電路實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書

.z......資料...電路實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書第一局部實(shí)驗(yàn)須知一、電路實(shí)驗(yàn)課的目的"電路"是為工科電類專業(yè)開設(shè)的一門技術(shù)根底課，它面對生產(chǎn)技術(shù)實(shí)踐的直接性決定了電路實(shí)驗(yàn)課在整個教學(xué)過程中的特殊重要地位。電路實(shí)驗(yàn)，不僅在于驗(yàn)證*些電工理論，更重要的是在于通過實(shí)驗(yàn)手段不斷提高自己獨(dú)立分析和解決實(shí)際問題的根本技能。關(guān)于這一教學(xué)目的，在國家教委公布的、由電工課程指導(dǎo)委員會編寫的"電工課程根本要求"中有非常明確的規(guī)定。據(jù)此，具體地講應(yīng)當(dāng)?shù)竭_(dá)：1.能夠正確使用常用的電工儀表、電子儀器和電器設(shè)備。2.能讀懂根本的電原理圖，了解常用電氣、電子元器件，并能組裝成實(shí)際工作電路。3.能對組裝的實(shí)際工作電路進(jìn)展分析與故障排除，正確調(diào)試與測量。4.具有科學(xué)、平安用電的根本能力。5.具有正確歸納實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)、運(yùn)用理論科學(xué)地分析與指導(dǎo)實(shí)踐活動的能力，以及嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度與實(shí)事的工作作風(fēng)。二、電路實(shí)驗(yàn)規(guī)則1.紀(jì)律規(guī)則〔1〕按實(shí)驗(yàn)課表規(guī)定的時間、地點(diǎn)和編組按時上課,不得曠課、遲到早退或擅自串組換課。〔2〕教師講解時，要聚精會神地聽講；進(jìn)展實(shí)驗(yàn)時，要專心致志地操作，不能從事與本次實(shí)驗(yàn)無關(guān)的活動?！?〕實(shí)驗(yàn)課課堂應(yīng)保持文明、安靜和整潔的環(huán)境，組研討問題應(yīng)當(dāng)文明低語，嚴(yán)禁喧嘩打鬧和串組走動?！?〕未經(jīng)教師許可，不得隨意改變實(shí)驗(yàn)容?！?〕必須嚴(yán)格服從指導(dǎo)教師的管理，不準(zhǔn)私自查閱教師的隨堂紀(jì)錄和加以糾纏。2.保護(hù)公物規(guī)則〔1〕應(yīng)按儀器儀表和電器設(shè)備的技術(shù)要求精心操作，嚴(yán)禁漫不經(jīng)心地使實(shí)驗(yàn)器具受到擠壓、折彎、沖擊、振動、反復(fù)磨損或隨意拆卸及污染等?！?〕嚴(yán)禁擅自動用本次實(shí)驗(yàn)使用之外的一切設(shè)備。〔3〕對本次實(shí)驗(yàn)發(fā)給的元器件、材料或工具應(yīng)精心使用，完畢實(shí)驗(yàn)時應(yīng)仔細(xì)清點(diǎn)，如數(shù)歸還，嚴(yán)禁私自攜出?！?〕實(shí)驗(yàn)中如發(fā)現(xiàn)儀器設(shè)備有異?；驌p壞，實(shí)驗(yàn)元件、材料和工具有遺失，應(yīng)立即向指導(dǎo)教師申報并有義務(wù)提供筆錄，備案。〔5〕自覺強(qiáng)化“節(jié)約意識〞，應(yīng)千方百計地將實(shí)驗(yàn)所耗能源和材料降為最低水平。3.平安規(guī)則平安用電常識簡介實(shí)踐證明，50Hz、10mA以下的直流電流流經(jīng)人體不會發(fā)生傷亡事故，而當(dāng)工頻〔50Hz〕50mA以上的交流流經(jīng)人體就會發(fā)生危險，危險程度，視電流大小和通電時間而定。人體通電后的反響為：不舒適的感覺，肌肉痙攣，脈搏和呼吸節(jié)奏失常，部組織損傷，直到死亡。人體電阻大約在八百歐到幾百千歐圍〔受表皮狀況影響較大〕。如按800歐計，設(shè)通入危險電流為50mA，則人體承受電壓為U=IR=0.05×800=40V此值可作為“危險電壓值〞。因此，我國規(guī)定“平安電壓〞通常為36V，而在危險場所〔如潮濕或含腐蝕性氣體等環(huán)境〕，則平安電壓降為12V。人體被電流傷害分兩類：A電傷：是人體外部被電弧灼傷。B電擊：是指人體部因電流刺激而發(fā)生人體組織的損傷。低壓〔380／220V〕系統(tǒng)中觸電傷害主要是電擊，而死亡事故也多為電擊所致。通過上述介紹，可以明確：在實(shí)驗(yàn)環(huán)境下，如果觸摸電壓高于40V以上的帶電物，均可能發(fā)生危險；還可以明確：為了防止觸電，一是應(yīng)對可能發(fā)生電弧的部位保持恰當(dāng)距離，二是在任何瞬間，任何情況下均應(yīng)使自己的身體絕對不應(yīng)構(gòu)成電流的通路〔如腳踏良好絕緣物、不用雙手觸摸通電裸導(dǎo)體等〕。為加強(qiáng)平安管理，制定如下規(guī)則：〔1〕實(shí)驗(yàn)線路的搭接、改裝或撤除，均應(yīng)在可靠斷電條件下進(jìn)展。〔2〕在電路通電情況下，人體嚴(yán)禁接觸電路中不絕緣的金屬導(dǎo)線和連接點(diǎn)帶電部位,以免觸電。萬一發(fā)生觸電事故,應(yīng)立即切斷電源,保證人身平安?！?〕實(shí)驗(yàn)中,特別是設(shè)備剛投入運(yùn)行時,要隨時注意儀器設(shè)備的運(yùn)行情況。如發(fā)生有超量程、過熱、異味、冒煙、火花等，應(yīng)立即斷電，并請指導(dǎo)教師檢查?！?〕了解有關(guān)電器設(shè)備的規(guī)格、性能及使用方法，嚴(yán)格按要求操作．注意儀器儀表的種類、量程和接線方法，保證設(shè)備平安?！?〕實(shí)驗(yàn)時應(yīng)精力集中，衣服、頭發(fā)等不要接觸電動機(jī)及其他可動電器設(shè)備，以免發(fā)生事故?！?〕嚴(yán)禁到他組任意取用物件或亂說亂動?！?〕實(shí)驗(yàn)完畢整理中，首先要先關(guān)閉一切設(shè)備的電源開關(guān)．在整理中，也應(yīng)精心處置實(shí)驗(yàn)所用的一切導(dǎo)體，以免為下一班實(shí)驗(yàn)留下隱患。4.衛(wèi)生規(guī)則〔1〕實(shí)驗(yàn)室自覺保持衛(wèi)生整潔，個人用品應(yīng)合理放置，對實(shí)驗(yàn)臺上的灰塵雜物應(yīng)隨時主動去除，嚴(yán)禁亂扔雜物，隨地吐痰、抽煙和吃零食?！?〕實(shí)驗(yàn)完畢后，應(yīng)認(rèn)真做好整理。要將儀器設(shè)備、實(shí)驗(yàn)材料與工具、坐凳等整齊地歸回原位?！?〕每次做實(shí)驗(yàn)的學(xué)生均有清掃教室的勞動義務(wù)，參加實(shí)驗(yàn)的班級均有課余時間參加實(shí)驗(yàn)室大掃除的義務(wù)。三、實(shí)驗(yàn)程序教學(xué)1.預(yù)習(xí)要求〔1〕預(yù)習(xí)容:課前應(yīng)認(rèn)真閱讀指導(dǎo)書中的"實(shí)驗(yàn)須知"和該次實(shí)驗(yàn)工程的全部容,并將所涉及的理論知識復(fù)習(xí)好?！?〕書寫預(yù)習(xí)報告:應(yīng)在實(shí)驗(yàn)課前按下述要求工整、清楚、整潔地將有關(guān)容寫入專門格式的"電路實(shí)驗(yàn)報告"。a：實(shí)驗(yàn)?zāi)康模嚎砂粗笇?dǎo)書抄寫〔或自己加以完整準(zhǔn)確的表述〕。b：實(shí)驗(yàn)儀器與設(shè)備：可按指導(dǎo)書抄寫。c：實(shí)驗(yàn)原理：可按指導(dǎo)書“實(shí)驗(yàn)原理〞中的相關(guān)容，自己做出邏輯層次清楚、容完整準(zhǔn)確的表述。表述一般要“文圖并茂〞，即應(yīng)當(dāng)完整地畫出實(shí)驗(yàn)電路示意圖，附必要的電路原理圖、向量分析圖，對*些重要元器件〔如集成片〕，應(yīng)畫出引線示意圖。這一環(huán)節(jié)既要正確地說明原理，又要便于指導(dǎo)自己參加實(shí)驗(yàn)。d：實(shí)驗(yàn)容與步驟：可按指導(dǎo)書抄寫〔或自己加以完整準(zhǔn)確的表述〕。書寫形式上應(yīng)突出操作步驟的有序性和強(qiáng)調(diào)必要的考前須知?！皩?shí)驗(yàn)步驟〞中的數(shù)據(jù)表格，應(yīng)按指導(dǎo)書規(guī)定格式畫出，注意做必要的“放大〞，以便在實(shí)驗(yàn)中填寫，表如列有“計算值〞欄目，系指就實(shí)驗(yàn)電路中所采用的元器件的標(biāo)稱值〔即指導(dǎo)書中給定數(shù)值〕作為電路參數(shù)，依據(jù)理論公式進(jìn)展計算的結(jié)果。書寫預(yù)習(xí)報告時，應(yīng)寫出理論公式的表達(dá)式并進(jìn)展相應(yīng)的計算，將計算結(jié)果填入表中“計算值〞欄目。事先的理論分析與計算，對指導(dǎo)自己正確地實(shí)際操作和測試，顯然是有益的。書寫預(yù)習(xí)報告決不是不假思索地抄寫指導(dǎo)，而是以實(shí)驗(yàn)題目為“技術(shù)任務(wù)〞，根據(jù)所學(xué)到的根本知識和根本理論，參照指導(dǎo)書給定的格式，為“技術(shù)實(shí)現(xiàn)〞而書寫的技術(shù)性設(shè)計或報告。寫出工整簡潔的、邏輯嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)技術(shù)報告，是工程師必須具備的根本技能。2.課堂教學(xué)程序〔1〕學(xué)生應(yīng)準(zhǔn)時按規(guī)定到實(shí)驗(yàn)臺前就坐、出示預(yù)習(xí)報告?！?〕教師講授：實(shí)驗(yàn)主講教師以口頭、板書和密切對照實(shí)物的方式講授本次實(shí)驗(yàn)的精華〔如：線路板構(gòu)造、儀器儀表使用要領(lǐng)、實(shí)驗(yàn)步驟和操作程序以及考前須知〕。一般時間長度不超過30分鐘，這就要求每個學(xué)生特別仔細(xì)地聽取與記錄?！?〕學(xué)生搭接電路：教師講授完畢后，在斷電條件下搭接電路。搭接時應(yīng)注意體會接線要領(lǐng)且應(yīng)循序漸進(jìn)，已搭接的電路應(yīng)確保其可靠性。事實(shí)證明，對電路原理圖熟悉的學(xué)生，此項(xiàng)工作進(jìn)展較快?！?〕學(xué)生自檢：電路搭接完畢，應(yīng)反復(fù)檢查〔必要時用萬用表歐姆檔觀察線路接的可靠性〕。如確認(rèn)無誤，方可報告教師審查?！?〕教師審查：指導(dǎo)教師對學(xué)生搭接電路的審查主要著眼兩個方面，一是平安用電方面，即著眼電路不應(yīng)危及人員平安;二是實(shí)驗(yàn)設(shè)備與器件方面平安，即著眼電路不應(yīng)造成器材損失。教師此時不著眼電路搭接是否全面正確，只要確認(rèn)為上述“兩個平安〞得以保證，即允許該實(shí)驗(yàn)組通電操作?！?〕通電操作：學(xué)生必須經(jīng)教師審查電路允許前方可接通電源，否則視為違章。通電后，如發(fā)現(xiàn)自己接的電路不能正常工作，應(yīng)積極思考，立足于自己排除故障，不應(yīng)當(dāng)不做任何努力而試圖請教師代勞，在實(shí)驗(yàn)過程中必須用如下觀念來明確師生關(guān)系：學(xué)生—實(shí)驗(yàn)操作的“主角〞教師—實(shí)驗(yàn)操作的“參謀〞實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)教師在學(xué)生進(jìn)展實(shí)驗(yàn)過程中的“指導(dǎo)〞職責(zé)表達(dá)在兩方面：一是對“經(jīng)過努力、仍感到困難〞的學(xué)生進(jìn)展啟發(fā)、引導(dǎo)；二是注意觀察并隨時考核每個學(xué)生的動手能力。由此可見，每個學(xué)生必須以“勤于動腦、勤于動手〞操作主角的身份投入實(shí)驗(yàn)，才能在教師指導(dǎo)下提高解決實(shí)驗(yàn)問題的根本技能，這一點(diǎn)與理論課堂上被動聽課的身份相比，是一個轉(zhuǎn)化，希望引為注意?！?〕完畢整理：下課前約留5-10分鐘作為整理時間，應(yīng)按前述實(shí)驗(yàn)室規(guī)則要求完成，經(jīng)教師允許后，方可離開。第二局部上機(jī)實(shí)驗(yàn)容實(shí)驗(yàn)一儀表的使用與測量誤差的計算一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.熟悉實(shí)驗(yàn)臺上各類電源和測量儀表的布局及使用方法2.掌握電壓表、電流表的使用方法及其電阻的測量方法3.熟悉電工儀表測量誤差的計算方法二、原理說明在電路分析測量中，由于有各種不可預(yù)見的情況(如元件值隨溫度而變化)或不可克制的問題(如測量儀表的精度限制)等原因，會出現(xiàn)實(shí)際測量值與理論計算值不完全符合的情況。測量電流量時，需將電流表串聯(lián)在被測電路中，電流表的阻會造成一定數(shù)值的電壓降亦即引起電路工作電流的變化，造成測量誤差；在測量電壓時，應(yīng)將電壓表并接于被測電路的兩端點(diǎn)，電壓表的阻越大，對被測電路的影響越小。為了準(zhǔn)確地測量電路中實(shí)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)。這就要求電壓表的阻為無窮大和電流表的阻為零。而實(shí)際使用的電工儀表都不能滿足上述要求，這就導(dǎo)致儀表的讀數(shù)值與電路原有的實(shí)際值之間出現(xiàn)誤差，這種誤差值的大小與儀表本身阻值的大小密切相關(guān)。1、“分流法〞測量電流表的阻分流法〞測電流表阻的電路如圖1-1所示。先將一阻為RA的直流電流表與一恒流源相連，調(diào)節(jié)恒流源的輸出電流IS，使電流表指針到達(dá)滿偏；然后合上開關(guān)S，將阻值較大的定值電阻R1與可變電阻箱RB并聯(lián)接入電路，并保持IS值不變，調(diào)節(jié)RB的阻值，使電流表的指針指在1/2滿偏轉(zhuǎn)位置，此時有IA=IR=∴RA＝RB∥R1R1為定值電阻器之值，RB由可調(diào)電阻箱的刻度盤上讀取。選R1與RB并聯(lián)，其阻值調(diào)節(jié)可比單只電阻箱更為細(xì)微、平滑。2、“分壓法〞測量電壓表的阻“分壓法〞測量電壓表阻的電路如圖1-2所示。先將開關(guān)S投向1，用一塊阻為Rv的電壓表測量直流穩(wěn)壓電源的輸出電壓US，調(diào)節(jié)電源的輸出，使電壓表V的指針為滿偏值；然后將開關(guān)S擲向2，將保護(hù)電阻R1與可調(diào)電阻RBS串入電路，并調(diào)節(jié)RB的阻值使電壓表V的指示值減半。即U＝此時有Rv＝R1＋RB電壓表的精度等級可以用靈敏度S來表示S＝Rv／U(Ω/V)3、儀表阻引入的測量誤差的計算儀表本身構(gòu)造上引起的誤差一般稱之為儀表根本誤差，可以由儀表的精度等級來表示。而儀表阻引入的測量誤差通常稱之為方法誤差，可以通過實(shí)驗(yàn)的方法(見實(shí)驗(yàn)二)來減小。將電壓表接入圖1-3所示分壓電路，RB上的電壓為UAB＝，假設(shè)RB=R1，則UAB=Us現(xiàn)用一阻為RV的電壓表來測量UAB之值，當(dāng)RV與RB并聯(lián)后，

RAB=，以此來替代上式中的RB，則得UAB′=測量值與理論計算值之間的絕對誤差則為

△U＝U′AB－UAB＝US由于RAB＜RB，所以U’AB＜UAB即△U＜0假設(shè)RB＝R1＝Rv，則U’AB＝Us／3其絕對誤差為△U＝－Us／6相對誤差將變?yōu)椤鱑／UAB％＝·100％＝－33.3%三、實(shí)驗(yàn)儀器與設(shè)備序號名稱型號與規(guī)格數(shù)量備注1可調(diào)直流穩(wěn)壓電源0-30V1臺RTDG012可調(diào)恒流源0-300mA1臺RTDG013指針式萬用表MF-30或其他1塊自備4可調(diào)電阻箱0-99999.9Ω1個RTDG085電阻器1KΩ，10KΩ，20KΩ假設(shè)干RTDG086實(shí)驗(yàn)板1RTDG02四、實(shí)驗(yàn)容與步驟1.根據(jù)“分流法〞原理測定MF-30型(或其他型號)萬用表直流電流檔0.5mA和5mA兩個量限的阻，線路如圖1-1所示。先將開關(guān)S斷開，萬用表置0.5mA檔，調(diào)恒流源輸出電流Is，使電流表滿偏；保持恒流源輸出電流Is不變，將開關(guān)S閉合，把分流電阻并入電路，調(diào)電阻箱RB之值，使電流表指示為半偏。將數(shù)據(jù)記入表1-1中，并計算電流表阻RA。改變電流表量限為5mA，重復(fù)上述步驟。表1-1“分流法〞測電流表阻被測電流表型號量限電流表滿偏值IA〔mA〕電流表半偏值IA/2〔mA〕R1〔Ω〕RB〔Ω〕計算電流表阻RA〔Ω〕2.根據(jù)“分壓法〞原理按圖1-2接線，測定萬用表直流電壓檔1V和5V兩個量限的阻。先將開關(guān)S→1，萬用表置1V檔，調(diào)直流電壓源輸出Us，使電壓表滿偏；再將開關(guān)S→2，表1-2“分壓法〞測電壓表阻被測電壓表型號量限電壓表滿偏值〔V〕電壓表半偏值〔V〕R1〔KΩ〕RB〔KΩ〕計算阻RV〔KΩ〕S〔Ω/V〕MF-301V5V3.測量儀表阻引入的誤差，電路如圖1-3所示。定值電阻R1和可變電阻RB按表1-3取值，調(diào)直流電壓源輸出US為5V，萬用表置直流電壓5V檔，計算與測量RB上的電壓UAB之值，并計算測量的絕對誤差與相對誤差，相應(yīng)數(shù)據(jù)記入表1-3中。USR1RBRV〔KΩ〕計算值UAB〔V〕實(shí)測值U’AB〔V〕絕對誤差ΔU相對誤差ΔU/UAB*100%5V20〔KΩ〕20KΩ80KΩ五、實(shí)驗(yàn)考前須知1.直流穩(wěn)壓源和恒流源均可通過粗調(diào)(分段調(diào))旋鈕和細(xì)調(diào)(連續(xù)調(diào))旋鈕調(diào)節(jié)其輸出量，并可顯示其輸出量的大小，啟動實(shí)驗(yàn)臺電源之前，應(yīng)使其輸出旋鈕置于零位，實(shí)驗(yàn)時再緩慢地增、減輸出，其數(shù)值的大小應(yīng)由相應(yīng)的測量儀表來監(jiān)測。2.穩(wěn)壓源的輸出不允許短路，恒流源的輸出不允許開路。3.電壓表應(yīng)與電路并聯(lián)使用，電流表與電路串聯(lián)使用，并且都要注意極性與量程的合理選擇。六、預(yù)習(xí)思考題1.根據(jù)實(shí)驗(yàn)容1和2，假設(shè)已求出0.5mA檔和5V檔的阻，可否直接計算得出5mA檔和10V檔的阻？2.用量程為10A的電流表測實(shí)際值為8A的電流時，實(shí)際讀數(shù)為8.1A，求測量的絕對誤差和相對誤差。3.在伏安法測量電阻的兩種電路(即電流表接和外接電路)中，被測電阻的實(shí)際值為R*，電壓表的阻為Rv，電流表的阻為RA，求兩種電路測電阻R*的相對誤差。七、實(shí)驗(yàn)報告1.列表記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，并計算各被測儀表的阻值。2.計算實(shí)驗(yàn)容3的絕對誤差與相對誤差。3.對思考題的計算。4.本次實(shí)驗(yàn)的收獲和體會。實(shí)驗(yàn)二減小儀表測量誤差的方法一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.進(jìn)一步了解電壓表、電流表的阻在測量過程中產(chǎn)生的誤差及其分析方法。2.掌握減小儀表阻引起的測量誤差的方法。二、原理說明誤差的出現(xiàn)有時是難以完全防止的。即使是理論計算，也會由于舍取有效位數(shù)的不適當(dāng)而產(chǎn)生一定的誤差。應(yīng)盡可能利用合理的測試手段，到達(dá)在現(xiàn)有條件下產(chǎn)生的誤差最??；當(dāng)有一定誤差時，也能做到對產(chǎn)生的誤差原因心中有數(shù)，并能正確分析、估算誤差值。減小因儀表阻而產(chǎn)生的測量誤差主要有以下兩種方法：1.多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阻太大時，可以利用多量限儀表對同一被測量用不同量限進(jìn)展兩次測量，所得讀數(shù)經(jīng)計算后可得到比擬準(zhǔn)確的結(jié)果。⑴多量限兩次測量電壓如圖2-1所示電路，欲測量具有較大阻Ro的電動勢Ｅ的開路電壓Uo時，如果所用電壓表的阻Rv與Ro相差不大的話，將會產(chǎn)生很大的測量誤差。設(shè)電壓表兩檔量限的阻分別為RV1和RV2，在這兩個不同量限下測得的開路電壓值分別為U1和U2，則由圖2-1可得出U1=………………〔1〕U2=………………〔2〕由(1)式得Ro=〔〕RV1………………〔3〕將(3)式代入(2)式從中解得E，經(jīng)化簡后可得E=Uo=…………〔4〕由式(4)可知，不管電源阻Ro相對電壓表的阻Rv有多大，通過上述的兩次測量結(jié)果，經(jīng)計算后可以較準(zhǔn)確地測量出開路電壓Uo的大小。⑵多量限兩次測量電流對于電流表，當(dāng)其阻較大時，也可用類似的方法測得準(zhǔn)確的結(jié)果。測量如圖2-2所示含源電路的電流，接入阻為RA的電流表A時，電路中的電流變?yōu)镮＝如果RA＝RO，測出的電流將會出現(xiàn)很大的誤差。如果用兩檔量限的電流表作兩次測量，設(shè)其阻分別為RA1和RA2，按圖2-2電路，兩次測量得I1=I2=解得I＝=……〔5〕經(jīng)兩次測量和上述計算，就可得到較準(zhǔn)確的電流值。2.單量限兩次測量計算法如果電壓表(或電流表)只有一檔量限，且電壓表的阻較小(或電流表的阻較大)時，可用同一量限進(jìn)展兩次測量來減小測量誤差。其中，第一次測量與一般的測量并無兩樣，只是在進(jìn)展第二次測量時必須在電路中串入一個阻值的附加電阻。(1)單量限電壓測量測量電路仍為圖2-1所示含源電路的開路電壓Uo。設(shè)電壓表的阻為Rv，第一次測量電壓表的讀數(shù)為U1，第二次測量時應(yīng)與電壓表串接一個阻值的電阻器R，電壓表讀數(shù)為U2，由圖可知U1=，U2=解上兩式，可得E=Uo=……………〔6〕(2)單量限電流測量測量如圖2-2所示含源電路的電流Ｉ。設(shè)電流表的阻為RA，第一次測量時將電流表直接串入電路，表的讀數(shù)為I1；第二次測量時應(yīng)與電流表串接一個阻值的電阻器R，電流表讀數(shù)為I2，由圖可知I1=，I2=解得I＝…〔7〕由上述分析計算可知，采用多量限儀表兩次測量法或單量限儀表兩次測量法，不管電表阻如何，總可以通過兩次測量和計算得到比單次測量準(zhǔn)確得多的結(jié)果。三、實(shí)驗(yàn)設(shè)備序號名稱型號與規(guī)格數(shù)量備注1可調(diào)直流穩(wěn)壓電源0-30V1臺RTDG012萬用表MF-30或其他1塊自備3可調(diào)電阻箱0-99999.9Ω1個RTDG084電阻器6.2K、8.2K10K、20K、100K假設(shè)干RTDG085單刀兩擲開關(guān)1RTDG08四、實(shí)驗(yàn)容與步驟1.雙量限電壓表兩次測量法(1)按圖2-1連接電路，選Ro=20KΩ，調(diào)直流穩(wěn)壓電源的輸出，使E＝Uo＝2V。(2)用萬用表的直流電壓1V和5V兩檔量限進(jìn)展兩次測量，記錄數(shù)據(jù)，其阻值參照實(shí)驗(yàn)一的結(jié)果。(3)根據(jù)公式算出開路電壓Uo之值，并記入表2-1中。表2-1雙量限兩次測量開路電壓電壓表量限雙量限阻值RV(KΩ)雙量限測量值U1，U2(V)理論值UO(V)測算值UO′(V)△U(V)相對誤差△U/UO×100%1V5V2.單量限電壓表兩次測量法實(shí)驗(yàn)線路同上，電源電壓仍取E＝Uo＝2V，Ro=20kΩ，用上述萬用表直流電壓1V量限檔，串接R＝10kΩ的附加電阻器進(jìn)展兩次測量，根據(jù)公式⑥計算開路電壓Uo之值，數(shù)據(jù)記入表2-2中。表2-2單量限兩次測量開路電壓理論值兩次測量值測量計算值絕對誤差相對誤差Uo(V)U1(V)U2(V)Uo′(V)△U(V)U/U×100%23.雙量限電流表兩次測量法⑴按圖2-2線路進(jìn)展實(shí)驗(yàn)，調(diào)直流電壓源E＝3V，取Ro＝6.2kΩ。⑵用萬用表0.5mA和5mA兩檔電流量限進(jìn)展兩次測量，雙量限阻值參照實(shí)驗(yàn)一的結(jié)果。⑶依據(jù)公式⑤計算出電路中電流值Ｉ，并根據(jù)表2-3記錄各數(shù)據(jù)。表2-3雙量限兩次測量電路電流電流表量限電流表阻值RA(Ω)雙量限測量值I1，I2(mA)理論值I=E/Ro(mA)測算值I’(mA)絕對誤差△I(mA)相對誤差△I/I×100%0.5mA5mA4.單量限電流表兩次測量法實(shí)驗(yàn)線路同上，用萬用表0.5mA電流量限，串聯(lián)附加電阻R＝8.2KΩ進(jìn)展兩次測量，根據(jù)公式⑦求出電路中的實(shí)際電流I之值和誤差值，數(shù)據(jù)記入表2-4中。表2-4單量限兩次測量電路電流電流表量限阻值串聯(lián)電阻值兩次測量值理論值測算值絕對誤差相對誤差RA(Ω)R(Ω)I1(mA)I2(mA)I=E/RO(mA)I′(mA)△I(mA)△I/I×100%五、實(shí)驗(yàn)考前須知同實(shí)驗(yàn)一六、預(yù)習(xí)思考題1.用帶有一定阻的電壓表測出的端電壓值為何比實(shí)際值偏小？2.用具有一定阻的電流表測出的支路電流值為何比實(shí)際值偏??？3.如何減小因儀表阻而產(chǎn)生的測量誤差？主要有幾種方法？4.雙量限兩次測量法和單量限兩次測量法的依據(jù)是什么？主要區(qū)別在哪里？5．實(shí)驗(yàn)中所用的萬用表是準(zhǔn)確儀表，在一般情況下，直接測量誤差不會太大，只有當(dāng)被測電壓源的阻〉1/5電壓表阻或者被測電流源阻"5倍電流表阻時，采用本實(shí)驗(yàn)測量，計算法才能得到滿意的結(jié)果。七、實(shí)驗(yàn)報告1.完成各項(xiàng)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的測量與計算2.本次實(shí)驗(yàn)的收獲與體會實(shí)驗(yàn)三電路元件伏安特性的測試一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.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試方法3.熟悉實(shí)驗(yàn)臺上直流電工儀表和設(shè)備的使用方法二、原理說明電路元件的特性一般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。電阻元件是電路中最常見的元件，有線性電阻和非線性電阻之分。實(shí)際電路中很少是僅由電源和線性電阻構(gòu)成的“電平移動〞電路，而非線性器件卻常常有著廣泛的使用，例如非線性元件二極管具有單向?qū)щ娦?，可以把交流信號變換成直流量，在電路中起著整流作用。萬用表的歐姆檔只能在*一特定的U和I下測出對應(yīng)的電阻值，因而不能測出非線性電阻的伏安特性。一般是用含源電路“在線〞狀態(tài)下測量元件的端電壓和對應(yīng)的電流值，進(jìn)而由公式R＝U/I求測電阻值。線性電阻器的伏安特性符合歐姆定律U＝RI，其阻值不隨電壓或電流值的變化而變化，伏安特性曲線是一條通過坐標(biāo)原點(diǎn)的直線，如圖3-1(a)所示，該直線的斜率等于該電阻器的電阻值。圖3-1元件的伏安特性2.白熾燈可以視為一種電阻元件，其燈絲電阻隨著溫度的升高而增大。一般燈泡的“冷電阻〞與“熱電阻〞的阻值可以相差幾倍至十幾倍。通過白熾燈的電流越大，其溫度越高，阻值也越大，即對一組變化的電壓值和對應(yīng)的電流值，所得U/I不是一個常數(shù)，所以它的伏安特性是非線性的，如圖3-1(b)所示。3.半導(dǎo)體二極管也是一種非線性電阻元件，其伏安特性如圖3-1(c)所示。二極管的電阻值隨電壓或電流的大小、方向的改變而改變。它的正向壓降很小〔一般鍺管約為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劇上升，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。發(fā)光二極管正向電壓在0.5～2.5V之間時，正向電流有很大變化?？梢姸O管具有單向?qū)щ娦?，但反向電壓加得過高，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，但其反向特性較特殊，如圖3-1(d)所示。給穩(wěn)壓二極管加反向電壓時，其反向電流幾乎為零，但當(dāng)電壓增加到*一數(shù)值時，電流將突然增加，以后它的端電壓將維持恒定，不再隨外加反向電壓的升高而增大，這便是穩(wěn)壓二極管的反向穩(wěn)壓特性。實(shí)際電路中，可以利用不同穩(wěn)壓值的穩(wěn)壓管來實(shí)現(xiàn)穩(wěn)壓。三、實(shí)驗(yàn)設(shè)備序號名稱型號與規(guī)格數(shù)量備注1可調(diào)直流穩(wěn)壓電源0～30V1臺RTDG012萬用表MF-30或其他1塊3直流數(shù)字毫安表1塊RTT014直流數(shù)字電壓表1塊RTT015二極管2CP15或其他1RTDG086穩(wěn)壓管2CW511RTDG087白熾燈12V1RTDG088線性電阻器1kΩ/1W1RTDG08四、實(shí)驗(yàn)容與步驟1.線性電阻器伏安特性的測定按圖3-2接線，調(diào)節(jié)穩(wěn)壓電源Us的數(shù)值，測出對應(yīng)的電壓表和電流表的讀數(shù)記入表3-1中。圖3-2圖3-3表3-1線性電阻器的伏安特性U(v)0246810I(mA)2.測量白熾燈泡的伏安特性把圖3-2中的電阻換成12V，0.1A的小燈泡，重復(fù)步驟１的測試容，數(shù)據(jù)記入表3-2中。U為燈泡的端電壓表3-2白熾燈泡的伏安特性U(v)0.10.512345I(mA)3.測定半導(dǎo)體二極管的伏安特性按圖3-3，200Ω為限流電阻，先測二極管的正向特性，正向壓降可在0～0.75V之間取值。特別是在曲線的彎曲局部〔0.5～0.75之間〕適當(dāng)?shù)亩嗳讉€測量點(diǎn)，其正向電流不得超過45mA，所測數(shù)據(jù)記入表3-3中。作反向特性實(shí)驗(yàn)時，需將二極管D反接，其反向電壓可在0～30V之間取值，所測數(shù)據(jù)記入表3-4中。表3-3二極管正向特性實(shí)驗(yàn)U(v)00.40.50.550.60.650.680.700.720.75I(mA)表3-4二極管反向特性實(shí)驗(yàn)U(v)0-5-10-15-20-25-30I(mA)4.測定穩(wěn)壓二極管的伏安特性〔1〕將圖3-3中的二極管換成穩(wěn)壓二極管(2CW51)，重復(fù)實(shí)驗(yàn)容3的測量數(shù)據(jù)記入表3-5中。表3-5穩(wěn)壓二極管正向特性U(v)I(mA)〔2〕反向特性實(shí)驗(yàn)：將圖3-3中的200Ω電阻換成1K,2CW51反接，測2CW51的反向特性，穩(wěn)壓電源的輸出電壓從0-20V,表3-6穩(wěn)壓二極管反向特性U(v)U(V)I(mA)五、實(shí)驗(yàn)考前須知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25mA，穩(wěn)壓源輸出端切勿碰線短路。2.進(jìn)展上述實(shí)驗(yàn)時，應(yīng)先估算電壓和電流值，合理選擇儀表的量程，并注意儀表的極性。3.如果要測2AP9的伏安特性，則正向特性的電壓值應(yīng)取0,0.1,0.13,0.15,0.17,0.19,0.21,0.24,0.30(V),反向特性的電壓應(yīng)取0，2，4，6，8，10〔V〕.六、預(yù)習(xí)思考題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？2.假設(shè)元件伏安特性的函數(shù)表達(dá)式為I＝f(U)，在描繪特性曲線時，其坐標(biāo)變量應(yīng)如何放置？3.穩(wěn)壓二極管與普通二極管有何區(qū)別，其用途如何？七、實(shí)驗(yàn)報告1.根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果和表中數(shù)據(jù)，分別在坐標(biāo)紙上繪制出各自的伏安特性曲線〔其中二極管和穩(wěn)壓管的正、反向特性均要求畫在同一圖中，正、反向電壓可取為不同的比例尺〕。2.對本次實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)展適當(dāng)?shù)慕忉專偨Y(jié)、歸納被測各元件的特性。3.必要的誤差分析。4.總結(jié)本次實(shí)驗(yàn)的收獲。實(shí)驗(yàn)四電位、電壓的測定及電路電位圖的繪制一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.明確電位和電壓的概念，驗(yàn)證電路中電位的相對性和電壓的絕對性2.掌握電路電位圖的繪制方法二、原理說明1.電位與電壓的測量在一個確定的閉合電路中，各點(diǎn)電位的上下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)電位的變動而改變。據(jù)此性質(zhì)，我們可用一只電壓表來測量出電路中各點(diǎn)的電位及任意兩點(diǎn)間的電壓。2.電路電位圖的繪制在直角平面坐標(biāo)系中，以電路中的電位值作縱坐標(biāo)，電路中各點(diǎn)位置〔電阻〕作橫坐標(biāo)，將測量到的各點(diǎn)電位在該坐標(biāo)平面中標(biāo)出，并把標(biāo)出點(diǎn)按順序用直線相連接，就可得到電路的電位變化圖。每一段直線段即表示該兩點(diǎn)間電位的變化情況，直線的斜率表示電流的大小。對于一個閉合回路，其電位變化圖形是封閉的折線。以圖4-1〔a〕所示電路為例，假設(shè)電位參考點(diǎn)選為a點(diǎn)，選回路電流Ｉ的方向?yàn)轫槙r針〔或逆時針〕方向，則電位圖的繪制應(yīng)從ａ點(diǎn)出發(fā)，沿順時針方向繞行作出的電位圖如圖4-1〔b〕所示。⑴將a點(diǎn)置坐標(biāo)原點(diǎn)，其電位為0；⑵自a至b的電阻為R3，在橫坐標(biāo)上按比例取線段R3，得b點(diǎn)，根據(jù)電流繞行方向可知b點(diǎn)電位應(yīng)為負(fù)值，Φb＝-IR3，即b點(diǎn)電位比a點(diǎn)低,故從b點(diǎn)沿縱坐標(biāo)負(fù)方向取線段IR3,得b′點(diǎn)；⑶由b到c為電壓源E1，其阻可忽略不計，則在橫坐標(biāo)上c、b兩點(diǎn)重合，由b到c電位升高值為E1，即ΦC-Φb＝E1，則從b’點(diǎn)沿縱坐標(biāo)正方向按比例取線段E1，得點(diǎn)c’，即線段b’c’＝E1。依此類推，可作出完整的電位變化圖。圖4-1電路電位圖的繪制由于電路中電位參考點(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。在作電位圖或?qū)嶒?yàn)測量時必須正確區(qū)分電位和電壓的上下，按照慣例，應(yīng)先選取回路電流的方向，以該方向上的電壓降為正。所以，在用電壓表測量時，假設(shè)儀表指針正向偏轉(zhuǎn)，則說明電表正極的電位高于負(fù)極的電位。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0～30V1臺RTDG012直流數(shù)字電壓表1塊RTT013直流數(shù)字毫安表1塊RTT014實(shí)驗(yàn)電路板掛箱1個RTDG02四、實(shí)驗(yàn)容實(shí)驗(yàn)線路如圖4-2和圖4-3所示，用戶可根據(jù)自己使用的實(shí)驗(yàn)掛箱選用其中之一。圖4-2圖4-31.以圖4-2中的A點(diǎn)作為電位參考點(diǎn)，分別測量B、C、D、E、F各點(diǎn)的電位值φ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4-1中。2.以D點(diǎn)作為參考點(diǎn)，重復(fù)實(shí)驗(yàn)容1的步驟，測得數(shù)據(jù)記入表中。表4-1電位與電壓的測量電位參考點(diǎn)Φ與U(V)ΦA(chǔ)ΦBΦCΦDΦEΦFUEFUFAA計算值測量值D計算值測量值五、實(shí)驗(yàn)考前須知1.實(shí)驗(yàn)線路板系多個實(shí)驗(yàn)通用，本次實(shí)驗(yàn)中不使用電流插頭和插座。帶故障的鈕子開關(guān)需都到達(dá)斷。2.測量電位時，用指針式電壓表或用數(shù)字直流電壓表測量時，用黑色負(fù)表筆接電位參考點(diǎn)，用紅色正表筆接被測各點(diǎn)，假設(shè)指針正向偏轉(zhuǎn)或顯示正值，則說明該點(diǎn)電位為正〔即高于參考點(diǎn)電位〕；假設(shè)指針反向偏轉(zhuǎn)或顯示負(fù)值，此時應(yīng)調(diào)換萬用表的表筆，然后讀出數(shù)值，此時在電位值之前應(yīng)加一負(fù)號〔說明該點(diǎn)電位低于參考點(diǎn)電位〕。3.恒壓源讀數(shù)以接負(fù)載后為準(zhǔn)。六、思考題實(shí)驗(yàn)電路中假設(shè)以F點(diǎn)為電位參考點(diǎn)，各點(diǎn)的電位值將如何變化？現(xiàn)令E點(diǎn)作為電位參考點(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)，在坐標(biāo)紙上繪制兩個電位參考點(diǎn)的電位圖形。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原理。4.心得體會及其他。實(shí)驗(yàn)五基爾霍夫定律一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.對基爾霍夫電壓定律和電流定律進(jìn)展驗(yàn)證，加深對兩個定律的理解。2.學(xué)會用電流插頭、插座測量各支路電流的方法。二、原理說明KCL和KVL是電路分析理論中最重要的的根本定律，適用于線性或非線性電路、時變或非變電路的分析計算。KCL和KVL是對于電路中各支路的電流或電壓的一種約束關(guān)系，是一種“電路構(gòu)造〞或“拓?fù)洙暤募s束，與具體元件無關(guān)。而元件的伏安約束關(guān)系描述的是元件的具體特性，與電路的構(gòu)造〔即電路的接點(diǎn)、回路數(shù)目及連接方式〕無關(guān)。正是由于二者的結(jié)合，才能衍生出多種多樣的電路分析方法〔如節(jié)點(diǎn)法和網(wǎng)孔法〕。KCL指出：任何時刻流進(jìn)和流出任一個節(jié)點(diǎn)的電流的代數(shù)和為零，即Σi(t)＝０或ΣI＝0KVL指出：任何時刻任何一個回路或網(wǎng)孔的電壓降的代數(shù)和為零，即Σu(t)＝０或ΣU＝0運(yùn)用上述定律時必須注意電流的正方向，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)容實(shí)驗(yàn)線路如圖5-1和圖5-2所示，用戶可根據(jù)自己使用的實(shí)驗(yàn)掛箱選擇其中之一。圖5-1圖5-21.實(shí)驗(yàn)前先任意設(shè)定三條支路的電流參考方向，如圖中的I1、I2、I3所示，并熟悉線路構(gòu)造，掌握各開關(guān)的操作使用方法。2.分別將兩路直流穩(wěn)壓源接入電路，令E1＝6V，E2＝12V，其數(shù)值要用電壓表監(jiān)測。3.熟悉電流插頭和插孔的構(gòu)造，先將電流插頭的紅黑兩接線端接至數(shù)字毫安表的“＋、－〞極；再將電流插頭分別插入三條支路的三個電流插孔中，讀出相應(yīng)的電流值，記入表5-1中。4.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，數(shù)據(jù)記入表5-1中。表5-1基爾霍夫定律的驗(yàn)證容電源電壓(V)支路電流(mA)回路電壓(V)E1E2I1I2I3ΣIUFAUABUCDUDEΣU計算值測量值相對誤差五、實(shí)驗(yàn)考前須知1.兩路直流穩(wěn)壓源的電壓值和電路端電壓值均應(yīng)以電壓表測量的讀數(shù)為準(zhǔn)，電源表盤指示只作為顯示儀表，不能作為測量儀表使用，恒壓源輸出以接負(fù)載后為準(zhǔn)。2.謹(jǐn)防電壓源兩端碰線短路而損壞儀器。3.假設(shè)用指針式電流表進(jìn)展測量時，要識別電流插頭所接電流表的“＋、－〞極性。當(dāng)電表指針出現(xiàn)反偏時，必須調(diào)換電流表極性重新測量，此時讀得的電流值必須冠以負(fù)號。六、預(yù)習(xí)思考題1.根據(jù)圖5-1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.假設(shè)用指針式直流毫安表測各支路電流，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？假設(shè)用直流數(shù)字毫安表進(jìn)展測量時，則會有什么顯示？七、實(shí)驗(yàn)報告1.根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，選定實(shí)驗(yàn)電路中的任一個節(jié)點(diǎn)，驗(yàn)證KCL的正確性；選定任一個閉合回路，驗(yàn)證KVL的正確性。2.誤差原因分析。3.本次實(shí)驗(yàn)的收獲體會。實(shí)驗(yàn)六疊加原理的驗(yàn)證一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.驗(yàn)證線性電路疊加原理的正確性，從而加深對線性電路的疊加性和齊次性的認(rèn)識和理解。2.加深理解疊加原理對非線性電路不適用。二、原理說明疊加原理包含兩局部容：1.線性電路的疊加性：在有幾個獨(dú)立源共同作用下的線性電路中，任何一條支路的電流或電壓，都可以看成是由每一個獨(dú)立源單獨(dú)作用時在該支路所產(chǎn)生的電流或電壓的代數(shù)和。2.線性電路的齊次性：當(dāng)鼓勵信號〔*獨(dú)立源的值〕增加或減小K倍時，電路的響應(yīng)〔即電路中各支路的電流和電壓值〕也將增加或減小K倍。*獨(dú)立源單獨(dú)作用是指：在電路中將該獨(dú)立源之外的其他獨(dú)立源“去掉〞，即電壓源用短路線取代，電流源用開路取代，受控源保持不變。對含非線性元件〔如二極管〕的電路，疊加原理不適用。疊加原理一般也不適用于“功率的疊加〞，P＝(ΣI).(ΣU)≠ΣIU三、實(shí)驗(yàn)設(shè)備序號名稱型號與規(guī)格數(shù)量備注1雙輸出直流穩(wěn)壓電源0～30V可調(diào)1臺RTDG012萬用表MF-30或其它1塊自備3直流數(shù)字電壓表1RTT014直流數(shù)字毫安表1RTT015疊加原理實(shí)驗(yàn)電路板1RTDG02四、實(shí)驗(yàn)容與步驟實(shí)驗(yàn)線路如圖6-1和圖6-2所示，用戶可根據(jù)自己使用的實(shí)驗(yàn)掛箱選擇其中之一〔首先把電路圖有側(cè)的鈕子開關(guān)撥到左側(cè)，去掉故障〕。1.令電源E1單獨(dú)作用時〔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6-1。1疊加原理的驗(yàn)證圖6-2疊加原理的驗(yàn)證表6-1線性電路疊加原理的驗(yàn)證測量工程實(shí)驗(yàn)容E1(v)E2(v)I1(mA)I2(mA)I3(mA)UAB(v)UCD(v)UAD(v)UDE(v)UFA(v)E1單獨(dú)作用E2單獨(dú)作用E1+E2作用2E2單獨(dú)作用E1/2單獨(dú)作用2.令電源E2單獨(dú)作用時〔將開關(guān)S1投向短路側(cè)，開關(guān)S2投向E2側(cè)〕，重復(fù)實(shí)驗(yàn)步驟2的測量和記錄。3.4.將E2的數(shù)值增大兩倍，調(diào)至(＋12V或+16V)，重復(fù)上述第3項(xiàng)的測量并記錄。5.將R5換成一只二極管1N4007〔即將開關(guān)S3投向二極管D側(cè)〕重復(fù)1～5的測量過程，數(shù)據(jù)記入表6-2中。表6-2含二極管的非線性電路測量工程實(shí)驗(yàn)容E1(v)E2(v)I1(mA)I2(mA)I3(mA)UAB(v)UCD(v)UAD(v)UDE(v)UFA(v)E1單獨(dú)作用E2單獨(dú)作用E1+E2作用2E2單獨(dú)作用E1/2單獨(dú)作用6*自擬實(shí)驗(yàn)步驟做故障分析實(shí)驗(yàn)，說明故障一是在AB之間短路，故障二是在DE之連續(xù)路，故障三是在CD之間并接二極管IN4007，做上面的實(shí)驗(yàn)時不要加上故障〔把所有的鈕子開關(guān)撥到左側(cè)〕，故障不要同時加上。五、實(shí)驗(yàn)考前須知1.2.正確選用儀表量程并注意及時更換。3.恒壓源輸出以接上負(fù)載后為準(zhǔn)。六、預(yù)習(xí)思考題1.疊加原理中E1、E2分別單獨(dú)作用，在實(shí)驗(yàn)中應(yīng)如何操作？可否直接將不作用的電源〔E1或E2〕置零〔短接〕？2.實(shí)驗(yàn)電路中，假設(shè)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)所測實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，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)展計算并作結(jié)論。3.通過表6-2所測實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，你能得出什么樣的結(jié)論？4.本次實(shí)驗(yàn)的收獲與體會。實(shí)驗(yàn)七電壓源與電流源的等效變換一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.掌握電壓源與電流源外特性的測試方法。2.驗(yàn)證電壓源與電流源等效變換的條件。二、原理說明1.能向外電路輸送定值電壓的裝置被稱為電壓源。理想電壓源的阻為零，其輸出電壓值與流過它的電流的大小和方向無關(guān)，即不隨負(fù)載電流而變；流過它的電流是由定值電壓和外電路共同決定的。它的外特性即伏安特性U＝f(I)是一條平行于I軸的直線。而具有一定阻值的非理想電壓源，其端電壓不再如理想電壓源一樣總是恒定值了，而是隨負(fù)載電流的增加而有所下降。一個質(zhì)量高的直流穩(wěn)壓電源，具有很小的阻，故在一定的電流圍，可將它視為一個理想的電壓源。非理想電壓源的電路模型是由理想電壓源Us和阻Rs串聯(lián)構(gòu)成的，如圖7-1所示，其輸出電壓U＝Us—IRs圖7-1圖7-1電壓源的電路模型窮大，輸出電流不再是恒定值，而是隨負(fù)載端電壓的增加有所下降。一個質(zhì)量高的恒流源其阻值做得很大，在一定的電壓圍，可將它視為一個理想的電流源。非理想電流源的電路模型是由理想電流源Is和阻Rs并聯(lián)構(gòu)成的，如圖7-2所示，其輸出電流I=圖7-2電流源的電路模型3.一個實(shí)際的電源，就其外部特性而言，即可以看成是一個電壓源，又可以看成是一個電流源。假設(shè)視為電壓源，則可用一個理想的電壓源Us與一個電阻Ro相串聯(lián)的組合來表示；假設(shè)視為電流源，則可用一個理想電流源Is圖7-2電流源的電路模型與一電導(dǎo)go相并聯(lián)的給合來表示，假設(shè)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，即具有一樣的外特性。一個非理想電壓源與一個非理想電流源等效變換的條件為Is＝Us/Ro，go＝1/Ro或Us＝Is/go，Ro＝1/go三、實(shí)驗(yàn)設(shè)備序號名稱型號與規(guī)格數(shù)量備注1可調(diào)直流穩(wěn)壓電源0-30V1RTDG012可調(diào)直流恒流源0-500Ma1RTDG013直流數(shù)字電壓表1RTT014直流數(shù)字毫安表1RTT015萬用表MF-301自備6電阻器51Ω各1RTDG087可調(diào)電阻箱0-99999.9Ω1RTDG08四、實(shí)驗(yàn)容與步驟1.測定直流穩(wěn)壓電源〔理想〕與非理想電壓源的外特性(1)按圖7-1接線，令阻Rs=0，直流穩(wěn)壓電源Es作為理想電壓源，調(diào)Us=6V，改變負(fù)載電阻RL，令其阻值由大至小變化，將電壓表和電流表的讀數(shù)記入表7-1中。(2)按圖7-1接線，選51Ω電阻器作為阻Rs與直流穩(wěn)壓電源Es串聯(lián)接入電路，模擬一個實(shí)際的電壓源，調(diào)節(jié)負(fù)載電阻RL由大至小變化，讀取電壓表和電流表的數(shù)據(jù)，并記入表7-1中。表7-1電壓源的外特性負(fù)載阻RL〔Ω〕∞200015001000800500300200Rs=0U(v)I(Ma)Rs=51ΩU’(v)I’(mA)2.測定電流源的外特性按圖7-2接線，Is為直流恒流源，調(diào)節(jié)其輸出為5mA，令Rs分別為1KΩ和∞，調(diào)節(jié)可變電阻箱RL(從0至5000Ω)，測出這兩種情況下的電壓表和電流表的讀數(shù)，并記入表7-2中。表7-2電流源的外特性負(fù)載阻RL〔Ω〕0200400600800100020005000Rs=1KΩI’(mA)U’(v)Rs=∞I(mA)U(v)3.測定電源等效變換的條件按圖7-3線路接線，首先讀取7-3(a)線路兩表的讀數(shù)，然后調(diào)節(jié)7-3(b)線路中恒流源Is〔取R’s＝Rs〕，令兩表的讀數(shù)與7-3(a)時的數(shù)值相等，記錄Is之值，驗(yàn)證等效變換條件的正確性。圖7-3電源等效變換表7-3電源等效變換實(shí)際電壓源實(shí)際電流源Rs(Ω)RL(Ω)U(V)I(mA)Us(V)R’s(Ω)R’l(Ω)I’(mA)U’(V)Is(Ω)五、實(shí)驗(yàn)考前須知1.在測電壓源外特性時，不要忘記測空載時的電壓值，改變負(fù)載電阻時，不可使電壓源短路。2.在測電流源外特性時，不要忘記測短路時的電流值，改變負(fù)載電阻時，不可使電流源開路。3.換接線路時，必須關(guān)閉電源開關(guān)。4.直流儀表的接入應(yīng)注意極性與量程。六、預(yù)習(xí)思考題1.2.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(shí)驗(yàn)報告1.根據(jù)實(shí)驗(yàn)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。2.從實(shí)驗(yàn)結(jié)果，驗(yàn)證電源等效變換的條件。3.本次實(shí)驗(yàn)的收獲與體會。實(shí)驗(yàn)八戴維南定理和定理一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.驗(yàn)證戴維南定理和定理的正確性，加深對兩個定理的理解。2.掌握含源二端網(wǎng)絡(luò)等效參數(shù)的一般測量方法。3.驗(yàn)證最大功率傳遞定理。二、原理說明戴維南定理與定理在電路分析中是一對“對偶〞定理，用于復(fù)雜電路的化簡，特別是當(dāng)“外電路〞是一個變化的負(fù)載的情況。在電子技術(shù)中，常需在負(fù)載上獲得電源傳遞的最大功率。選擇適宜的負(fù)載，可以獲得最大的功率輸出。1.戴維南定理任何一個線性有源網(wǎng)絡(luò)，總可以用一個含有阻的等效電壓源來代替，此電壓源的電動勢Es等于該網(wǎng)絡(luò)的開路電壓Uoc，其等效阻Ro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。2.定理任何一個線性含源單口網(wǎng)絡(luò)，總可以用一個含有阻的等效電流源來代替，此電流源的電流Is等于該網(wǎng)絡(luò)的短路電流Isc，其等效阻Ro等于該網(wǎng)絡(luò)中所有獨(dú)立源均置零時的等效電阻。Uoc、Isc和Ro稱為有源二端網(wǎng)絡(luò)的等效參數(shù)。3.最大功率傳遞定理在線性含源單口網(wǎng)絡(luò)中，當(dāng)把負(fù)載RL以外的電路用等效電路(Es+Ro或Is∥Ro)取代時，假設(shè)使RL=Ro,則可變負(fù)載RL上恰巧可以獲得最大功率：PMA*=Isc2·RL/4=Uoc2/4RL…………〔1〕4.有源二端網(wǎng)絡(luò)等效參數(shù)的測量方法⑴開路電壓Uoc的測量方法①直接測量法直接測量法是在含源二端網(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，如圖8-1(a)所示。它適用于等效阻Ro較小，且電壓表的阻Rv>>Ro的情況下。②零示法在測量具有高阻(Ro>>Rv)含源二端網(wǎng)絡(luò)的開路電壓時，用電壓表進(jìn)展直接測量會造成較大的誤差，為了消除電壓表阻的影響，往往采用零示測量法，如圖8-1(b)所示。零示法測量原理是用一低阻的穩(wěn)壓電源與被測有源二端網(wǎng)絡(luò)進(jìn)展比擬，當(dāng)穩(wěn)壓電源的輸出電壓Es與有源二端網(wǎng)絡(luò)的開路電壓Uoc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。⑵短路電流Isc的測量方法①直接測量法：是將有源二端網(wǎng)絡(luò)的輸出端短路，用電流表直接測其短路電流Isc。此方法適用于阻值Ro較大的情況。假設(shè)二端網(wǎng)絡(luò)的阻值很低時，會使Isc很大，則不宜直接測其短路電流。②間接計算法：是在等效阻Ro的情況下，先測出開路電壓Uoc，再由Isc＝Uoc/Ro計算得出。⑶等效阻Ro的測量方法①直接測量法：將有源二端網(wǎng)絡(luò)電路中所有獨(dú)立源去掉，用萬用表的歐姆檔測量去掉外電路后的等效電阻Ro②加壓測流法：將含源網(wǎng)絡(luò)中所有獨(dú)立源去掉，在開路端加一個數(shù)值的獨(dú)立電壓源E，如圖8-2所示，并測出流過電壓源的電流I，則Ro＝E/I③開路、短路法：分別將有源二端網(wǎng)絡(luò)的輸出端開路和短路，根據(jù)測出的開路電壓和短路電流值進(jìn)展計算：Ro＝Uoc/Isc④伏安法：伏安法測等效阻的連接線路如圖8-3(a)所示，先測出有源二端網(wǎng)絡(luò)伏安特性如圖8-3(b)所示，再測出開路電壓Uoc及電流為額定值IN時的輸出端電壓值UN，根據(jù)外特性曲線中的幾何關(guān)系，則阻為Ro=tgφ=…………〔2〕⑤半電壓法⑥外電加阻法：先測出有源二端有網(wǎng)絡(luò)的開路電壓Uoc，然后在開路端接一個數(shù)值的電阻ｒ，并測出其端電壓Ur，則實(shí)際電壓源和電流源都具有一定的阻，不能與電源本身分開。所以在去掉電源時，其阻也去掉了，因此會給測量帶來誤差。三、實(shí)驗(yàn)設(shè)備序號名稱型號與規(guī)格數(shù)量備注1可調(diào)直流穩(wěn)壓電源0～30V1臺RTDG012可調(diào)直流恒流源0～500mA１RTDG013直流數(shù)字電壓表１RTT014直流數(shù)字毫安表１RTT015萬用表MF-30或其他１自備6可調(diào)電阻箱0～99999.9Ω１RTDG087電位器1KΩ１RTDG088戴維南定理實(shí)驗(yàn)電路板１RTDG02四、實(shí)驗(yàn)容與步驟被測有源二端網(wǎng)絡(luò)如圖8-4(a)和圖8-5(a)所示，用戶可根據(jù)自己使用的實(shí)驗(yàn)掛箱選擇其中之一。1.測有源二端網(wǎng)絡(luò)的等效參數(shù)⑴按圖8-4(a)線路，將有源二端網(wǎng)絡(luò)電路中所有獨(dú)立源去掉(Es用短路線代替，Is開路)，用萬用表的歐姆檔測量去掉外電路后的等效電阻Ro；然后用加壓測流法測出E和I，再由Ro＝E/I求出Ro。⑵用開路電壓、短路電流法測定戴維南等效電路和等效電路的UOC、ISC。按圖8-4(a)線路接入穩(wěn)壓電源Es和恒流源Is，測定Uoc和ISC，計算Ro之值。⑶用伏安法測等效阻Ro。在有源二端網(wǎng)絡(luò)輸出端接入負(fù)載電阻箱RL，測出額定電流IN＝15mA下的額定電壓UN，根據(jù)公式②計算等效阻Ro，數(shù)據(jù)記入表8-1中。圖8-5驗(yàn)證戴維南定理和定理表8-1測等效阻Ro直測法加壓測流法開路、短路法伏安法*外加電阻法Ro(Ω)E(V)I(mA)Ro(Ω)Uoc(V)Isc(mA)Ro(Ω)UN(mA)IN(mA)Ro(Ω)U’(V)R’(Ω)Ro(Ω)注：在圖8-5中E為9V。*⑷用外加電阻法測等效阻Ro。在有源二端網(wǎng)絡(luò)輸出AB端接入阻值R′＝510Ω的電阻，測量負(fù)載端電壓U′，數(shù)據(jù)記入表8-1中。**(5)使用圖8-5時E=9V。2.負(fù)載實(shí)驗(yàn)⑴測量有源二端網(wǎng)絡(luò)的外特性，在圖8-4(a)的AB端接入負(fù)載電阻箱RL，改變阻值，測出相應(yīng)的電壓和電流值，數(shù)據(jù)記入表8-2中。表8-2有源二端網(wǎng)絡(luò)的外特性RL(Ω)0∞U(V)I(mA)⑵驗(yàn)證戴維南定理：用一只1kΩ的電位器，將其阻值調(diào)整到等于按步驟“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8-4(b)所示(開關(guān)S投向1)，測其外特性，對戴氏定理進(jìn)展驗(yàn)證，數(shù)據(jù)記入表8-3中。表8-3戴維南等效電路的外特性RL(Ω)0∞U(V)I(mA)*⑶驗(yàn)證定理：將上一步驟用作等效電阻Ro的電位器(阻值不變)與直流恒流源Is并聯(lián)，恒流源的輸出調(diào)到步驟“1〞時所測得的短路電流Isc之值，如圖8-4(b)所示(開關(guān)S投向2)，測其外特性，對定理進(jìn)展驗(yàn)證，數(shù)據(jù)記入表8-4中。表8-4等效電路的外特性RL(Ω)0∞U(V)I(mA)五、實(shí)驗(yàn)考前須知1.測量電流時要注意電流表量程的選取，為使測量準(zhǔn)確，電壓表量程不應(yīng)頻繁更換。2.實(shí)驗(yàn)中，電源置零時不可將穩(wěn)壓源短接。3.用萬用表直接測Ro時，網(wǎng)絡(luò)的獨(dú)立源必須先去掉，以免損壞萬用表。4.改接線路時，要關(guān)掉電源。5.實(shí)驗(yàn)步驟中打*號的容可以根據(jù)情況選做。六、預(yù)習(xí)思考題1.在求戴維南等效電路時，測短路電流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)？請在實(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.總結(jié)測有源二端網(wǎng)絡(luò)開路電壓及等效阻的幾種方法，并比擬其優(yōu)缺點(diǎn)。七、實(shí)驗(yàn)報告1.根據(jù)步驟2和3，分別繪出曲線，驗(yàn)證戴維南定理和定理的正確性，并分析產(chǎn)生誤差的原因。2.根據(jù)實(shí)驗(yàn)步驟中各種方法測得的UOC與RO與預(yù)習(xí)時電路計算的結(jié)果作比擬，你能得出什么結(jié)論。3.歸納、總結(jié)實(shí)驗(yàn)結(jié)果。實(shí)驗(yàn)九信號發(fā)生器和示波器的使用一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.熟悉實(shí)驗(yàn)中所使用的函數(shù)信號發(fā)生器的布局，各按鍵開關(guān)的作用及其使用方法。2.學(xué)會使用示波器觀察各種電信號波形，定量測出正弦信號和脈沖信號的波形參數(shù)。3.初步掌握雙蹤示波器和函數(shù)信號發(fā)生器的使用。二、實(shí)驗(yàn)說明1.正弦交流信號和方波脈沖信號是常用的電鼓勵信號，由函數(shù)脈沖信號發(fā)生器提供。正弦信號的波形參數(shù)是幅值Um、周期T〔或頻率f〕和初相位；脈沖信號的波形參數(shù)是幅值Um、脈沖重復(fù)周期T及脈寬two本實(shí)驗(yàn)采用的智能函數(shù)信號發(fā)生器能提供頻率圍為1Hz～150kHz，幅值可在0～18V之間連續(xù)可調(diào)的上述信號。輸出的信號可由波形選擇按鍵來選取。可以輸出正弦波、三角波、鋸齒波、矩形波、四脈方列和八脈方列等，并由七位LED數(shù)碼管顯示信號的頻率。2.電子示波器是一種信號圖形測量儀器，可以定量測出各種電信號的波形參數(shù)，如波形的幅度、時間、相位關(guān)系或脈沖信號的前、后沿等，這是其他的測試儀器很難做到的。通用示波器有兩個輸入通道：一個是水平通道，可以輸入時間掃描信號*(t)；另一個是垂直通道，可以輸入外加信號y(t)。這兩個通道輸入的信號同時加在示波器的陰極射線示波管的控制電極上時，就會在熒光屏*-Y坐標(biāo)系中產(chǎn)生兩維變化波形y(t)～*(t)的合成圖形。雙蹤示波器有兩個垂直輸入通道YA和YB，可以同時輸入兩個被測信號uA(t)和uB(t)。其部是依靠一個電子開關(guān)，按一定的時間分割比例，輪流顯示兩個被測信號。這對應(yīng)于面板上“交替〞和“斷續(xù)〞開關(guān)位置。當(dāng)被測信號頻率較高時，應(yīng)將開關(guān)置于“交替〞位置；頻率較低時，應(yīng)將開關(guān)置于“斷續(xù)〞位置。所以，一臺雙蹤示波器可以同時觀察和測量兩個信號波形。從熒光屏的Y軸刻度尺并結(jié)合其量程分檔選擇開關(guān)〔Y輸入偏轉(zhuǎn)0.01V～5V/cm分十二檔，Y輸入微調(diào)置校準(zhǔn)位置〕、測試探頭衰減比例可以讀得電信號的幅值；從熒光屏的*軸刻度尺并結(jié)合其量程分檔選擇開關(guān)〔時間掃描速度1μs～5s/cm分二十五檔〕，可以讀得電信號的周期、脈寬、相位差等參數(shù)。為了完成對各種不同波形、不同要求的觀察和測量，示波器上還有一些其它的調(diào)節(jié)和控制旋鈕，希望在實(shí)驗(yàn)中自己動手加以摸索和掌握，并注意總結(jié)實(shí)用經(jīng)歷。表9-1列出的是WC4630型長余輝慢掃描雙蹤示波器的各控制旋鈕的作用位置，供實(shí)驗(yàn)時參考。表9-1雙蹤示波器的各控制旋鈕的作用位置Y軸控制作用位置*軸控制作用位置Y方式開關(guān)Y1、Y2、交替、斷續(xù)、Y1±Y2*方式開關(guān)+/-、/外、AC/DC、觸發(fā)/自動Y輸入耦合AC、⊥、DC*掃描時間1μs/cm～5s/cmY輸入偏轉(zhuǎn)0.01V～5V/cm時間微調(diào)連續(xù)改變掃描速度，校準(zhǔn)：直讀標(biāo)稱值Y輸入微調(diào)1～2.5倍，校準(zhǔn)～定量測量幅值同步電平調(diào)掃描同步電壓，使觀測波形穩(wěn)定Y軸移位↑、↓波形上下移動*軸移位←、→波形左右移動Y極性+、-*軸放大開關(guān)“拉出〞，掃描時間增大5倍三、實(shí)驗(yàn)設(shè)備序號名稱型號與規(guī)格數(shù)量備注雙蹤示波器1自備函數(shù)信號發(fā)生器1Hz-150kHz1自備晶體管毫伏表-1B型或其他1自備四、實(shí)驗(yàn)容與步驟1.雙蹤示波器的自檢將示波器的Y軸輸入插口YA或YB端，用同軸電纜接至雙蹤示波器面板局部的“標(biāo)準(zhǔn)信號〞輸出，然后開啟示波器電源，指示燈亮，稍后，協(xié)調(diào)地調(diào)節(jié)示波器面板上的“輝度〞、“聚焦〞、“輔助聚焦〞、“*軸位移〞、“Y軸位移〞等旋鈕，使在熒光屏的中心局部顯示出線條細(xì)而清晰、亮度適中的方波波形；通過選擇幅度和掃描速度靈敏度，并將它們的微調(diào)旋鈕旋至“校準(zhǔn)〞位置，從熒光屏上讀出該“標(biāo)準(zhǔn)信號〞的幅值與頻率，并與標(biāo)稱值〔0.5V，1kHz的信號〕作比擬，如相差較大，請指導(dǎo)教師給予校準(zhǔn)。2.正弦波信號的觀測(1)將示波器的幅度和掃描速度微調(diào)旋鈕旋至“校準(zhǔn)〞位置。(2)通過電纜線，將信號發(fā)生器的正弦波輸出口與示波器的YA或YB插座相連。(3)接通電源，調(diào)節(jié)信號源的頻率旋鈕，使輸出頻率分別為50Hz，1.5KHz和20KHz〔由頻率計讀出〕，輸出幅值分別為有效值0.1V，1V，3V〔由交流毫伏表讀得〕，調(diào)節(jié)示波器Y軸和*軸靈敏度至適宜的位置，并將其微調(diào)旋鈕旋至“校準(zhǔn)〞位置。從熒光屏上讀得幅值及周期，記入表9-2和表9-3中。表9-2正弦波信號頻率的測定頻率計讀數(shù)測量容50Hz1.5KHz20kHz示波器“t/cm〞位置一個周期所占格數(shù)n(cm)信號周期T(s)計算所得頻率f(Hz)表9-3正弦波信號幅值的測定頻率計讀數(shù)測量容50Hz1.5KHz20kHz示波器“t/cm〞位置波形峰峰值格數(shù)b(cm)峰值Um(v)計算所得有效值U(V)3.方波脈沖信號的測定(1)將信號發(fā)生器的波形選擇開關(guān)置“矩形波〞位置。(2)調(diào)節(jié)信號源的輸出幅度為3.0V〔用示波器測定〕，分別觀測100Hz，3kHz和30kHz方波信號的波形參數(shù)。(3)使信號頻率保持在3kHz，調(diào)節(jié)幅度和脈寬旋鈕，觀測波形參數(shù)的變化。(4)自擬數(shù)據(jù)表格。4.將方波信號和正弦信號同時分別加到示波器的Y1和Y2兩個輸入口，調(diào)節(jié)有關(guān)旋鈕，觀測兩路信號的波形〔定性地觀察，具體容自擬〕。五、實(shí)驗(yàn)考前須知1.示波器的輝度不要過亮。2.調(diào)節(jié)儀器旋鈕時，動作不要過猛。3.調(diào)節(jié)示波器時，要注意觸發(fā)開關(guān)和電平調(diào)節(jié)旋鈕的配合使用，以使顯示的波形穩(wěn)定。4.作定量測定時，“t/cm〞和“V/cm〞的微調(diào)旋鈕應(yīng)旋置“標(biāo)準(zhǔn)〞位置。5.為防止外界干擾，信號發(fā)生器的接地端與示波器的接地端要相連一致〔稱共地〕。六、預(yù)習(xí)思考題1.認(rèn)真閱讀示波器的使用說明，熟悉示波器面板上“t/cm〞和“V/cm〞的含義是什么"2.觀察本機(jī)“標(biāo)準(zhǔn)信號〞時，要在熒光屏上得到兩個周期的穩(wěn)定波形，而幅度要求為5cm，試問Y軸電壓靈敏度應(yīng)置于哪一檔位置？“t/cm〞又應(yīng)置于哪一檔位置？3.應(yīng)用雙蹤示波器觀察到如圖9-1所示的兩個波形，Y軸的“V/cm〞的指示為0.5V，“t/cm〞指示為20μS，試問這兩個波形信號的波形參數(shù)為多少？圖9-1圖9-2七、實(shí)驗(yàn)報告1.整理實(shí)驗(yàn)中顯示的各種波形，繪制有代表性的波形。2.總結(jié)實(shí)驗(yàn)中所用儀器的使用方法及觀測電信號的方法。3.如用示波器觀察正弦信號，假設(shè)熒光屏上出現(xiàn)圖9-2所示情況時，試說明測試系統(tǒng)中哪些旋鈕的位置不對？應(yīng)如何調(diào)節(jié)？4.心得體會及其它。實(shí)驗(yàn)十R、L、C元件的阻抗頻率特性一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.驗(yàn)證電阻，感抗、容抗與頻率的關(guān)系，測定R～f，*L～f與*c～f特性曲線。2.加深理解阻抗元件端電壓與電流間的相位關(guān)系。二、實(shí)驗(yàn)原理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)，如圖10-1所示。三種電路元件伏安關(guān)系的相量形式分別為：⑴純電阻元件R的伏安關(guān)系為阻抗Z=R上式說明電阻兩端的電壓與流過的電流同相位，阻值R與頻率無關(guān)，其阻抗頻率特性R～f是一條平行于f軸的直線。⑵純電感元件L的伏安關(guān)系為感抗ＸL＝2πfL上式說明電感兩端的電壓超前于電流一個90°的相位，感抗Ｘ隨頻率而變，其阻抗頻率特性*L～f是一條過原點(diǎn)的直線。電感對低頻電流呈現(xiàn)的感抗較小，而對高頻電流呈現(xiàn)的感抗較大，對直流電ｆ＝０，則感抗*L＝０，相當(dāng)于“短路〞。⑶純電容元件C的伏安關(guān)系為容抗Ｘc＝１/2πfC上式說明電容兩端的電壓落后于電流一個90°的相位，容抗Ｘc隨頻率而變，其阻抗頻率特性*c～f是一條曲線。電容對高頻電流呈現(xiàn)的容抗較小，而對低頻電流呈現(xiàn)的容抗較大，對直流電ｆ＝０，則容抗*c～∞，相當(dāng)于“斷路〞，即所謂“隔直、通交〞的作用。三種元件阻抗頻率特性的測量電路如圖10-2所示。圖10-2圖10-1圖10-2圖10-1圖中Ｒ、Ｌ、Ｃ為被測元件，r為電流取樣電阻。改變信號源頻率，分別測量每一元件兩端的電壓，而流過被測元件的電流Ｉ，則可由Ur/ｒ計算得到。2.用雙蹤示波器測量阻抗角元件的阻抗角〔即被測信號ｕ和ｉ的相位差φ〕隨輸入信號的頻率變化而改變，阻抗角的頻率特性曲線可以用雙蹤示波器來測量，如圖10-3所示。阻抗角〔即相位差φ〕的測量方法如下：⑴在“交替〞狀態(tài)下，先將兩個“Ｙ軸輸入方式〞開關(guān)置于“⊥〞位置，使之顯示兩條直線，調(diào)ＹＡ和ＹＢ移位，使二直線重合，再將兩個Ｙ軸輸入方式置于“AC〞或“DC〞位置，然后再進(jìn)展相位差的觀測。測量過程中兩個“Ｙ軸移位〞鈕不可再調(diào)動。⑵將被測信號ｕ和ｉ分別接到示波器ＹＡ和ＹＢ兩個輸入端上，調(diào)節(jié)示波器有關(guān)控制旋鈕，使熒光屏上出現(xiàn)兩個比例適當(dāng)而穩(wěn)定的波形，如圖10-3所示。⑶從熒光屏水平方向上數(shù)得一個周期所占的格數(shù)ｎ，相位差所占的格數(shù)ｍ，則實(shí)際的相位差φ〔阻抗角〕為φ＝m×圖10-3圖10-3三、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15Hz-150kHz1RTDG-12晶體管毫伏表1mV-300V1自備3雙蹤示波器1自備4被測電路元件R=1Kω,C=1μFL=15mH,r=100Ω1RTDG08RTDG04四、實(shí)驗(yàn)容與步驟1.測量R、L、C元件的阻抗頻率特性實(shí)驗(yàn)線路如圖10-2所示，取Ｒ＝1kΩ，L＝15mH，C＝1μF，r=100Ω⑴將函數(shù)信號發(fā)生器輸出的正弦信號作為鼓勵源接至實(shí)驗(yàn)電路的輸入端，并用晶體管毫伏表測量，使鼓勵電壓的有效值為US＝3V，并保持不變。⑵調(diào)信號源的輸出頻率從100Hz逐漸增至5kHz，并使開關(guān)分別接通R、L、C三個元件，用晶體管毫伏表分別測量UB、ＵＬ、Uc及相應(yīng)的Ur之值，并通過計算得到各頻率點(diǎn)時的R、*Ｌ與*c之值，記入表10-1中。表10-1元件的阻抗頻率特性頻率f(kHz)1002005001k2k3k4k5kRUr(mv)IR=Ur/r(mA)R=U/IR(kΩ)lUr(mV)IR=Ur/r(mA)*L=U/IL(kΩ)CUr(mV)Ic=Ur/r(mA)*c=U/Ic(kΩ)2.測量L、C元件的阻抗角頻率特性調(diào)信號發(fā)生器的輸出頻率，從0.1kHz～20kHz，用雙蹤示波器觀察元件在不同頻率下阻抗角的變化情況，測量信號一個周期所占格數(shù)n(cm)和電壓與電流的相位差所占格數(shù)m(cm)，計算阻抗角φ，數(shù)據(jù)記入表10-2中。表10-2L、C元件的阻抗角頻率特性元件f(kHz)0.1Ln(cm)m(cm)Φ(度)Cn(cm)m(cm)Φ(度)五、實(shí)驗(yàn)考前須知1.晶體管毫伏表屬于高阻抗電表,測量前必須先用測筆短接兩個測試端鈕，使指針逐漸回零后再進(jìn)展測量。2.測φ時，示波器的“V/cm〞和“t/cm〞的微調(diào)旋鈕應(yīng)旋置“校準(zhǔn)位置〞。六、預(yù)習(xí)思考題1.測量Ｒ、L、C元件的頻率特性時，如何測量流過被測元件的電流？為什么要與它們串聯(lián)一個小電阻？2.如何用示波器觀測阻抗角的頻率特性？3.在直流電路中，C和L的作用如何"七、實(shí)驗(yàn)報告1.根據(jù)兩表實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，在坐標(biāo)紙上分別繪制R、L、C三個元件的阻抗頻率特性曲線和L、C元件的阻抗角頻率特性曲線。2.根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，總結(jié)、歸納出本次實(shí)驗(yàn)的結(jié)論。實(shí)驗(yàn)十一交流電路等效參數(shù)的測量一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.學(xué)習(xí)用交流電壓表、交流電流表和功率表測量交流電路的等效參數(shù)2.熟練掌握功率表的接法和使用方法二、原理說明1.三表法測電路元件的參數(shù)正弦交流鼓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，如圖11-1所示，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)的根本方法。根據(jù)交流電的歐姆定律，可以有阻抗的模│Z│＝Ｕ／Ｉ電路的功率因數(shù)cosφ＝Ｐ／UI等效電阻R＝Ｐ／I2＝│Z│cosφ等效電抗*＝│Z│sinφ圖11-1對于感性元件*＝*L＝2πfL圖11-1對于容性元件*＝*c＝１／2πfC2.三表法測交流電路的等效參數(shù)如果被測對象不是一個單一元件，而是一個無源二端網(wǎng)絡(luò)，也可以用三表法測出Ｕ、Ｉ、Ｐ后，由上述公式計算出Ｒ和Ｘ，但無法判定出電路的性質(zhì)〔即阻抗性質(zhì)〕。3.阻抗性質(zhì)的判別方法阻抗性質(zhì)的判別可以在被測電路元件兩端并聯(lián)或串聯(lián)電容來實(shí)現(xiàn)。(1)并聯(lián)電容判別法在被測電路Z兩端并聯(lián)可變?nèi)萘康脑囼?yàn)電容C′，如圖11-2(a)所示，(b)圖是(a)的等效電路，圖中G、B為待測阻抗Z的等效電導(dǎo)和電納，B′＝ωC′為并聯(lián)電容C′的電納。根據(jù)串接在電路中電流表示數(shù)的變化，可判定被測阻抗的性質(zhì)。圖11-3圖11-2圖11-3圖11-2設(shè)并聯(lián)電路中B＋B′＝B″，在端電壓Ｕ不變的條件下：①假設(shè)B′增大，B″也增大，電路中總電流I將單調(diào)地上升，故可判斷B為容性元件；②假設(shè)B′增大，B″先減小后再增大，總電流I也是先減小后上升，如圖11-3所示，則可判斷B為感性元件。由上分析可見，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，B′＜│2B│才有判定為感性的意義。B′＞│2B│時，電流將單調(diào)上升，與B為容性時的情況一樣，并不能說明電路是感性的。因此判斷電路性質(zhì)的可靠條件為C′＜│2B│／ω(2)串聯(lián)電容判別法在被測元件電路中串聯(lián)一個適當(dāng)容量的試驗(yàn)電容C′，在電源電壓不變的情況下，根據(jù)被測阻抗的端電壓的變化，可以判斷電路阻抗的性質(zhì)。假設(shè)串聯(lián)電容后被測阻抗的端電壓單調(diào)下降，則判為容性；假設(shè)端電壓先上升后下降，則被測阻抗為感性，判定條件為C′＞１／ω│2*│式中*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。⑶相位關(guān)系測量法判斷待測元件的性質(zhì)，還可以利用單相相位表測量電路中電流、電壓間的相位關(guān)系進(jìn)展判斷，假設(shè)電流超前于電壓，則電路為容性；電流滯后于電壓，則電路為感性。4.功率表的使用一般單相功率表〔又稱為瓦特表〕是一種動圈式儀表，它有兩個測量線圈，一個是有兩個量限的電流線圈，測量時應(yīng)與負(fù)載串聯(lián)；另一個是有三個量限的電壓線圈，測量時應(yīng)與負(fù)載并聯(lián)。表的指為了不使功率針反向偏轉(zhuǎn)，在電流線圈和電壓線圈的一個端鈕上都標(biāo)有“*〞標(biāo)記。正確的連接方法是：必須將標(biāo)有“*〞標(biāo)記的兩個端鈕接在電源的同一端，電流線圈的另一端接至負(fù)載端，電壓線圈的另一端則接至負(fù)載的另一端。圖11-4是功率表在電路中的連接線路和測試端鈕的外部連接示意圖。圖11-4圖11-4三、實(shí)驗(yàn)設(shè)備序號名稱型號與規(guī)格數(shù)量備注單相交流電源0～220V1控制屏交流電壓表0～300V1RTT03-1交流電流表0～5A1RTT03-1單相功率表D34-W或其它1RTT04自耦調(diào)壓器1控制屏電感線圈30W日光燈配用鎮(zhèn)流器1RTDG08電容器4.7μ/400V1RTDG08白熾燈10W/220V3RTDG07四、實(shí)驗(yàn)容與步驟測試線路如圖11-5所示，電源電壓取自實(shí)驗(yàn)裝置配電屏上的可調(diào)電壓輸出端，并經(jīng)指導(dǎo)教師檢查后，方可接通市電電源。1.測量單一元件的等效參數(shù)⑴分別將10W白熾燈(R)和4.7μF電容器(C)接入電路，用交流電壓表監(jiān)測將電源電壓調(diào)到220伏，讀出電流表和功率表的讀數(shù)，數(shù)據(jù)記入表14-1中。圖11-5圖11-5⑵將調(diào)壓器調(diào)回到零，斷開電源；⑶將30W日光燈鎮(zhèn)流器(L)接入電路，將電源電壓從零調(diào)到電流表的示數(shù)為額定電流0.4A時為止。⑷讀出電壓表和功率表的讀數(shù)，數(shù)據(jù)記入表11-1中。表11-1測量單一元件的等效參數(shù)被測阻抗測量值計算電路等效參數(shù)U(v)I(A)P(W)Cos(Ф)Z(Ω)sinФR(Ω)L(mH)C(μF)10W白熾燈//電容器C//電感線圈L0.4A/LC串聯(lián)0.4ALC并聯(lián)2.測量L、C串聯(lián)與并聯(lián)后的等效參數(shù)分別將元件L、C串聯(lián)和并聯(lián)后接入電路，在電感支路中串入電流表，調(diào)節(jié)輸入電壓時使IＬ＝0.4A，并將電壓表和功率表的讀數(shù)記入表11-1中。3.測量電路的阻抗性質(zhì)在L、C串聯(lián)和并聯(lián)電路中，保持輸入電壓不變，并接不同數(shù)值的試驗(yàn)電容，測量電路中總電流的數(shù)值，根據(jù)電流的變化情況來判別LC串聯(lián)和并聯(lián)后阻抗的性質(zhì)。數(shù)據(jù)記入表11-2中。表11-2測量電路的阻抗性質(zhì)測量電路并聯(lián)電容電路電流01μF2.2μF3.2μF4.7μF5.7μF6.9μF電路性質(zhì)LC串聯(lián)I〔A〕LC并聯(lián)I’A五、實(shí)驗(yàn)考前須知1.本實(shí)驗(yàn)直接用市電220V交流電源供電，實(shí)驗(yàn)中要特別注意人身平安，必須嚴(yán)格遵守平安用電操作規(guī)程，不可用手直接觸摸通電線路的裸露局部，以免觸電。2.自耦調(diào)壓器在接通電源前，應(yīng)將其手柄置在零位上，輸出電壓從零開場逐漸升高。每次改接實(shí)驗(yàn)線路或?qū)嶒?yàn)完畢，都必須先將其旋柄慢慢調(diào)回零位，再斷電源。3.功率表要正確接入電路，并且要有電壓表和電流表監(jiān)測，使兩表的讀數(shù)不超過功率表電壓和電流的量限。4.在測量有電感線圈L的支路中，要用電流表監(jiān)測電感支路中的電流不得超過0.4A。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*c′〔串聯(lián)容抗〕的變化關(guān)系作性分析，證明串聯(lián)試驗(yàn)時，C′滿足1/ωC′＜│2*│七、實(shí)驗(yàn)報告1.根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，完成各項(xiàng)數(shù)據(jù)表格的計算。2.答復(fù)預(yù)習(xí)思考題中的問題。3.總結(jié)功率表與自耦調(diào)壓器的使用方法。4.心得體會及其他。實(shí)驗(yàn)十二單相交流電路及功率因數(shù)的提高一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.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.了解日光燈電路的特點(diǎn)，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1.交流電路中電壓、電流相量之間的關(guān)系在單相正弦交流電路中，各支路電流和回路中各元件兩端的電壓滿足相量形式的基爾霍夫定律，即ΣI＝0和ΣU＝0圖12-1所示的RC串聯(lián)電路，在正弦穩(wěn)態(tài)信號U的鼓勵下，電阻上的端電壓與電路中的電流同相位，當(dāng)R的阻值改變時，和的大小會隨之改變，但相位差總是保持90°，的相量軌跡是一個半圓，電壓、與三者之間形成一個直角三角形。即=+相位角φ＝acrtg(Uc/UR)改變電阻R時，可改變φ角的大小，故RC串聯(lián)電路具有移相的作用。圖12-1圖12-12.交流電路的功率因數(shù)交流電路的功率因數(shù)定義為有功功率與視在功率之比，即cosφ＝P/S其中φ為電路的總電壓與總電流之間的相位差。交流電路的負(fù)載多為感性〔如日光燈、電動機(jī)、變壓器等〕，電感與外界交換能量本身需要一定的無功功率，因此功率因數(shù)比擬低(cosφ＜0.5)。從供電方面來看，在同一電壓下輸送給負(fù)載一定的有功功率時，所需電流就較大；假設(shè)將功率因數(shù)提高(如cosφ＝1)，所需電流就可小些。這樣即可提高供電設(shè)備的利用率，又可減少線路的能量損失。所以，功率因數(shù)的大小關(guān)系到電源