電路測試實驗資料

1、實驗一直流電阻的測量一、實驗目的 1學習復用表(萬用表)的使用； 2掌握伏安法測電阻的方法； 3學習直流單電橋和雙電橋的使用； 4學習兆歐表的使用。 二、實驗原理與說明 1各種導線、線圈、絕緣材料、開關接觸處等都有電阻。電阻在數(shù)值上可分為低值、中值、高值三個范圍。低值為1以下，中值為1到1之間，1以上為高值。不同的電阻值，不同的精度要求，所選擇的測量儀器、測量方法不同。導線電阻、線圈電阻、開關接觸電阻等低值電阻常用雙電橋測量。中值電阻測量精度要求高時，常用單電橋測量。高值電值中的絕緣電阻一般用兆歐表測量。 2伏安法測電阻伏安法測電阻的理論依據(jù)是歐姆定律，如果U為電阻兩端電壓，I為流過電阻的電流

2、，在關聯(lián)參考方向下有。測量電路見圖1-1(a)、(b)。圖(a)為電壓表接前方式，它適用于被測電阻較大，即(為電流表內阻)的情況;圖(b)為電壓表接后方式，它適用于被測電阻較小，即 (為電壓表內阻)的情況。伏安法測電阻的特點是測量結果能反映電阻器在工作狀態(tài)的電阻值，但測量誤差較大。 （a） (b) 圖1-13電橋法測電阻用單電橋測電阻，測量步驟為：(1)用復用表粗測電阻;(2)選擇比率臂；(3)選擇比較臂；（4）按下電源鍵；（5）按下檢流計按鈕；（6）調整比較臂；（7）電橋平衡；（8）讀數(shù)。雙電橋測你值電阻，步驟與單電橋相似，只是不用復用表粗測電阻值。4測量誤差的計算絕對誤差（2-1）相對誤差

3、（2-2）式（2-1）、（2-2）中，為儀表示值，為被測量的實際值。三、實驗任務1用復用表和單電橋分別測量三個未知阻值的電阻器，測量結果記入表1-1。表1-1項目被測量電阻的標稱值復用表測量值（）單電橋測量值（）相對誤差2按圖1-1（a）、(b)接線，用伏安法測量上述三個電阻器，測量結果記入表1-2，并估算最大相對誤差。 表1-2測試電路圖（a）圖（b）被測電阻（）測量計算3用雙電橋測分流器、導線電阻值，記錄表格自擬。4用兆歐表測量電纜纜芯對纜殼的絕緣電阻，自擬測量線路。四、實驗設備直流穩(wěn)壓電源1臺電纜線一根復用表1塊分流器1個單電表1臺雙電橋1臺直流電壓表1塊直流毫安表1塊兆歐表1塊滑線變阻

4、器1只電阻器3只五、提示與思考1.用復用表電阻檔測電阻之前，為什么要先進行歐姆調零? 2.被測電阻如何分類?各類電阻測量方法有何不同? 3.伏安法測電阻有什么特點?電壓表接前或接后分別在什么條件下采用?4.絕緣電阻的測量為什么一般使用兆歐表，而不用復用表測量?六、實驗報告要求1.比較分析各種電阻測量方法的適用條件。 2.列出所有記錄表格，整理測量數(shù)據(jù)并分析實驗結果產生誤差的原因。實驗二 電位測量和電路故障的處理一、實驗目的1.學習電路的連接方法；2.了解簡單電路故障的處理；3加深對電位概念的理解。二、實驗原理與說明1.電路實驗中正確接線的基本原則是：“先串后并，先分后合，先主后輔”。對于圖21

5、電路可分為三部分，分別按先串后并的原則將各部分接好，再將三部分合成整體電路。2.電路中某點的電位是該點對參考點的電壓。參考點的選擇是任意的，對不同的參考點，同一點的電位不同，但任意兩點間的電壓與參考點的選擇無關。在直流電路中，直流電壓表負極接手參考點；電壓表正偏時，被測點的電位則為正，反之為負。3.電路故障的檢查，常用電壓表法和歐姆表法，歐姆表法檢查電路故障須在斷電下進行 (具體方法閱讀第二部分第二節(jié)有關內容。)三、實驗任務1.按圖21接線，用復用表的電壓檔確定電路潛在故障點，再用復用表的歐姆檔復查故障點，排除故障。圖2-12.分別以點和點作參考點,用磁電系電壓表和數(shù)字電壓表測量各點的電位值。

6、測量數(shù)據(jù)記人表21中。表2-1內容測量儀表計算值測量值磁電系測量值數(shù)字表計算值測量值磁電系測量值數(shù)字表四、實驗設備直流多路穩(wěn)壓電源1臺三端電阻器1只電阻器5只磁電系電壓表1塊數(shù)字電壓表1塊復用表1塊五、提示與思考1測量電路中電壓、電位時，如何判定測量值的正負？2電位和電壓單位相同，它們的測量方法有什么不同？六、實驗報告要求1根據(jù)測量數(shù)據(jù)，說明某點電位高低與參考點選擇有關，而兩點間電壓大小與參考點的選擇無關。2比較磁電系電壓表與數(shù)字電壓表所測量的結果，分析儀表內阻對測量結果的影響。3總結檢查線路故障的方法。附：實驗進行之前，教師人為地設置電路故障。實驗六 設計實驗 戴維南定理的研究一、實驗目的

7、1驗證戴維南定理，加深對等效概念的理解； 2學習線性有源二端網(wǎng)絡等效電路參數(shù)的測試方法；3學習減小儀表內阻對測量結果影響的實驗方法。二、實驗原理與說明 1戴維南定理指出：任何一個線性有源二端電阻網(wǎng)絡，對外電路來說，可以用電壓源和電阻的串聯(lián)組合支路等效。電壓源的電壓等于原來有源二端網(wǎng)絡的開路電壓；而電阻等于原來有源二端網(wǎng)絡中所有獨立電源置零時輸入電阻。 2戴維南定理的適用條件是被等效的有源二端網(wǎng)絡必須是線性的。通過測量有源二端網(wǎng)絡的端口伏安特性曲線，如圖6-1所示，可以判別有源二端網(wǎng)絡是否為線性。 3開路電壓的測量方法 (1)用高內阻直流電壓表直接測量。一般工程測量中認為若電壓表內阻是被測電阻的

8、一百倍以上，則電壓表為高內阻表。(2)補嘗電壓法。先用直流電壓表粗測有源二端網(wǎng)絡(A)的開路電壓，然后用一直流電壓源和分壓器R組合得到可調電壓，接線見圖6-2所示。將可調電壓U調至稍大于二端網(wǎng)絡的粗測開路電壓值，利用試測法不斷改變可調電U；直至毫安表(或檢流計)讀數(shù)為零，此時電壓表讀數(shù)基本 圖6-1 圖6-2消除了電壓表內阻對網(wǎng)絡開路電壓的影響。(3)負載電阻兩值法。按圖6-3接線，改變負載電阻R值兩次，分別測得兩組電壓電流值(、)和(、)，則開路電壓為： （6-1）4.有源二端網(wǎng)絡等效電阻的測量方法(1)開路短路法。測量有源二端網(wǎng)絡的開路電壓Uoc和短路電流Isc；為減少電流表內阻等效電阻R

9、0對測量結果的影響，可采補償法測短路電流Isc，見圖6-4電路。不斷改變電阻R，即可調補償電流大小，直至毫伏表讀數(shù)為零，此時電流表讀數(shù)基本消除了電流表內阻對網(wǎng)絡短路電流的影響。應當注意如果因短路電流過大可能損壞網(wǎng)絡內部器件時，不能用此方法。圖6-3 圖6-4（2）伏安法。在可能的條件下，將網(wǎng)絡的所有獨立電源置零，此時有源二端網(wǎng)絡變?yōu)闊o源二端網(wǎng)絡P，在P端口加適當電壓后，用電壓表和電流表分別測量端口電壓U、電流I，如圖6-5，則圖6-5（6-3）為減少儀表內阻對測量結果的影響。圖6-5利用開關S改變電壓表、電流表相對連接位置，觀察兩表讀數(shù)變化情況。如果電壓表讀數(shù)變化大，則說明被測電阻R0是低值，

10、應采用電壓表接后（S合向1位置）；如果電流表讀數(shù)變化大，則說明R0是高值，應采用電壓表接前（S合向2位置）。（3）負載電阻兩值法。接線與測方法（3）相同，R0的計算公式為：（6-4）（4）半壓法。用一內阻足夠大的電壓表測出有源二端網(wǎng)絡的開路電壓，然后將該電壓表與可調標準電阻同時并接在的端口，改變電阻箱阻值的大小，使電壓表讀數(shù)降至開路電壓的一半。此時電阻箱的阻值即為R0。三、實驗任務1.根據(jù)實驗室提供的電源、電阻網(wǎng)絡板，自擬一個有源二端網(wǎng)絡（稱原網(wǎng)絡），測量該網(wǎng)絡的端口伏安特性。要求含的數(shù)據(jù)點。測量的數(shù)據(jù)記入表6-1。2根據(jù)實驗條件，各選二種可行的實驗方法測量上述有源二端網(wǎng)絡開路電壓Uoc和等效

11、電阻R0。3選擇上述測得的最隹Uoc和R0值，組成有源二端網(wǎng)絡的等效電路，測量其端口伏安特性曲線，測量數(shù)據(jù)記人表62。4利用實驗設計的基本方法，確定實驗方案，畫出每項實驗任務中的具體線路，確定實驗中所有電源的大小，計算器件參數(shù)：選擇儀器設備規(guī)格和型號。表61 原網(wǎng)絡端口伏安關系次序項目1234567891011120表6-2等效網(wǎng)絡端口伏安關系次序項目1314151617181920212223240四、實驗設備列出表格，寫出自選各儀器儀表和設備的名稱、型號、規(guī)格、數(shù)量和編號等。五、提示與思考1測量有源二端網(wǎng)絡的開路電壓和等效電阻的方法除實驗原理與說明中介紹的外，還有其他方法嗎?2分析補償法測

12、電壓和電流的原理。3如果有源二端網(wǎng)絡是封閉的，對外只引出兩個端鈕、，且、端口不允許短路，輸出電流不允許大于，試問如何確定該網(wǎng)絡的等效電路?4什么情況下可用歐姆表測量有源二端網(wǎng)絡的等效電阻?六、實驗報告要求1自擬每項任務的實驗步驟、實驗線路。整理數(shù)據(jù)，在同一方格紙上作出有源二端網(wǎng)絡和它的等效網(wǎng)絡的伏安特性曲線，驗證戴維南定理。2比較各種測量Uoc和R0的結果，哪種方法測量更準確？分析原因。3.利用任務1中的數(shù)據(jù)，討論有源二端網(wǎng)絡端口的功率特性曲線，總結負載獲得最大功率的條件。4對實驗結果出現(xiàn)的誤差進行分析和討論。2.2 基本交流電路模塊實驗七示波器使用 一、實驗目的1熟悉示波器面板上各主要開關、

13、旋鈕的作用；2學習用示波器顯示波形，測量周期；頻率和相位等；3了解信號發(fā)生器面板上各開關、旋鈕的作用。二、實驗原理與說明示波器是一種用于科學實驗和工業(yè)生產的多功能綜合測試儀器，它不但能顯示被測信號波形，而且能測量峰值、頻率、相位，器件伏安特性曲線等。如果示波器內部鋸齒波發(fā)生器工作，Y通道加被測信號，此時示波器工作狀態(tài)稱Yt工作方式，熒光屏顯示被測波形。如果示波器內部鋸齒波發(fā)生器不工作，在X通道和Y通道同時外加信號，此時示波器的工作狀態(tài)稱YX工作方式，在電路實驗中常利用這種方式顯示被測器件伏安特性曲線。三、實驗任務1熟悉示波器板面各主要旋鈕和開關的使用2測量信號周期或頻率按圖71接線，觀察信號發(fā)

14、生器輸出的正弦波并測量其周期或頻率，記錄表格自擬。圖7-1圖7-2圖7-33按圖72接線，用示波器Yt工作方式觀察線性電阻、非線性電阻電壓和電流波形。用示波器YX工作方式觀察其伏安特性曲線。圖中r為取樣電阻，實驗中rR，圖形記入表71。4兩同頻率正弦量相位差的測量 圖7-3為RC移相電路，改變電阻R的大小，使其從0到，用示波器測量與之間的相位差，測量結果記入表7-2，（當電源頻率一定時，實驗中保持電壓有效值U的大小不變）。表7-1電阻類型，波形伏安特性曲線線性電阻非線性電阻表7-2參數(shù)與相位差理論計算值 測量值圖形00.10.10.10.10.10.10.10.1四、實驗設備電子示波器1臺信號

15、發(fā)生器1臺三端電阻器1個電阻箱2只電容1只線性電阻、非線性電阻各1只五、提示與思考1如果一臺正常工作的示波器測量正弦信號時，在熒光屏上觀察到的圖形如圖74所示，應調節(jié)什么旋鈕，方能在示波器上觀察到穩(wěn)定的正弦波。2分析實驗中取樣電阻的作用，實驗中如何選擇取樣電阻？3在圖72中，如果公共端選在b點，電壓與電流的波形是否發(fā)生變化?圖7-4六、實驗報告要求l.總結示波器各主要旋鈕作用，舉例說明什么是示波器的Yt工作方式YX工作方式。2對于圖73電路，當R取不同值時，理論計算與相位差之間的相位差，并與實驗測量結果進行比較，分析產生誤差的原因。3用坐標紙繪出示波器觀察的電阻器伏安特性曲線。實驗八正弦交流電

16、路中器件參數(shù)的測量一、實驗目的1. 學習正確選用交流儀器和設備；2學習用三表法(伏安瓦計法)測定交流電路器件參數(shù)的方法；3掌握功率表、調壓器的使用；4了解如何校正由儀表內阻引起的測量誤差。二、實驗原理與說明1在正弦電流電路中，負載可以是一個電阻器、電感器或電容器，也可能是它們的組合。負載可以用阻抗或導納來等效。如用阻抗表示其電路參數(shù)，該負載可以看成電阻只與電抗的串聯(lián)。如用導納表示其電路參數(shù)，即將負載看成電導與電納的并聯(lián)。2用交流電壓表、電流表及功率表測量交流電路參數(shù)的方法，稱三表法或伏安瓦計法。它是測量正弦電流電路參數(shù)的基本方法。實驗線路圖如圖81所示，調壓器提供實驗電壓，電壓表監(jiān)測被元件電壓

17、，電流表監(jiān)測元件電流，功率表測量元件消耗的有功功率。于是，電路功率因數(shù) 阻抗的模 等效電阻 等效電抗 使用三表法時，電壓表、電流表、功率表所測量的必須是被測元件的電壓、電流和功率。從三表法測得的U、I、P的數(shù)值還不能判別被測阻抗屬于容性還是感性，一般可以用下列方法加以確定。(1)在被測元件兩端并接一只適當容量的試驗電容器，若電流表的讀數(shù)增大，則被測元件為容性；若電流表的讀數(shù)減小，則為感性。試驗電容器的電容量C，可根據(jù)不等式選定：式中為試驗電容的容納；B為被測元件的等效電納。圖8-1三表法測量線路 圖8-2 (2)利用示波器觀察阻抗元件的電流及端電壓之間的相位關系，電流超前電壓電路為容性，電流滯

18、后電壓電路為感性。4.功率表正確接線有兩種方法：電壓線圈支路前接法和電壓線圈支路后接法。1)電壓線圈支路前接法，見圖8-1所示。由圖81可求功率表的讀數(shù)：因而產生誤差PL為ZL上的功率，為了減少測量誤差，應使越小越好，故這種電路適用于的場合。2)電壓線圈支路后接法，見圖82所示。電壓線圈支路的前接法和電壓線圈支路的后接法是一種對偶電路，則分析方法可采用對偶原理進行分析。由圖82可求功率表的讀數(shù)：因而產生誤差 為減小測量誤差，應使越小越好，這種電路適用于：、三、實驗任務1.按圖8-1接線，分別測量電阻器、電感器和電容器的電路參數(shù)，讀測數(shù)據(jù)記入表8-1中。2.按圖8-2接線，分別測量電阻器、電感器

19、和電容器的電路參數(shù)，讀測數(shù)據(jù)記入表8-1中3將電阻器與電容器并聯(lián)之后再與電感器串聯(lián)組成一無源二端網(wǎng)絡，將其作為負載，再按圖8-1接線，測定該無源二端網(wǎng)絡參數(shù)，并判別該網(wǎng)絡性質(自擬實驗記錄表格和具體測試線路)。表8-1數(shù)據(jù)步驟測試記錄負載類型電壓線線圈接前電阻器電感器電容器電壓線線圈接后電阻器電感器電容器 實驗注意事項：實驗中必須根據(jù)電阻器、電感器的額定電流及電容器額定電壓選擇調壓器的輸出電壓，以免燒壞器件；記錄所用儀表相應量程下線圈的內電阻，以便校正誤差。四、實驗設備單相調壓器1臺交流電壓表1塊交流電流表1塊單相功率表1塊低功率因數(shù)表電阻器1只電感器1只電容器1只電容箱1個五、提示與思考：1

20、.為了減小儀表內阻的影響，在測量三種器件模型參數(shù)時，應分別采用8-1及圖8-2兩種接線方式的哪一種更好些，為什么?2.如果現(xiàn)有一個標準直流電源30V，交流電源30V、頻率50Hz，僅有一塊多量程的電磁系電流表，能否測定下個空心線圈的電路參數(shù)，為什么?如果是鐵心線圈又如何?3.如果被測負載的阻抗性質不知道，舉出二種或二種以上的實驗判別方法。4.若用功率因數(shù)表替換本實驗中的功率表，是否可以測出負載的電路參數(shù)，為什么?六、實驗報告要求1根據(jù)表81的測試數(shù)據(jù)，分別計算各器件的串聯(lián)和并聯(lián)電路參數(shù)。2計算校正后的串聯(lián)和并聯(lián)電路參數(shù)。3總結判斷負載性質的方法和條件。實驗十六移相電路的研究一、實驗目的1. 學

21、習正弦交流中的移相的概念。2掌握移相電路的選頻特性。二、實驗原理與說明在電子技術中，常用如圖16-1所示電路作為正弦波振蕩電路中的選頻網(wǎng)絡，下面分別進行定性和定量分析。1定性分析串并聯(lián)網(wǎng)絡如圖16-1所示。假定輸入為幅值恒定、頻率可調的正弦波電壓。當頻率較低時，這時的等效電路和頻率特性如圖16-2（a）、(b)所示。頻率越 圖16-1低，的幅度越小，相位越超前于，當，。（a）低頻等效電路 (b)頻率特性圖16-2 低頻等效電路及頻率特性當頻率足夠高時，這時選頻網(wǎng)絡的高頻等效電路和頻率特性見圖（a）高頻等效電路 (b)頻率特性圖16-3 高頻等效電路及頻率特性16-3（a）、(b)所示。頻率越高

22、，的幅度越小，相位越滯后于，當，。上述分析表明，當從變化時，的幅度從零逐漸增大，然后又回到零，相移從變到?？梢?，在某一頻率下，的幅度有一個最大值，而相移正好等于零。的幅值什么達到最大值？相移什么時候為零？下面進行定量分析。三、定量分析令串并聯(lián)網(wǎng)絡的反饋系數(shù)，根據(jù)圖16-1可得： 當取，并令時有 （16-1）式（16-1）描敘了串并聯(lián)網(wǎng)絡的頻率頻率特性，其幅頻特性和相頻特性分別為 （16-2） （16-3）由式16-2和16-3可知 時 時， ，時 ，它們的幅頻特性和相頻特性如圖16-4（a）(b)所示。圖中表明，串并聯(lián)網(wǎng)絡具有選頻特性。當，輸入信號的頻率時，網(wǎng)絡輸出電壓最大，相移為。而在其它頻

23、率時，輸出電壓衰減很快，且與存在相位差。(a) (b)圖16-4RC串并聯(lián)網(wǎng)絡頻率特性實驗任務1.按圖16-1聯(lián)接電路，輸入端接入正弦波信號，用雙蹤示波器觀察和的幅值、相位差隨信號頻率在低頻段和高頻段的變化。2.選取繪制出圖16-1的幅頻特性曲線和相頻特性曲線,并找出移相電路中相移點的頻率。并驗證是否四、實驗設備信號源雙源示波器電阻器電容器五、實驗報告要求1.用坐標紙繪出串并聯(lián)電路的幅頻特性曲線和相頻特性曲線。2.計算，并與測量值比較。實驗十七一階電路的響應一、實驗目的1.學習用示波器觀察和分析電路的響應；2.掌握一階電路時間常數(shù)的測量方法；3.了解電路參數(shù)對電路動態(tài)過程的影響。二、實驗原理與

24、說明1.含有電感、電容儲能元件的電路，其響應可由微分方程求解。如果含有儲能元件的電路所列寫的是一階微分方程，相應的電路稱為一階電路。2. 電路的零輸入響應電路屬于一階電路，如果沒有輸入信號作激勵，由儲能元件的初始儲能產生的響應稱為零輸入響應。圖17 1(a)電路中，電容的初始電壓，微分方程為：微分方程的解為上式中=稱為時間常數(shù)。電路的零輸入響應反映了電容對電阻的放電過程，其的波形見圖17-1（b）所示。（a） （b）圖17-13電路的零狀態(tài)響應如果儲能元件的初始儲能為零，由輸入信號作激勵引起的響應為零狀態(tài)響應。圖17-2(a)電路中，設激勵為直流電壓源，列寫微分方程為：微分方程的解為電路的零狀

25、態(tài)響應反映了電容經電阻充電的過程,其的波形見圖17-2（b）所示。4. 電路全響應如果儲能元件的初始儲能不為零，輸入信號也不為零，它們共同引起的響應稱為全響應。電路的全響應有兩種表達形式：(1)上式說明全響應可以分解為零輸入響應分量與零狀態(tài)響應分量之和。（2） 上式說明全響應還可以分解為強制分量和自由分量之和。5電路的方波響應如果在電路中，激勵為方波信號，則用示波器可以觀察到穩(wěn)定的電路響應波形。圖17-3所示的波形為電路時間常數(shù)小于方波周期的情況。圖17-2 （a）(b) 圖17-36電路時間常數(shù)可以從充電或放電曲線上估算。設時間坐標單位已確定，對于充電曲線見圖17-4（a），其幅值上升到終值

26、的63.2%所對應的時間為一個。對于放電曲線見圖17-4（b），其幅值下降到初值的36.8%所對應的時間為一個。（a） (b)圖17-4 三、實驗任務 1電路零輸人響應和零狀態(tài)響應研究按圖17-5所示電路接線。為取樣電阻，為直流電源。當開關由2合向1，電路為零狀態(tài)響應過程；電路穩(wěn)定之后，開關由1合同2，電路為零輸入過程。用示波器觀察、時、的波形。 圖17-5 2電路方波響應按圖17-6所示電路接線，取方波信號周期。當一定，改變，在，三種情況下用示波器觀察、的波形并記錄。3時間常數(shù)和器件參數(shù)的測定按圖17-7電路接線，、為待測電阻，方波信號周期，測出充電時間常數(shù)和放電時間常數(shù)，計算和的值。用方格

27、紙記錄充電和放電時的波形。圖17-6 圖17-7充電時間常數(shù) 放電時間常數(shù) 實驗注意事項 在實驗任務1時，用示波器觀察響應的一次過程，掃描時間選取要適當，當亮點開始在熒光屏左方出現(xiàn)時，立即開關動作。 示波器輸入探頭與實驗電路連接時，注意公共地點不能接錯，防止信號被短路。四、實驗設備雙線示波器1臺方波信號發(fā)生器1臺直流穩(wěn)壓電源1臺電阻器2只電阻箱2只二極管1只電容器2只單雙擲開關1只 五、提示與思考 1時間常數(shù)的大小對、的波形有何影響? 2根據(jù)實驗任務2中在三種情況下獲得的波形，分析電路參數(shù)滿足什么條件稱微分電路?滿足什么條件稱積分電路?3當電路儲能元件具有初始儲能時接通直流電源，電路是否有可能出現(xiàn)無動態(tài)過程現(xiàn)象，為什么? 六、實驗報告要求 1在標準的坐標紙上，按比例繪出各種情況下觀察的、波形。 2比較實驗測得的時間常數(shù)與理論計算的時間常數(shù)的差異，分析產生誤差的原因。 3根據(jù)測得的波形，討論時間常數(shù)對電路動態(tài)過程的影響。實驗十八二階電路的響應