电路实验课件.pptx

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1、一、实验目的,1、学习直流/交流电流表、电压表、万用表、直流稳压电源和调压器的使用方法2、学习电流、电压测量值的读取、记录方法及测量技术的基本概念,二、实验原理,1、电流、电压表基本工作原理 1）分类：指针式、数字式 2）基本构成：测量机构（指针式）微安表头（直流电流指针偏转角）按原理分三类：磁电、电磁、电动系（数字式）直流数字电压基本表 2、电流/电压表使用、测量值读取与记录 1）电压表并在测量电路两端；电流表串在被测电路中 2）量程选取：测量值小于并接近于量限 3）测量值读取：数字表：直读极性、小数点、单位 指针式：表 单极性、读值方法 方值=分格常数*分格数（分格内估值）=,3、仪表内阻

2、 1）电流表 2）电流表内阻测量 K断，调Is使（A）满刻度；K合，调R，使IA=IS，则RA=R 3）电压表内阻测量 K合调US使（V）满刻度；K断，调R使U=Us，则Rv=R。,三、实验任务1、测量直流电压 用数字式和指针式表分别测量直流稳压电源输出电压,2、测量直流电流，数据表格参考1-2，按上表格式自行画出。3、测量交流电压 用两种表分别测量调压器U相，给定值下的UV线电压值，U相电压分别为：50、100、150V，数据表格参考1-3，按1-1表格格式自行画出。4、测量直流电流 用指针式表测量U相电压为110V时，负载为1、2、3只灯泡时的直流电压值，参考表1-4，按1-1表格格式自行

3、画出数据表格。5、测量电流表内阻 测量自备数字式电流表20mA量程内阻，Is取18mA，可变电阻用电阻箱。,RL=100、250、400、800,四、预习要求 1、自学实验教材1-2，1-3，1-5，1-6 2、画出各项实验任务的测量电路和数据表格,实验二 电阻元件的伏安特性测试,实验目的1、学习线性、非线性电阻元件伏安特性测试方法。2、学习实验数据表格拟制、实验曲线绘制方法。,实验原理要点,1、电阻元件伏安特性1）电阻元件的特性一般用伏安特性表示：U=f（I）或I=f（U）2）线性电阻：它的I=f（U）为过原点的一条直线，即其阻值不随加在两端电压和流过他的电流而改变3）非线性电阻：它的I=f

4、（U）是一条曲线，即其阻值随电压和电流变化。4）白炽灯的电阻随i而变化，即iR，但不是线性变化。5）普通二极管的电阻随其端电压的大小和极性不同而改变。6）稳压管的电阻随其端电压的大小和极性不同而变化。,2、伏安特性曲线的绘制方法（实验教材1-8）1）一般用直角坐标系 横轴：自变量 纵轴：因变量 2）要适当的线性分度，即将i=f（u）关系表示准确、清楚 3）曲线应光滑,实验任务,1、线性电阻伏安特性:I=f（u）R标=100 2、测量白炽灯的I=f（u）U的取值点：0.1、0.5、1、2、3、4、5、6V 自行画出数据表格,3、测量二极管（IN4007）的I=f（u）（IN4007的I正max=

5、100mA，UBR700V）1）正向压降最大值1V；00.4V，I正很小0，取值点可少；0.4V0.8V,I=f(U)近似指数关系，取值点应多。U的取值点：0、0.2、0.4、0.45、0.5.0.75，自行画出表格 2）反向特性测试 I反很小0，U的取值点：0、-5、-10.-30V 自行画表格 4、测量稳压管（2CW51）的I=f（U）（UZ：2.53.5V，I稳=10mA I稳max=71mA）1）正向特性 测量方法与U的取值点与二极管相同，表格自拟 2）反向特性 设定量选取方法：当时，U作为设定量；当时，I作为设定量,5、（选作）电表内阻对伏安特性测量准确性的影响 改变图22电表接入位

6、置，将电压表置电流表左侧：测量二极管的正向特性，自行画出测量电路图与数据表格,预习要求1、自学实验教材1-82、画出各实验任务的测量电路和数据表格。,实验三 示波器基本使用与正弦量的测量,实验目的1、学习示波器显示波形的基本原理、面板主要开关、旋钮的使用方法2、学习直流电压、正弦信号峰值、峰峰值、周期等示波器测量方法,实验原理要点 1、示波器的基本组成 1）示波器的基本主要框图,2）示波器的基本结构 各组成部分作用：灯丝F给阴极加热阴极K发射电子栅极G控制电子通过的数量阴极A1、A2、A3使电子加速聚焦成极细的电子射线偏转板X、Y使电子射线偏转电子射线撞击荧光屏发光显示波形。,2、显示信号波形

7、的基本原理 1）垂直(y轴)放大器对被测信号电压进行调整，使显示波形的幅度适当。2）扫描信号发生器对产生一个随时间线性变化的电压信号（锯齿波）；产生的时间由被测信号（或外加信号）触发、锯齿波的周期Tx与被测信号周期Ty的关系为Tx=Kty；水平放大器对锯齿波幅度进行调整使扫描线的长度适当。如图K=1时，Tx=Ty，Ux的幅度使扫描线长度为10格。,3、示波器基本使用方法 主要开关旋钮 垂直衰减开关 Volts/DIV及微调校正位置 扫描时间开关 TIME/DIV及微调校正位置 触发电平,三、实验任务 1、测量正弦信号周期 测试要求：测Ui=1V（用毫伏表测），f=1、10、100KHZ正弦信号

8、周期 测试要点：周期T用相邻特征点间时间间隔测量、特征点有两个过零点和峰值点。过零点确定办法：设置零线位置（耦合开关GND）测量时耦合开关AC或DC，波形与零线的交点为过零点，将此点移至坐标格的竖线上以便于测量T值。微调校正，显示周期数12个。,2、测量正弦信号峰峰值电压 测试要求：fi=1KHZ，Ui（有效值）=0.5、1、2V，用CH2侧其Upp。测试要点：微调校正，波形高度4格。表3-2略3、测量直流电压值 要求：用CH1测稳压源输出的+5V、+12V、-6V、-10V电压值。要点：Y微调校正，设置零线位置。（同1）测试时耦合开关DC，V/格的选择应使扫描线跳离0V线的高度尽量大。表3-

9、3略,实验四 独立电源及受控源外特性测量,实验目的 1、进一步理解受控源的物理概念及两种独立电源的特点。2、学习电源内阻（内电导）的测量方法。3、进一步学习实验数据表格及曲线绘制方法。,实验原理要点 1、独立电压源 1）理想电压源：向负载提供的电压与供出的电流i无关，其伏安特性是平行与i轴的直线。2）实际电压源：向负载提供的电压不是恒定的，随着供出电流的增大略有下降，其伏安特性是过（0、Us）点，与理想特性夹角为=arctgRs的斜直线，它的电路模型,2、理想电流源 1）理想电流源：向负载提供的电流与其端电压无关，其伏安特性是平行于U轴的直线。2）实际电流源：向负载提供的电流不是恒定的，随着端

10、电压的上升略有下降，它的电路模型如图，其伏安特性是过（Is，0）点与理想特性夹角为=arctgGs的斜直线。,3、受控源 受控源的输出电压或电流受另一支路的电压或电流控制，他们之间存在着某种函数关系。这里讲的受控源是线性的，即受控源输出电压或电流与控制支路的电压或电流成正比，其比例系数称为控制函数。它是一个四端元件，输入端口为控制量，输出端口为输出量。有四种模型：1）电压控制电压源VCVS 控制系数=U2/U1(称为电压传输系数）,2）电压控制电流源 3）电流控制电压源4）电流控制电流源,实验任务1、实际电压源伏安特性测试 改变Rl，测U=f（I），测试表格 表4-12、实际电流源伏安特性测试

11、 改变RL，测U=f（I），RL取值点900，800，700100表格自拟,3、电压控制电流源VCCS外特性测试1）传输特性测试 改变U1测I2=f（U1），测试表格：表4-22）负载特性测试 保持U1=1.5V，改变RL，测I2=f（U2），RL取值0.5K、1K、2K、3K、4K、5K，表格自拟。,4、电流源控制电压源CCVS外特性测试1）传输特性测试 改变I1，测U2=f（I1），表4-32）负载特性测试 保持I1=5mA，改变RL，测U2=f（I2），RL取值18K，间隔1K，自画表格。预习要求：1、2 实验报告要求：1、2、3,实验五 叠加定理验证和线性有源一端口网络等效参数测定,实

12、验目的1、加深对叠加定理及使用范围、戴维南定理和诺顿定理的理解2、学习线性有源一端口网络等效参数测量方法。3、学习自拟实验步骤。,二、实验原理要点 1、叠加定理 在任何由独立源、线性受控源及线性元件组成的电路中，每一支路的响应（电压或电流）都可以等效为每一个独立电源单独作用时，在该支路产生响应的叠加。每个独立源单独作用是指除该电源外的其他电源置零。（电压源短路，电流源开路）若电路中存在实际电源，则其内阻或内电导应保留在电路中。对于含有线性受控源的电路，应用叠加定理进行分电路计算时，受控源应保留在各分电路中。叠加定理仅适用于线性电路。2、线性含源一端口网络（1）线性含源一端口网络 在任一线性网络

13、中，若只关心某一之路的电压和电流，则电路的其余部分可以看成是一个含源一端口网络。（2）戴维宁定理(诺顿定理)任何一个含源一端口网络对外电路而言可以用一个电压源（电流源）和一个电阻串联（并联）来代替，该电压源（电流源）等于一端口网络端口处开路电压Uoc（短路电流Isc），该电阻等于一端口网络所有独立源置零时的等效电阻Req。,实验任务,1、叠加定理验证 步骤：1、调Us1=12V，Us2=6V，断电，接入电路。（直流电压表测）2、Us1单独作用（KUs1，K2短路），测I1、I2、I3、Ube。3、Us2单独作用（KUs2，K1短路），测I1、I2、I3、Ube。4、Us1、Us2共同作用（K1

14、Us1，K2Us2），测I1、I2、I3、Ube。数据表格自拟5-1 2、叠加定理适用性研究 将R5换成D（用K3），重复1各项测试步骤与数据，表格自拟。,3、有源一端口网络外特性U=f（I）测试 有源一端口网络的端口为A、B，RL为可调负载，改变RL测量该网络UI的关系，即U=f（I）特性。RL取值为1000、900、800.100.参照表5-1自行画出数据表格。注意：电压表应接在电流表左侧（a、b）。,4、有源一端口网络（A、B）等效电阻Req测量1）开路电压、短路电流法 测量开路电压Uoc：取下RL，KRL端，测量UAB值即为Uoc。测量短路电流Isc：KRL端。测量I值，即为Isc。2

15、）Req=电压减半法 与测量U=f（I）方法相同，调节RL值，使UAB=1/2Uoc，此时的RL值即为Req23）欧姆表法 将一端口网络（AB）化为无源网络。（Isc开路、Us短路）用万用表测量AB间的电阻即为Req。4）加压求流法 将一端口网络化为无源网络后，在ab端加一10V电压（取下RL，KRL端）测量I，则Req=,5、测量戴维宁等效电路 测量方法与数据记录表格同3，自画（Req用1K电位器）6、（选作）诺顿等效电路U=f（I）自行画出测量电路和数据表格。作业：实验四 报告要求 13 实验五 预习要求13,实验六 电路元件特性的示波器测量,一、实验目的1、学习示波器双踪显示和XY方式的

16、使用方法2、学习示波器测量相位差和电路元件特性的方法,二、实验原理要点及任务 1、测量RC移相器的相移 即的相位角滞后于，其相位差=c-s，实验时的频率 fs=1KHZ，Uspp=4V。,1）直接法测量（用示波器YT方式的双踪）方法：工作于双踪方式按下“ALT”UsCH1，UcCH2 设置CH1、2的零线并重合 Us、Uc显示的幅度尽量大 测=时间/格*格数=2）椭圆截距法(用示波器的X、Y方式)方法：按下“XY”开关 确定Y=0扫描线位置 使显示椭圆尽量大 测2a、2b的格数=arcsin,2、电容库伏特性测量 q=CUc ic=c q（t）=+q(0)=0 1)测试条件：Us：Uspp=2

17、0V,fs=100HZ 2)r、R、C应满足的条件（自行复算）r（ic的取样电阻）RC 要求：描绘q（t）Uc（t）曲线 曲线应进行标度（q（t）-标电压；Uc（t）-标电压）注意：垂直微调,3、电感韦安特性测量 1)测试条件：2）r、R、C应满足的条件（自行修复）3）要求：描绘曲线,实验七 一阶电路的响应,实验目的 1、学习用示波器观察一阶电路过渡过程，测量时间常数的方法。2、掌握微分、积分电路基本概念，研究一阶电路响应的规律和特点。3、进一步学习示波器的使用方法。4、自拟实验步骤，学习描绘观察到的信号波形。,二、实验原理要点及实验任务 1、方波激励下的零状态和零输入响应 1）零输入响应表达

18、式 零状态响应：2）电路应满足的条件：RCT/2 3）实验条件：Us=3V，fs=1KHZ，R=10K，C=6800pF 4）测试要求：用示波器双踪观察并描绘12个周期Uc、Us的波形 用观察到的Uc波形测量时间常数 充=放=（=时间/格*格数=）,充,放,2、方波激励下的全响应1）电路应满足的条件：RCT/22）全响应表达式 全响应两个初态值 表达式：上升沿到来时，设t=0,响应为：（1）当 时，（2）下降沿到来时，设t=0,响应为：（3）当 时，（4）将（3），（4）是联立可得，,3）实验条件：Us=3V，fs=1KHZ，R=10K，c=0.1F4）测试条件：用双踪观察并描绘Us、Uc波形

19、 用观察到的Uc波形，测U1、U2的直流电平值（耦合方式DC，确定0V线位置）U1（U2）=格数*电压/格=,3、积分电路1）表达式2）电路应满足的条件：RCT/2，U33）实验条件：R=10K C=0.1UF（R1/WC）=10KHZ=10V4)测试要求：用双踪观察并描绘U、U波形，测量U幅值,4、微分电路1）表达式：2）电路应满足的条件：RC(1/WCR)3）实验条件：R=1K，C=0.01F，fs=1KHZ，Us=10V4）测试要求：观察并描绘Us、U波形 测量U的底部宽度t，Um的变化，当R=1M时，此电路是否还是微分电路。使R分别为100、10K、1M时，观察并记录U波形的t、Um的

20、变化。当R=1M时，此电路是否还是微分电路。,实验八 用三表法测量交流电路的参数,一、实验目的1、学习用交流电压/电流表、功率表测量交流等效参数的方法2、学习功率表的使用方法,二、实验原理要点及实验任务1、用三表发测量电阻（25W灯泡）、电容（4.7F）、电感（30W镇流器）及电容、电感串、并联的等效参数1）实验电路（实验教材p137 图5.4（b）2）三表法测量交流等效参数原理要点 用三表测量流过被测量元件或二端网络的电流I，端电压U和消耗的功率P后，再通过计算就可以得到他们的交流等效参数，及等效参数为间接测量。计算表达式：测量值 U、I、P 阻抗的模=U/I 功率因素cos=（P=UIco

21、s）等效电阻R=等效电抗X=等效电感L=（x0）等效电容c=（x0）3)测量条件：R为25W/220V灯泡，L为（L+r）30W镇流器，C=4.7F，U=130V,4）测量步骤及数据表格,2、用并联电容法判断负载阻抗性质 实验七 报告要求13 实验八 预习要求,实验九 日光灯电路与功率因素的提高,一、实验目的1、了解提高功率因素在工程上的意义、掌握功率提高的方法2、了解日光灯电路的工作原理及接线方法,二、实验原理要点及任务1、观察日光灯启辉过程1）日光灯电路2）启辉过程 电源（220V）接通氖气电离放电产生热两电极通灯丝热出射电子辉光管极间电压为零，断开镇流器产生感应电动势（220V）水银蒸汽

22、游离放电荧光灯发出可见光3）正常发光 启辉器断开，镇流器与日光灯串联、灯管端电压较低（50V110V）能使蒸汽游离放电且启辉器断。4）镇流器的作用：启辉 限制电流5）基本日光灯为感性，低,2、日光灯电路提高功率因素测量1）用并联电容提高电路的功率因素 并联电容的容性无功电流可补偿感性负载的感性无功电流，从而可使供电电流I的无功分量降低，即cos提高，使负载有功功率不变的情况下，减小供电线路的电流，提高线路的传输效率。(表格见下页）,2）补偿的三种情况（1）负补偿 cos0 阻抗为电容性 日光灯电路并联电容的相量图 工程上一般采用欠补偿，使=0.850.9。,3）测试步骤及要求（1）c=0情况：

23、启辉后使U=220V，测第一行数据。注意：测U、U、U用一只电压表。为使换接方便，电压表两根连线应在最上层，换接时应将两根线都取下时再换接。（2）c0情况 依次接入C1、C2、C3，测第2、3、4行数据，方法同上。注意：每次换接C，需使U回零。C接入后，使U启辉 U=220V测量 实验八 报告要求1、2 实验九 预习要求1,实验十 三相交流电路电压、电流和功率的测量,一、实验目的1、研究三相交流电路做星形、三角形连接时在负载对称与不对称情况下相、线电压、电流的关系。2、学习三相四线制、三相三线制有功功率的测量方法。,二、实验原理要点及任务 1、负载星形连接有中线（三相四线制）电压、电流、有功功

24、率的测量 1）实验电路,2）数据表格,3）原理要点 当负载对称时，线电压（相电压）有中线时，线（相）电流对称，无中线时，线（相）电流对称，当负载不对称有中线时，（）当负载不对称无中线时，N与N不重合，发生中性点N位移。三相功率测量 有中线即三相四线制用三瓦计法。无中线即三相三线制用二瓦计法。（代数和）,4)测试要求（1）条件：线电压为220V，用Uab=220V作测试条件（2）步骤：以有中线为例 功率表先接入A相Uab由0220V测Ubc、Uca测Uan、Ubn、Ucn，Ia、Ib、Ic、Pa调压器回零，功率表接入B相，再使Uab=220V，测Pb先对称后不对称调压器回零，功率表接入C相，再使

25、Uab=220V，测Pc调压器回零。电流表接至NN间，测In。5）无中线测试要求（1）条件：Uab=220V（2）步骤自拟：注意功率表先接入AC相，再接入BC相,3、负载三角形连接（三相三线制）电压、电流、功率测量2）表格,3）原理要点 线电压=相电压 当负载对称时，对称（），对称（）且当负载不对称时，、不对称，。,4）测试要求（1）条件：线相电压为130V，以Uab=130V为测试条件（2）步骤提示：功率表先接入AC相Uab=130（测Ubc、Uca）测Iab、Ibc、Ica、P1Uab=0后功率表换至BC相，Xb，Yc，Za，再使Uab=130V，测Ubc、Ua、Ia、Ib、Ic、P2。（

26、先对称后不对称）实验九 报告要求13 实验十 预习要求1、2、3（回答实验教材5-6实验思考题（2）,实验十一 串联谐振电路研究,实验目的1、观察串联电路的谐振现象，加深对谐振条件和特点的理解。2、学习用逐点法测量串联电路的幅频特性曲线。3、进一步掌握示波器、低频信号发生器及交流毫伏表的使用。,二、实验原理要点及任务1、测量RLC串联电路的谐振频率f和品质因素Q 1）实验电路 激励源Us=Usin（)输入端阻抗 Z=R+j（）=当（f=f）时，Z=R（）称为谐振频率（固有频率）电路谐振时，U=U=QU，Q称为电路的品质因素。Q=，Z=R最小,电流I最大。,3）测试要求 表格 测试方法 测:用示

27、波器双踪观察Us、UR波形。使f由低缓慢增大至UR最大（示波器及毫伏表的显示）。此时的f:（R=200，1K）测 UL、UR，需使C或L一端接地。,2、测量RLC串联电路的幅频特性曲线1）实验电路同上2）原理要点：特性曲线幅值下降至 时的两个相对角频率、之间宽度为相对通频带B，B=3)步骤与方法 f的取值以 为中心，向两侧各取6个点。测量每个点的 时必须保持Us=2V。在同一f值下分别测R=200、1K的UR值。并用示波器观察UR波形。,4）测试表格,实验十二 阻容移相器分析与设计,实验目的1、加深对正弦电路基本概念的理解，进一步掌握相位差的测量方法。2、学习应用倒退法分析交流梯形电路RC移相

28、器的设计方法。,二、实验原理要点及任务 1）实验任务：三级阻容移相器分析与测试要求：分析并用示波器双踪测试 与、的相位差及用交流毫 伏表测量Ua、Ub、Uc的有效值。,2）原理要点（1）一级阻容移相器=滞后于，幅值小于 梯形电路倒退分析法 梯形电路分析计算从高电源最远一端开始，将响应处换为激励逐级倒退至电源处，最后用齐性定理进行修正。设（求）（倒退法）计算（给定值4V）=K 则(齐性定理)【计算时注意：，相量加减时，应用其代数形式。相量乘除时，应用其指数形式（极坐标形式）】,（3）测试方法提示 用示波器CH1通道观察 并作基准（即作为触发源），用CH2依次观察、。用过零点间隔测量两信号的相位差。（方法：两通道零伏线定位AC方式过零点定位测两信号过零点间时间）,