电路实验课件ppt.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 1

2、）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 被测电压（V）稳压源示值 1.5 6121824数字式表 量程 测量值指针式表 量程 分格常数 (V/分格)分格数 测量值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

3、。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 实验目的实验目的1、学习线性、非线性电阻元件伏安特性测试、学习线性、非线性电阻元件伏安特性测试方法。方法。2、学习实验数据表格拟制、实验曲线绘制方、学习实验数据表格拟制、实验曲线绘制

4、方法。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 2）线性电阻）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 3）非线性电阻）非线性电阻：它的I=f（U）是一条曲线，即其阻值随电压和电流变化。4 4）白炽灯）白炽灯的电阻随i而变化，即iR，但不是线性变化。5 5）普通二极管）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 6）稳压管）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 1）一般用直角坐标系）一般用直角坐标系 横轴：自变量横

5、轴：自变量 纵轴：因变量纵轴：因变量 2 2）要适当的线性分度，即将）要适当的线性分度，即将i=fi=f（u u）关系表示准确、清楚）关系表示准确、清楚 3 3）曲线应光滑）曲线应光滑实验任务 1 1、线性电阻伏安特性、线性电阻伏安特性:I=f（u）R标=100 2 2、测量白炽灯的、测量白炽灯的I=fI=f（u u）U的取值点：0.1、0.5、1、2、3、4、5、6V 自行画出数据表格U（V）0 2 4 6 8 10 12I（mA）3 3、测量二极管（、测量二极管（IN4007IN4007）的）的I=fI=f（u u）（IN4007的I正max=100mA，UBR700V）1）正向压降最大值

6、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 4、测量稳压管（、测量稳压管（2CW512CW51）的）的I=fI=f（U 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 U（V）0 -1 -2 -2.5 5 10 15 20 25 30 5、

7、（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

8、、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

9、试要求：测Ui=1V（用毫伏表测），f=1、10、100KHZ正弦信号周期 测试要点测试要点：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。频率（KHZ）110100时间/格 一周期水平格数 测量的T值 计算的T值 2、测量正弦信号峰峰值电压 测试要求测试要求：fi=1KHZ，Ui（有效值）=0.5、1、2V，用CH2侧其Upp。测试要点测试要点：微调校正，波形高度4格。表3-2略3、测量直流电压值 要求要求：用C

10、H1测稳压源输出的+5V、+12V、-6V、-10V电压值。要点要点：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3-3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=arctg

11、Rs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

12、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 改变RL，测U=f（I），RL取值点900，800，700100表格自拟3 3、电压控制电流源、电压控制电流源VCCSVCCS外特性测试外特性测试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 4、电流源控制电压源、电流源控制电压源CCVSCCVS外特性测试外特性测试1）传

13、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 1、叠加定理、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

14、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 2、线性含源一端口网络、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

15、电阻Req。实验任务 1 1、叠加定理验证、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（K1Us1，K2Us2），测I1、I2、I3、Ube。数据表格自拟5-1 2 2、叠加定理适用性研究、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，

16、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 1）开路电压、短路电流法）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 2）Req=Req=电压减半法电压减半法 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 3）欧姆表法）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

17、Req。4 4）加压求流法）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 5、测量戴维宁等效电路、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 6、（选作）诺顿等效电路、（选作）诺顿等效电路U=fU=f（I 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 1、测量、测量RCRC移相器的相移移相器的相移 即的相位角

18、滞后于，其相位差=c-s，实验时的频率 fs=1KHZ，Uspp=4V。1 1）直接法测量）直接法测量（用示波器（用示波器YTYT方式的双方式的双踪）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 2）椭圆截距法）椭圆截距法(用示波器的用示波器的X X、Y Y方式方式)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 =arcsin2、电容库伏特性测量 q=CUc ic=c q（t）=+q(0)=0 1)测试条件：Us：Uspp=20V,fs=100HZ 2)r、

19、R、C应满足的条件（自行复算）r（ic的取样电阻）RC 要求要求：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 1、方波激励下的零状态和零输入响应、方波激励下的零状态和零输入响应 1）零输入

20、响应表达式 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 2、方波激励下的全响应、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

21、观察并描绘Us、Uc波形 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 1）表达式）表达式：2 2）电路应满足的条件）电路应满足的条件：RC (1/WCR)3 3）实验条件）实验条件：R=1K，C=0.01F，fs=1KHZ，Us=10V4 4）测试要求）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

22、，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 1、用三表发测量电阻（、用三表发测量电阻（25W25W灯泡）、电容（灯泡）、电容（4.7F4.7F）、电感（）、电感（30W30W镇流器）镇流器）及电容、电感串、并联的等效参数及电容、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

23、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=UIcos）等效电阻R=等效电抗X=等效电感L=（x0）等效电容c=（x220V）水银蒸汽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

24、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）电容值 测量值计算值 CU P 负载性质 IS Q 0 1 2.2 4.7 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：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

25、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、有功功率的测量 1）实验电路2 2）数据表格）数据表格中线开灯数线电压相电压相（线）电流中点电压中线电流有功功率A B C相 相 相有有无无3 3）原理要点）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

26、（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)4)测试要求测试要求（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Uab=220V，测Pc调压器回零。电流表接至NN间，测In。5 5）无中线测试要求）无中线测试要求（1）条件：

27、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 开灯数线（相）电压 线电流 相电流 有功功率A B C相 相 相3 3 31 2 33 3）原理要点）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 4）测试要求）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、I

28、b、Ic、P2。（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

29、格 测试方法 测 :用示波器双踪观察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。R(200 2000 1K 2000 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。R（）0.1 0.3 0.5 0.7 0.8 0.9 1 1.1 1.2 1.3 1.5 2 5

30、 f（KHZ）200 1K 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。设设 （求）（倒退法）计算 （给定值4V ）=K 则则 (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）