(3)令E1和E2共同作用(將開關(guān)S1和S2分別投向E1和E2側(cè))，重復(fù)上述的測量和記錄，數(shù)據(jù)記入表格。

(4)將E2的數(shù)值調(diào)至+12V，(將開關(guān)S1投向短路側(cè)，S2投向E2側(cè))重復(fù)上述的測量并記錄，數(shù)據(jù)記入表格。

2.驗證疊加原理對非線性電路的不適用性

將R5(330Ω)換成二極管1N4007(即將開關(guān)S3投向二極管IN4007側(cè))，重復(fù)測量過程，數(shù)據(jù)記入表格。任意按下某個故障設(shè)置按鍵，重復(fù)上述實驗內(nèi)容的測量和記錄，再根據(jù)測量結(jié)果判斷出故障的性質(zhì)。

五、實驗注意事項

(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

9-7-1在疊加原理實驗中，要令U1、U2分別單獨作用，應(yīng)如何操作？可否直接將不作用的電源(U1或U2)短接置零？

9-7-2實驗電路中，若有一個電阻器改為二極管，試問疊加原理的疊加性與齊次性還成立嗎？為什么？

七、實驗報告

9-7-1根據(jù)實驗數(shù)據(jù)表格，進行分析、比較，歸納、總結(jié)實驗結(jié)論，即驗證線性電路的疊加性與齊次性。

9-7-2各電阻器所消耗的功率能否用疊加原理計算得出？試用上述實驗數(shù)據(jù)，進行計算并作結(jié)論。

9-7-3心得體會及其他。

一、實驗?zāi)康?/p>

1.驗證戴維南定理和諾頓定理的正確性，加深對定理的理解。

2.掌握測量有源二端網(wǎng)絡(luò)等效參數(shù)的一般方法。實驗八戴維南定理和諾頓定理的驗證——有源二端網(wǎng)絡(luò)等效參數(shù)的測定

二、原理說明

1.有源二端網(wǎng)絡(luò)

任何一個線性有源網(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)。

戴維南定理指出：任何一個線性有源二端網(wǎng)絡(luò)，總可以用一個電壓源和一個電阻的串聯(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Ro等于該網(wǎng)絡(luò)中所有獨立源均置零(理想電壓源視為短接，理想電流源視為短路)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Ro定義同戴維南定理。

Uoc(Us)和Ro或者Isc(Is)和Ro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Ro。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

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Ro。用電壓表、電流表測出有源二端網(wǎng)絡(luò)的外特性曲線，如圖9-8-1所示。根據(jù)外特性曲線求

出斜率tanφ，則內(nèi)阻

也可以先測開路電壓Uoc，再測量電流為額定值IN時的輸出端電壓值UN，則內(nèi)阻為

(3)半電壓法測Ro。如圖9-8-2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。圖9-8-1圖9-8-2

(4)零示法測Uoc。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9-8-3所示。圖9-8-3三、實驗設(shè)備

四、實驗內(nèi)容

被測有源二端網(wǎng)絡(luò)如圖9-8-4(a)所示。圖9-8-4

(1)用開路電壓、短路電流法測定戴維南等效電路的Uoc、Ro和諾頓等效電路的Is、Ro。按圖9-8-4(a)接入穩(wěn)壓電源Us=12V和恒流源Isc=10mA，不接入RL。測出Uoc和Isc，

并計算出Ro，填入表格。(測Uoc時，不接入電流表。)

(2)負(fù)載實驗。按圖9-8-4(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，填入表格。

(3)驗證戴維南定理：從電阻箱上取得按步驟(1)所得的等效電阻Ro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9-8-4(b)所示，仿照步驟(2)測其外特性，對戴氏定理進行驗證，數(shù)據(jù)填入表格。

(4)驗證諾頓定理：從電阻箱上取得按步驟(1)所得的等效電阻Ro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9-8-5所示，仿照步驟(2)測其外部特性，對諾頓定理進行驗證，數(shù)據(jù)填入表格。

(5)有源二端網(wǎng)絡(luò)等效電阻(又稱入端電阻)的直接測量法。見圖9-8-4(a)，將被測有源二端網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的所有獨立源置零(去掉電流源Isc和電壓源Us，并在原電壓源所接的兩點用一根短路導(dǎo)線相連)，然后用伏安法或者直接用萬用表的歐姆擋去測定負(fù)載RL開路時A、B兩點間的電阻，此即為被測網(wǎng)絡(luò)的等效內(nèi)阻Ro，或稱網(wǎng)絡(luò)的入端電阻Ri。

(6)用半電壓法和零示法測量網(wǎng)絡(luò)的等效內(nèi)阻Ro及其開路電壓Uoc。線路及數(shù)據(jù)表格自擬。圖9-8-5

五、實驗注意事項

(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)用萬用表直接測Ro時，網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的獨立源必須先置零，以免損壞萬用表。其次，歐姆擋必須經(jīng)調(diào)零后再進行測量。

(4)用零示法測量Uoc時，應(yīng)先將穩(wěn)壓源的輸出調(diào)至接近于Uoc，再按圖9-8-3測量。

(5)改接線路時，要關(guān)掉電源。

六、預(yù)習(xí)思考題

9-8-1在求戴維南或諾頓等效電路時，作短路試驗，測Isc的條件是什么？在本實驗中可否直接作負(fù)載短路實驗？請實驗前對圖9-8-4(a)線路預(yù)先作好計算，以便調(diào)整實驗電路及測量時可準(zhǔn)確地選取電表的量程。

9-8-2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。

七、實驗報告

9-8-1根據(jù)步驟(2)、(3)、(4)，分別繪出曲線，驗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。

9-8-2根據(jù)步驟(1)、(5)、(6)的幾種方法測得的Uoc和Ro與預(yù)習(xí)時電路計算的結(jié)果作比較，你能得出什么結(jié)論。

9-8-3歸納、總結(jié)實驗結(jié)果。

9-8-4心得體會及其他。

一、實驗?zāi)康?/p>

通過測試受控源的外特性及其轉(zhuǎn)移參數(shù)，進一步理解受控源的物理概念，加深對受控源的認(rèn)識和理解。實驗九受控源VCVS、VCCS、CCVS、CCCS的實驗研究

二、原理說明

(1)電源有獨立電源(如電池、發(fā)電機等)與非獨立電源(或稱為受控源)之分。

受控源與獨立電源的不同點是：獨立源的電動勢Es或電流Is是某一固定的數(shù)值或是時間的某一函數(shù)，它不隨電路其余部分的狀態(tài)而變。而受控源的電動勢或電流則是隨電路中另一支路的電壓或電流而變化的一種電源。

受控源又與無源元件不同，無源元件兩端的電壓和流過它自身的電流有一定的函數(shù)關(guān)系，而受控源的輸出電壓或電流則和另一支路(或元件)的電流或電壓有某種函數(shù)關(guān)系。

(2)獨立源與無源元件是二端器件，受控源則是四端器件，或稱為二端口元件。它有一對輸入端(U1、I1)和一對輸出端(U2、I2)。輸入端可以控制輸出端電壓或電流的大小。施加于輸入端的控制量可以是電壓U1或電流I1，因而有兩種受控電壓源(即電壓控制電壓源VCVS和電流控制電壓源CCVS)和兩種受控電流源(即電壓控制電流源VCCS和電流控制電流源CCCS)。它們的示意圖見圖9-9-1。

圖9-9-1

(3)當(dāng)受控源的輸出電壓(或電流)與控制支路的電壓(電流)成正比變化時，則稱該受控源是線性的。

理想受控源的控制支路中只有一個獨立變量(電壓或電流)，另一個獨立變量等于零，即從輸入口看，理想受控源是短路(即輸入電阻R1=0，因而U1=0)或者是開路(即輸入電導(dǎo)G1=0，因而輸入電流I1=0)；從輸出口看，

理想受控源是一個理想電壓源或者是一個理想電流源。

(4)受控源的受制端與控制端的關(guān)系式稱為轉(zhuǎn)移函數(shù)。

四種受控源的轉(zhuǎn)移函數(shù)參量的定義如下：

①電壓控制電壓源(VCVS)：U2=f(U1)，μ=U1/U2稱為轉(zhuǎn)移電壓比(或電壓增益)。

②電壓控制電流源(VCCS):I2=f(U1)，gm=I2/U1稱為轉(zhuǎn)移電導(dǎo)。

③電流控制電壓源(CCVS):U2=f(I1)，rm=U2/I1稱為轉(zhuǎn)移電阻。

④電流控制電流源(CCCS):I2=f(I1)，α=I2/I1稱為轉(zhuǎn)移電流比(或電流增益)。

三、實驗設(shè)備

四、實驗內(nèi)容

1.測量受控源VCVS的轉(zhuǎn)移特性U2=f(U1)及負(fù)載特性U2=f(IL)

實驗線路見圖9-9-2。圖9-9-2圖9-9-3

(1)不接電流表，固定RL=2kΩ，調(diào)節(jié)穩(wěn)壓電源輸出電壓U1，測量相應(yīng)的U2值，記入表格。

(2)接入電流表，保持U1=2V，調(diào)節(jié)RL可變電阻箱的阻值，測U2及IL，繪制負(fù)載特性曲線U2=f(IL)。

2.測量受控源VCCS的轉(zhuǎn)移特性IL=f(U1)及負(fù)載特性IL=f(U2)

實驗線路見圖9-9-3。

(1)固定RL=2kΩ，調(diào)節(jié)穩(wěn)壓電源的輸出電壓U1，測出相應(yīng)的IL值，繪制IL=f(U1)曲線，并由其線性部分求出轉(zhuǎn)移電導(dǎo)gm。

(2)保持U1=2V，令RL從大到小變化，測出相應(yīng)的IL

及U2，繪制IL=f(U2)曲線。

3.測量受控源CCVS的轉(zhuǎn)移特性U2=f(I1)與負(fù)載特性U2=f(IL)

實驗線路見圖9-9-4。圖9-9-4

(1)固定RL=2kΩ，調(diào)節(jié)恒流源的輸出電流IS，按下表所列I1值，測出U2，繪制U2=f(I1)曲線，并由其線性部分求出轉(zhuǎn)移電阻rm。

(2)保持IS=2mA，按下表所列RL值，測出U2及IL，繪制負(fù)載特性曲線U2=f(IL)。

4.測量受控源CCCS的轉(zhuǎn)移特性IL=f(I1)及負(fù)載特性IL=f(U2)

實驗線路見圖9-9-5。圖9-9-5

(1)參見3(1)測出IL，繪制IL=f(I1)曲線，并由其線性部分求出轉(zhuǎn)移電流比α。

(2)保持IS=1mA，令RL為下列表所列值，繪出IL=f(U2)曲線。

五、實驗注意事項

(1)每次組裝線路，必須事先斷開供電電源，但不必關(guān)閉電源總開關(guān)。

(2)在用恒流源供電的實驗中，不要使恒流源的負(fù)載開路。

(3)如果只有VCCS和CCVS兩種線路，要做VCVS或CCCS實驗，須利用VCCS和CCVS兩線路進行適當(dāng)連接，或者利用DGJ—08掛箱上的電路。

六、預(yù)習(xí)思考題

9-9-1受控源和獨立源相比有何異同點？比較四種受控源的代號、電路模型、控制量與被控制量的關(guān)系如何？

9-9-2四種受控源中的rm、gm、α和μ的意義是什么？如何測得？

9-9-3若受控源控制量的極性反向，試問其輸出極性是否發(fā)生變化？

9-9-4受控源的控制特性是否適合于交流信號？

9-9-5如何由兩個基本的CCVS和VCCS獲得其他兩個CCCS和VCVS，它們的輸入輸出如何連接？

七、實驗報告

9-9-1根據(jù)實驗數(shù)據(jù)，在方格紙上分別繪出四種受控源的轉(zhuǎn)移特性和負(fù)載特性曲線，并求出相應(yīng)的轉(zhuǎn)移參量。

9-9-2對預(yù)習(xí)思考題作必要的回答。

9-9-3對實驗的結(jié)果做出合理的分析和結(jié)論，總結(jié)對四種受控源的認(rèn)識和理解。

9-9-4心得體會及其他。

一、實驗?zāi)康?/p>

1．研究正弦穩(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。實驗十日光燈功率因數(shù)的提高

二、原理說明

(1)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，即和。

(2)圖9-10-1所示的RC串聯(lián)電路，在正弦穩(wěn)態(tài)信號的激勵下，與保持有90°的相位差，即當(dāng)R阻值改變時，的相量軌跡是一個半圓。圖9-10-1直角形的電壓三角形，如圖9-10-2所示。圖9-10-2

(3)日光燈線路如圖9-10-3所示，圖中A是日光燈管，L是鎮(zhèn)流器，S是啟輝器，C是補償電容器，用以改善電路功率因數(shù)(cosφ值)。有關(guān)日光燈工作原理請自行翻閱有關(guān)資料。圖9-10-3

三、實驗設(shè)備

四、實驗內(nèi)容

1.日光燈線路接線與測量

按圖9-10-4接線。經(jīng)指導(dǎo)教師檢查后接通實驗臺電源，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，填入下表，驗證電壓、電流相量關(guān)系。圖9-10-4

2.并聯(lián)電路──電路功率因數(shù)的改善

按圖9-10-5組成實驗線路。圖9-10-5經(jīng)指導(dǎo)老師檢查后，接通實驗臺電源，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，進行三次重復(fù)測量。數(shù)據(jù)記入下表中。

五、實驗注意事項

(1)本實驗用交流市電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。

六、預(yù)習(xí)思考題

9-10-1參閱課外資料，了解日光燈的啟輝原理。

9-10-2在日常生活中，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，使日光燈點亮(DGJ—04掛箱上有短接按鈕，可用它代替啟輝器做試驗)，或用一只啟輝器去點亮多只同類型的日光燈，這是為什么？

9-10-3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？

9-10-4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、實驗報告

9-10-1完成數(shù)據(jù)表格中的計算，進行必要的誤差分析。

9-10-2根據(jù)實驗數(shù)據(jù)，分別繪出電壓、電流相量圖，驗證相量形式的基爾霍夫定律。

9-10-3討論改善電路功率因數(shù)的意義和方法。

9-10-4裝接日光燈線路的心得體會及其他。

一、實驗?zāi)康?/p>

1.掌握三相負(fù)載作星形連接、三角形連接的方法，驗證這兩種接法下線、相電壓及線、相電流之間的關(guān)系。

2.充分理解三相四線供電系統(tǒng)中中線的作用。實驗十一三相交流電路實驗

二、原理說明

(1)三相負(fù)載可接成星形(又稱“Ｙ”接)或三角形(又稱“D”接)。當(dāng)三相對稱負(fù)載作Y形連接時，線電壓UL是相電壓Up的倍，線電流IL等于相電流Ip，即

IL=Ip

在這種情況下，流過中線的電流IN＝0，所以可以省去中線。

當(dāng)對稱三相負(fù)載作D形連接時，有

UL=Up

(2)不對稱三相負(fù)載作Y連接時，必須采用三相四線制接法，即YN接法。而且中線必須牢固連接，以保證三相不對稱負(fù)載的每相電壓維持對稱不變。

倘若中線斷開，會導(dǎo)致三相負(fù)載電壓的不對稱，致使負(fù)載輕的那一相的相電壓過高，使負(fù)載遭受損壞；負(fù)載重的一相相電壓又過低，使負(fù)載不能正常工作。尤其是對于三相照明負(fù)載，無條件地一律采用YN接法。

(3)當(dāng)不對稱負(fù)載作D形接法時，

IL≠

Ip，但只要電源的線電壓UL對稱，加在三相負(fù)載上的電壓仍是對稱的，對各相負(fù)載工作沒有影響。

三、實驗設(shè)備

四、實驗內(nèi)容

1.三相負(fù)載星形連接(三相四線制供電)

按圖9-11-1線路組接實驗電路，即三相燈組負(fù)載經(jīng)三相自耦調(diào)壓器接通三相對稱電源。

將三相調(diào)壓器的旋柄置于輸出為0V的位置(即逆時針旋到底)。經(jīng)指導(dǎo)教師檢查合格后，方可開啟實驗臺電源，然后調(diào)節(jié)調(diào)壓器的輸出，使輸出的三相線電壓為220V，并按下述內(nèi)容完成各項實驗，分別測量三相負(fù)載的線電壓、相電壓、線電流、相電流、中線電流、電源與負(fù)載中點間的電壓。將所測得的數(shù)據(jù)記入表格中，并觀察各相燈組亮暗的變化程度，特別要注意觀察中線的作用。圖9-11-1

2.負(fù)載三角形連接(三相三線制供電)

按圖9-11-2改接線路，經(jīng)指導(dǎo)教師檢查合格后接通三相電源，并調(diào)節(jié)調(diào)壓器，使其輸出線電壓為220V，并按下表的內(nèi)容進行測試。圖9-11-2

五、實驗注意事項

(1)本實驗采用三相交流市電，線電壓為380V，學(xué)生應(yīng)穿絕緣鞋進實驗室。實驗時要注意人身安全，不可觸及導(dǎo)電部件，防止意外事故發(fā)生。

(2)每次接線完畢，同組同學(xué)應(yīng)自查一遍，然后由指導(dǎo)教師檢查后，方可接通電源。必須嚴(yán)格遵守先斷電、再接線、后通電；先斷電、后拆線的實驗操作原則。

(3)星形負(fù)載作短路實驗時，必須首先斷開中線，以免發(fā)生短路事故。

(4)為避免燒壞燈泡，DGJ—04掛箱內(nèi)設(shè)有過壓保護裝置。當(dāng)任一相電壓＞245~250V時，立即聲光報警并跳閘。因此，在做Y接不平衡負(fù)載或缺相實驗時，所加線電壓應(yīng)以最高相電壓＜240V為宜。

六、預(yù)習(xí)思考題

9-11-1三相負(fù)載根據(jù)什么條件作星形或三角形連接？

9-11-2復(fù)習(xí)三相交流電路有關(guān)內(nèi)容，試分析三相星形連接不對稱負(fù)載在無中線情況下，當(dāng)某相負(fù)載開路或短路時會出現(xiàn)什么情況？如果接上中線，情況又如何？

9-11-3本次實驗中為什么要通過三相調(diào)壓器將380V的市電線電壓降為220V的線電壓使用？

七、實驗報告

9-11-1用實驗測得的數(shù)據(jù)驗證對稱三相電路中的關(guān)系。

9-11-2用實驗數(shù)據(jù)和觀察到的現(xiàn)象，總結(jié)三相四線供電系統(tǒng)中中線的作用。

9-11-3不對稱三角形連接的負(fù)載，能否正常工作？實驗是否能證明這一點？

9-11-4根據(jù)不對稱負(fù)載三角形連接時的相電流值作相量圖，并求出線電流值，然后與實驗測得的線電流作比較，分析之。

9-11-5心得體會及其他。

一、實驗?zāi)康?/p>

1．學(xué)習(xí)用實驗方法繪制RLC串聯(lián)電路的幅頻特性的曲線。

2．加深理解電路發(fā)生諧振的條件、特點，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。實驗十二RLC串聯(lián)諧振電路的研究

二、實驗原理

(1)在圖9-12-1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維持不變時，在不同信號頻率的激勵下，測出Uo之值，然后以f為橫坐標(biāo)，以Uo為縱坐標(biāo)，繪出光滑的曲線，此即為幅頻特性，亦稱諧振曲線，如圖9-12-2所示。圖9-12-1

(2)在f=fo=1/2π處(XL＝XC)，即幅頻特性曲線尖峰所在的頻率點，該頻率稱為諧振頻率，此時電路呈純阻性，電路阻抗的模為最少，在輸入電壓Ui為定值時，電路中的電流達到最大值，且與輸入電壓Ui同相位，從理論上講，此時Ui＝UR＝Uo，UL＝UC＝QUi，式中的Q稱為電路的品質(zhì)因數(shù)。圖9-12-2

(3)電路品質(zhì)因數(shù)Q值的兩種測量方法。

一種方法是根據(jù)公式：Q=UL/Uo=UC/Uo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：Δf=f2－f1，再根據(jù)Q＝f0/(f2－f1)，求出Q值，式中f0為諧振頻率，f1和f2是失諧時，幅度下降到最大值的(1/

=0.707)倍時的上、下頻率點。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、實驗設(shè)備

四、實驗內(nèi)容

(1)按圖9-12-3組成監(jiān)視、測量電路，先選用C1、R1，用交流毫伏表測電感，用示波器監(jiān)視信號源輸出，令其輸出電壓Ui≤3V，并保持不變。圖9-12-3

(2)找出電路的諧振頻率f0，其方法是將毫伏表接在R(200Ω)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)在諧振點兩側(cè)，按頻率遞增或遞減500Hz或1kHz，依次各取8個測量點，逐點測出Uo，UC，UL之值，記入數(shù)據(jù)表格。(4)將電阻改為R2值，重復(fù)步驟(2)、(3)的測量過程。

(5)選用C2，重復(fù)步驟(2)~(4)(自制表格)

五、實驗注意事項

(1)測試頻率點的選擇應(yīng)在靠近諧振頻率附近多取幾點，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3V輸出。

(2)在測量UC和UL數(shù)值前，應(yīng)將毫伏表的量限改大約十倍，而且在測量UC與UL時毫伏表的“+”端接C與L的公共點，其接地端分別觸及L和C的近地端N2和N1。

(3)實驗過程中交流毫伏表電源線采用兩線插頭，信號源的外殼應(yīng)與毫伏表的外殼絕緣(不共地)。

六、預(yù)習(xí)思考題

9-12-1根據(jù)實驗電路板給出的元件參數(shù)，估算電路的諧振頻率。

9-12-2要提高電路的品質(zhì)因數(shù)，電路參數(shù)應(yīng)如何改變？

9-12-3電路發(fā)生諧振時，為什么輸入電壓不能太大，如果信號源給出3V的電壓，電路諧振時，用交流毫伏表測，UL應(yīng)該選用多大的量限？

七、實驗報告

9-12-1根據(jù)測量數(shù)據(jù)，繪出不同Q值時三條幅頻特性曲線，即

Uo=f(f)，UL=f(f)，UC=f(f)

9-12-2計算出通頻帶與Q值，說明不同R值時對電路通頻帶與Q值的影響。

9-12-3諧振時，比較輸出電壓與輸入電壓是否相等？試分析原因。

9-12-4通過本次實驗，總結(jié)、歸納串聯(lián)諧振電路的特性。

9-12-5心得體會及其他。

一、實驗?zāi)康?/p>

1.測定RC一階電路的零輸入響應(yīng)、零狀態(tài)響應(yīng)及完全響應(yīng)。

2.學(xué)習(xí)測量電路時間常數(shù)的方法。

3.掌握有關(guān)微分電路和積分電路的概念。

4.進一步學(xué)會用示波器觀測波形。實驗十三RC一階電路的響應(yīng)測試

二、原理說明

(1)動態(tài)網(wǎng)絡(luò)的過渡過程是十分短暫的單次變化過程。要用普通示波器觀察過渡過程和測量有關(guān)的參數(shù)，就必須使這種單次變化的過程重復(fù)出現(xiàn)。為此，我們利用信號發(fā)生器輸出的方波來模擬階躍激勵信號，即利用方波輸出的上升沿作為零狀態(tài)響應(yīng)的正階躍激勵信號；利用方波的下降沿作為零輸入響應(yīng)的負(fù)階躍激勵信號。只要選擇方波的重復(fù)周期遠(yuǎn)大于電路的時間常數(shù)τ，那么電路在這樣的方波序列脈沖信號的激勵下，它的響應(yīng)就和直流電接通與斷開的過渡過程是基本相同的。

(2)圖9-13-1(a)所示的RC一階電路的零輸入響應(yīng)和零狀態(tài)響應(yīng)分別按指數(shù)規(guī)律衰減和增長，其變化的快慢取決于電路的時間常數(shù)τ。圖9-13-1

(3)時間常數(shù)τ的測定方法:

用示波器測量零輸入響應(yīng)的波形如圖9-13-1(b)所示。

根據(jù)一階微分方程的求解得知uC＝Ume－t/RC＝Ume－t/τ。當(dāng)t＝τ時，UC(τ)＝0.368Um，此時所對應(yīng)的時間就等于τ。亦可用零狀態(tài)響應(yīng)波形增加到0.632Um所對應(yīng)的時間測得，如圖9-13-1(c)所示。

(4)微分電路和積分電路是RC一階電路中較典型的電路，它對電路元件參數(shù)和輸入信號的周期有著特定的要求。一個簡單的RC串聯(lián)電路，在方波序列脈沖的重復(fù)激勵下，當(dāng)滿足τ＝RC＞＞T/2時(T為方波脈沖的重復(fù)周期)，且由R兩端的電壓作為響應(yīng)輸出，則該電路就是一個微分電路。因為此時電路的輸出信號電壓與輸入信號電壓的微分

成正比。如圖9-13-2(a)所示，利用微分電路可以將方波轉(zhuǎn)變成尖脈沖。圖9-13-2若將圖9-13-2(a)中的R與C位置調(diào)換一下，如圖9-13-2(b)所示，由C兩端的電壓作為響應(yīng)輸出，且當(dāng)電路的參數(shù)滿足τ＝RC>>T/2，則該RC電路稱為積分電路。

因為此時電路的輸出信號電壓與輸入信號電壓的積分成正比。利用積分電路可以將方波轉(zhuǎn)變成三角波。

從輸入輸出波形來看，上述兩個電路均起著波形變換的作用，請在實驗過程中仔細(xì)觀察與記錄。

三、實驗設(shè)備

四、實驗內(nèi)容

實驗線路板的器件組件，如圖9-13-3所示，請認(rèn)清R、C元件的布局及其標(biāo)稱值，各開關(guān)的通斷位置等。

(1)從電路板上選R＝10kΩ，C＝6800pF組成如圖9-13-1(b)所示的RC充放電電路。ui為脈沖信號發(fā)生器輸出的Um＝3V、f＝1kHz的方波電壓信號，并通過兩根同軸電纜線，將激勵源ui和響應(yīng)uC的信號分別連至示波器的兩個輸入口YA和YB。這時可在示波器的屏幕上觀察到激勵與響應(yīng)的變化規(guī)律，請測算出時間常數(shù)τ，并用方格紙按1∶1的比例描繪波形。圖9-13-3動態(tài)電路、選頻電路實驗板

(2)令R＝10kΩ，C＝0.1μF，觀察并描繪響應(yīng)的波形，繼續(xù)增大C之值，定性地觀察對響應(yīng)的影響。

(3)令C＝0.01μF，R＝100Ω，組成如圖9-13-2(a)所示的微分電路。在同樣的波激勵信號(Um＝3V，f＝1kHz)作用下，觀測并描繪激勵與響應(yīng)的波形。增減R之值，定性地觀察對響應(yīng)的影響，并作記錄。當(dāng)R增至1MΩ時，輸入輸出波形有何本質(zhì)上的區(qū)別？

五、實驗注意事項

(1)調(diào)節(jié)電子儀器各旋鈕時，動作不要過快、過猛。實驗前，需熟讀雙蹤示波器的使用說明書。觀察雙蹤時，要特別注意示波器相應(yīng)開關(guān)、旋鈕的操作與調(diào)節(jié)。

(2)信號源的接地端與示波器的接地端要連在一起(稱共地)，以防外界干擾而影響測量的準(zhǔn)確性。

(3)示波器的輝度不應(yīng)過亮，尤其是光點長期停留在熒光屏上不動時，應(yīng)將輝度調(diào)暗，以延長示波管的使用壽命。

六、預(yù)習(xí)思考題

9-13-1什么樣的電信號可作為RC一階電路零輸入響應(yīng)、零狀態(tài)響應(yīng)和完全響應(yīng)的激勵源？

9-13-2已知RC一階電路R＝10kΩ，C＝0.1μF，試計算時間常數(shù)τ，并根據(jù)τ值的物理意義，擬定測量τ的方案。

9-13-3何謂積分電路和微分電路，它們必須具備什么條件？它們在方波序列脈沖的激勵下，其輸出信號波形的變化規(guī)律如何？這兩種電路有何功用？

9-13-4預(yù)習(xí)要求：熟讀儀器使用說明，回答上述問題，準(zhǔn)備方格紙。

七、實驗報告

9-13-1根據(jù)實驗觀測結(jié)果，在方格紙上繪出RC一階電路充放電時uC的變化曲線，由曲線測得τ值，并與參數(shù)值的計算結(jié)果作比較，分析誤差原因。

9-13-2根據(jù)實驗觀測結(jié)果，歸納、總結(jié)積分電路和微分電路的形成條件，闡明波形變換的特征。

9-13-3心得體會及其他。

一、實驗?zāi)康?/p>

1.學(xué)會互感電路同名端、互感系數(shù)以及耦合系數(shù)的測定方法。

2.理解兩個線圈相對位置的改變，以及用不同材料作線圈芯時對互感的影響。實驗十四互感電路觀測

二、原理說明

1.判斷互感線圈同名端的方法

(1)直流法。如圖9-14-1所示，當(dāng)開關(guān)S閉合瞬間，若毫安表的指針正偏，則可斷定“1”、“3”為同名端；指針反偏，則“1”、“4”為同名端。

(2)交流法。如圖9-14-2所示，將兩個繞組N1和N2的任意兩端(如2、4端)聯(lián)在一起，在其中的一個繞組(如N1)兩端加一個低電壓，另一繞組(如N2