电路实验报告

1实验一元件特性的示波测量法一、实验目的1、学习用示波器测量正弦信号的相位差。2、学习用示波器测量电压、电流、磁链、电荷等电路的基本变量3、掌握元件特性的示波测量法，加深对元件特性的理解。二、实验任务1、用直接测量法和李萨如图形法测量RC移相器的相移即uCus实验原理图如图5-6示。2、图5-3接线，测量下列电阻元件的电流、电压波形及相应的伏安特性曲线（电源频率在100Hz~1000Hz内）：（1）线性电阻元件（阻值自选）（2）给定非线性电阻元件（测量电压范围由指导教师给定）电路如图5-73、按图5-4接线，测量电容元件的库伏特性曲线。4、测量线性电感线圈的韦安特性曲线，电路如图5-55、测量非线性电感线圈的韦安特性曲线，电源通过电源变压器供给，电路如图5-8所示。图5-7图5-8这里，电源变压器的副边没有保护接地，示波器的公共点可以选图示接地点，以减少误差。三、思考题1、元件的特性曲线在示波器荧光屏上是如何形成的，试以线性电阻为例加以说明。2答：利用示波器的X-Y方式，此时锯齿波信号被切断，X轴输入电阻的电流信号，经放大后加至水平偏转板。Y轴输入电阻两端的电压信号经放大后加至垂直偏转板，荧屏上呈现的是ux,uY的合成的图形。即电流电压的伏安特性曲线。3、为什么用示波器测量电路中电流要加取样电阻r，说明对r的阻值有何要求？答：因为示波器不识别电流信号，只识别电压信号。所以要把电流信号转化为电压信号，而电阻上的电流、电压信号是同相的，只相差r倍。r的阻值尽可能小，减少对电路的影响。一般取1-9Ω。四、实验结果1．电阻元件输入输出波形及伏安特性32．二极管元件输入输出波形及伏安特性4实验二基尔霍夫定律、叠加定理的验证和线性有源一端口网络等效参数的测定一、实验目的1、加深对基尔霍夫定律、叠加定理和戴维南定理的内容和使用范围的理解。2、学习线性有源一端口网络等效电路参数的测量方法3、学习自拟实验方案，合理设计电路和正确选用元件、设备、提高分析问题和解决问题的能力二、实验原理1、基尔霍夫定律：基尔霍夫定律是电路普遍适用的基本定律。无论是线性电路还是非线性电路，无论是非时变电路还是时变电路，在任一时刻流进流出节点的电流代数和为零。沿闭合回路的电压降代数和为零。2、叠加定理在线性电路中每一个元件的电位或电压可以看成每一个独立源单独作用于电路时，在该元件上所产生的电流或电压的代数和。叠加定理只适用于线性电路中的电压和电流。功率是不能叠加的。3、戴维南定理戴维南定理是指任何一个线性有源一端口网络，总可以用一个电压源与电阻串联的有源支路来代替，电压等于该网络的开路电压Uoc，而电阻等于该网络所有独立源为零时端口等效电阻Req4、测量线性有源一端口网络等效参数的方法介绍（1）线性有源一端口的开路电压ocU及短路电流scI的测量用电压表、电流表直接测出开路电压ocU或短路电流scI。由于电压表及电流表的内阻会影响测量结果，为了减少测量的误差，尽可能选用高内阻的电压表和低内阻的电流表，若仪表的内阻已知，则可以在测量结果中引入相应的校正值，以免由于仪表内阻的存在而引起的方法误差。（2）线性有源一端口网络等效电阻eqR的测量方法1）线性有源一端口网络的开路ocU及短路电流scI，则等效电阻为scocIUR这种方法比较简便。5但是，对于不允许将外部电路直接短路或开路的网络（例如有可能因短路电流过大而损坏内部的器件），不能采用此法。2）若被测网络的结构已知，可先将线性有源一端口网络中的所有独立电源置零，然后采用测量直流电阻的方法测量（3）用组合测量法求ocU，eqR测量线路如图1-1所示。在被测网络端口接一可变电阻LR，测得LR两端的电压U1和LR的电流I1后，改变电阻LR值，测得相应的U2、I2，则可列出方程组11UIRUeqoc22UIRUeqoc解得：121221IIIUIUUoc1221IIUUReq图1--1根据测量时电压表、电流表的接法可知，电压表内阻对解得的ocU没有影响，但解得的eqR中包含了电流表的内阻，所以实际的等效电阻值1eqR只要从解得的eqR中减去AR即可。由上可知，此法比起其它方法有消除电压表内阻影响及很容易对电流表内阻影响进行修正的特点。同时它又适用于不允许将网络端口直接短路和开路的网络。(4).参考方向无论是应用网络定理分析电路还是进行实验测量，都要先假定电压和电流的参考方向，只有这样才能确定电压和电流是正值还是负值。如图1-2，如何测量该支路的电压U？首先假定一个电压降的方向，设U的压降方向为从A到B这是电压U的参考方向。将电压表的正极和负极图1—2分别与A端和B端相联，若电压表指针正偏则读数取正，说明参考方向6和真实方向一致；反之电压表读数为负，说明参考方向和真实方向相反。三、实验任务（一）基尔霍夫定律和叠加定理的验证1、根据图1-3实验原理电路图接线，并按标出每个支路电流参考方向和电阻压降的正负号，将理论计算值填入表1-1中图1—3叠加定理实验原理电路图表1-1Us1单独作用Us2单独作用叠加后电流、电压Us1、Us2共同作用单位（mA）'1I'2I'3I1I2I3I'1I+1I'2I+2I'3I+3I1I2I3I理论计算37.3-16.021.3-24.036.012.013.32033.313.320.033.0测量结果37.0-15.821.0-23.836.011.913.220.232.913.020.033.0单位（V）'1U'2U'3U1U2U3U'1U+1U'2U+2U'3U+3U1U2U3U理论计算2.80-3.203.20-1.807.201.801.004.005.001.004.005.00测量结果2.70-3.133.13-1.757.101.750.953.974.880.963.984.93*小灯泡测量结果'3I=57.5'3U=1.203I=37.03U=0.40'3I+3I=94.5'3U+3U=1.603I=82.03U=2.30四、思考题1、如果不标出每个支路电流电压参考方向，从理论计算和实验测量能否得出正确的结论？为什么？答：不能得出正确结论。因为进行理论计算的第一步就是确定每条支路的参考方向，这是进行理论计算的基础，不确定参考方向理论计算就无法进行；在实验测量中，如果不标出支路的参考方向，7就不能确定测出数据的正负，从而无法判别支路电流电压实际方向，不能得出正确数据。2、如图1-3电路图，并将电阻R3改接二极管2CZ82F，实验结果是二极管支路电流和电压降不符合叠加定理，还是所有支路电流和电压均不符合叠加定理？答：所有支路电流和电压均不符合叠加定理。3、用C31-V直流电压表和MF18万用表电压档测开路电压，哪个值更接近于理论值，为什么？答：用MF18测量更接近于理论值。因为MF18的内阻大于C31-V的内阻，所以用MF18测量电压对于外电路的影响比C31-V小。8实验三交流参数的测定及功率因数的提高一、实验目的1、加深理解正弦交流电路中电压和电流的相量概念。2、学习单相交流电路的电流、电压、功率的测量方法。3、学习用交流电流表，交流电压表、功率表、单相调压器测量元件的交流等效参数。4、了解并联电容提高感性负载功率因数的原理与方法二、实验任务1、分别测量电阻R、电感元件L，电容C的交流参数，接线如图3-33。图3-32、分别测量R、L，C及电容与电感串联，并联时的等效的阻抗，并用实验的方法判别阻抗性质3、现有电流表、电压表和滑线变阻器、调压器，如何用实验的方法测试某电感线圈的等效参数，设计出实验方案及电路图。4、实验方法及要求按图3-3接线，检查无误后通电，先接通SW4，调电压慢慢上升使电源表读数为0.5A，注意读电流时，电压表，功率表开关要断开，（这三个表在读数时要分别读。）再接通电压表读出电压值，记下此时的电压值，以这个值为基准不变，保持不变，以后调节电阻值使AIR5.0调电容值使AIC5.0，接通功率表分别读出三个元件的功率值；保持电压不变，再测出3个并联电路的电压和电流值，以及功率值，三、实验数据被测元件测得值计算值U（V）I（A）P（W）cos|Z|（Ω）R（Ω）X（Ω）L（H）C（F）电容970.50.2400.0051940.96193..991.642µF9电感970.512.340.25419449.36187.6150.597R970.549.941.031941940R||L（R串L）970.79062.00.809122.7899..3472.1560.23R||C（R串C）970.7150.670.735136.62100..5292..5234.4µFR||L||C970.6461.650.993151..56150．517.892、电路功率因数提高的研究（1）按自己设计的电路图接线，数据表据自拟，测出C=0时，UL、UR、I、PL、PR及总功率、计算负载端的cos。（2）依次增加电容C值，使电路负载端的功率因数逐步提高，直至电路呈容性为止，测出不同C值时的U、I、P计算cos。（3）测出cos=1时的电容值。记录表格功率表Um=300VIm=0.5ACW=0.2（w/格）r=7.36Ω基本电路测量值U=218（V）U镇=198（V）U灯=61（V）结论：灯镇UUUC(μF)I（A）IL（A）IC（A）U（V）P（W）P表损（W）P实际（W）cos00.3400.3400.00021825.80.8525.00.3420.2300.3400.13521826.00.3925.60.514.47(谐振)0.1550.3400.33021826.00.1825.80.7660.1950.3400.43021826.30.2826.00.6180.3250.3400.58021827.20.7826.40.37四、思考题1、实验时，若单相调压器原边和副边接反，会发生了什么情况，为什么？答：原边和副边接反会使调压器烧毁。2、用三表法测参数，为什么在被测元件两端并接试验电容可以判断元件的性质，用相量图说明。答：并接电容后，总电流会发生变化，如果电流变大则说明是感性，电流变小则说明是容性。3、测元件Z所消耗的有功功率，试判别下图中功率表的指针是正偏还是反偏，接法正确吗？10(a)(b)(c)（d）图3-5答：(a)图反偏，(b)图正偏，(c)图正偏，(d)图正偏。(a)(b)图正确，(c)(d)图不正确。4、感性负载的功率因数用并联电容的办法而不用串联的办法？答：电路并联电容后，可以使总支路上的电流减小，从而减小视在功率，而不影响感性负载的正常工作即感性负载所消耗的有功功率不变。如果采用串联电容，当两端电压不变的情况下，感性负载两端电压会发生变化，而回路中的电流随着电容的增大而增大，当容抗和感抗相抵消时，回路中的电流最大，这样，视在功率是增大的，负载消耗的有功功率也增大，所以串联电容不能有效地提高功率因数。答：用电容实现功率因数的提高是利用了在交流电路中电容两端电流相位超前电压900的特性，在感性电路中串联电容，电流受到电感的影响不能超前电压900。11实验四一阶电路的响应一、实验目的1、学习用示波器观察和分析动态电路的过渡过程。2、学习用示波器测量一阶电路的时间常数。3、研究一阶电路阶跃响应和方波响应的基本规律和特点。4、研究RC微分电路和积分电路二、实验任务1、研究RC电路的零输入响应与零状态响应和全响应实验电路如图6-8所示。sU为直流电压源，r为初始值的充电电阻。开关首先置于位置2，当电容器电压为零以后，开关由位置2转到位置1，即可用示波器观察到零状态响应波形；电路达到稳态以后，记录下电路到达稳态的时间。开关再由位置1转到位置2，即可观察到零输入响应的波形。在R、C两端分别观察零输入响应和零状态响应时tuc和tic的波形。分别改变R、C的数值观察零输入响应和零状态响应时，tuc和tic的波形的变化情况。观测全响应时，取Us1分别为2V,10V,12V.接线时注意电源极性