2.1基本电工仪表的使用及测量误差的计算基本电工仪表的使用及测量误差的计算 一、实验目的一、实验目的 1. 熟悉实验台上各类电源及各类测量仪表的布局和使用方法。熟悉实验台上各类电源及各类测量仪表的布局和使用方法。 2. 掌握指针式电压表、电流表内阻的测量方法。掌握指针式电压表、电流表内阻的测量方法。 3. 熟悉电工仪表测量误差的计算方法。熟悉电工仪表测量误差的计算方法。 二、原理说明二、原理说明1. 为了准确地了准确地测量量电路中路中实际的的电压和和电流，必流，必须保保证仪表接入表接入电路后不会改路后不会改变被被测电路的工作状路的工作状态。这就要求就要求电压表的内阻表的内阻为无无穷大；大；电流表的内阻流表的内阻为零。而零。而实际使用的指使用的指针式式电工工仪表都不能表都不能满足上述要求。因此，当足上述要求。因此，当测量量仪表一旦接入表一旦接入电路，就会改路，就会改变电路原有路原有的工作状的工作状态，这就就导致致仪表的表的读数数值与与电路原有的路原有的实际值之之间出出现误差。差。误差的大小与差的大小与仪表本身内阻的大小密切相关。只要表本身内阻的大小密切相关。只要测出出仪表表的内阻，即可的内阻，即可计算出由其算出由其产生的生的测量量误差。以下介差。以下介绍几种几种测量指量指针式式仪表内阻的方法。表内阻的方法。可调电流源可调电流源R R1 1I IS SI IA AS SA AR RA AR RB B2. 2. 用用“分流法分流法”测量电流表的内阻测量电流表的内阻 如图如图1-11-1所示。所示。A A为被测内阻为被测内阻(R(RA A) )的直流电流表。测的直流电流表。测量时先断开开关量时先断开开关S S，调节电流源的输出电流，调节电流源的输出电流I I使使A A表指针满偏表指针满偏转。然后合上开关转。然后合上开关S S，并保持，并保持 I I 值不变，调节电阻箱值不变，调节电阻箱R RB B 的阻的阻值，使电流表的指针指在值，使电流表的指针指在1/21/2满偏转位置，此时有满偏转位置，此时有 I IA AI IS SI/2 RI/2 RA AR RB BRR1 1 R R1 1为固定电阻器之值，为固定电阻器之值，R RB B可由电阻箱的刻度盘上读得。可由电阻箱的刻度盘上读得。3. 3. 用分压法测量电压表的内阻。用分压法测量电压表的内阻。 如如如如图图1-21-21-21-2所示。所示。所示。所示。 V V V V为为被被被被测测内阻内阻内阻内阻(R(R(R(RV V V V) ) ) )的的的的电压电压表。表。表。表。测测量量量量时时先将开关先将开关先将开关先将开关S S S S闭闭合，合，合，合，调节调节直流直流直流直流稳压电稳压电源的源的源的源的输输出出出出电压电压，使，使，使，使电电压压表表表表V V V V的指的指的指的指针为满针为满偏偏偏偏转转。然后断开开关。然后断开开关。然后断开开关。然后断开开关S S S S，调节调节R R R RB B B B使使使使电压电压表表表表V V V V的指示的指示的指示的指示值值减半。此减半。此减半。此减半。此时时有：有：有：有：R R R RV V V VR R R RB B B BR R R R1 1 1 1电压电压表的灵敏度表的灵敏度表的灵敏度表的灵敏度为为：S S S SR R R RV V V V/U (/V) /U (/V) /U (/V) /U (/V) 。 式中式中式中式中U U U U为电压为电压表表表表满满偏偏偏偏时时的的的的电压值电压值。VRRVBSR1可调稳压源可调稳压源 图图 1-2U U2 24. 仪表内阻引起的测量误差的计算仪表内阻引起的测量误差的计算通常称之为方法误差，通常称之为方法误差， 而仪表本身结构引起的误差称为而仪表本身结构引起的误差称为仪表的基本误差。仪表的基本误差。RRAVBR RU21 图 1-3 （1）以图）以图1-3所示电路为例，所示电路为例，R1上的电压为上的电压为 UR1 V，若若R1R2，则则 UR1 V。 R1 1 R1R2 2现用一内阻为现用一内阻为RV的电压表来测量的电压表来测量UR1值，当值，当RV与与R1并联后，并联后，RAB，以此来替代，以此来替代RV R1RVR1上式中的上式中的R1，则得，则得UR1 V RVR1RV R1RV R1 R2RVR1 若若 R1R2RV，则得，则得U U6 相对误差相对误差 : U100 10033.3% -U/6UR1UR1UR1U/2由此可见，当电压表的内阻与被测电路的电阻相近时，测量由此可见，当电压表的内阻与被测电路的电阻相近时，测量的误差是非常大的。的误差是非常大的。（2）伏安法测量电阻的原理为：测出流过被测电阻）伏安法测量电阻的原理为：测出流过被测电阻RX的电的电流流IR及其两端的电压降及其两端的电压降UR，则其阻值，则其阻值RX=UR/IR。实际测量。实际测量时，有两种测量线路，即：相对于电源而言，时，有两种测量线路，即：相对于电源而言， 电流表电流表A（内阻为（内阻为RA）接在电压表）接在电压表V（内阻为（内阻为RV）的内侧；）的内侧；A接接在在V的外测。两种线路见图的外测。两种线路见图1-4（a）、（）、（b）。）。 （a） (b)图图1-4由线路由线路(b)可知，只有当可知，只有当RXRA时，时，RA的分压作用才的分压作用才可忽略不计，可忽略不计，V的读数接近于的读数接近于RX两端的电压值。图（两端的电压值。图（b）的接法称为电流表的外接法。的接法称为电流表的外接法。 （a） (b)举一实例。举一实例。 设：设：U=20V，RA=100，RV=20K。假定。假定RX的实际值为的实际值为10K。如果采用线路如果采用线路(a)测量，经计算，测量，经计算，A、V 的读数分别为的读数分别为: 2.96mA和和19.73V，故故: RX=19.732.96=6.667(K) 相对误差为：相对误差为： （6.66710）10100 =33.3 %由线路由线路(b)可知，只有当可知，只有当RXRA时，时，RA的分压作用才可的分压作用才可忽略不计，忽略不计，V的读数接近于的读数接近于RX两端的电压值。图（两端的电压值。图（b）的接）的接法称为电流表的外接法。法称为电流表的外接法。(b) 如果采用线路如果采用线路(b)测量，经计算，测量，经计算，A、V的读数分别为的读数分别为1.98mA和和20V，故，故 RX=201.98=10.1K相对误差为：（相对误差为：（10.110）10100=1 %三、三、 实验设备序号序号名称名称型号与型号与规格格数量数量备注注1可可调直流直流稳压电源源030V二路二路2可可调恒流源恒流源0200mA13指指针式万用表式万用表MF-500或其或其他他1 自自 备4可可调电阻箱阻箱09999.91DGJ-055电阻器阻器按需按需选择DGJ-05四、四、实验内容内容1. 根据根据“分流法分流法”原理原理测定指定指针式万用表（式万用表（MF-500型或其他型号）直流型或其他型号）直流电10mA和和100mA档量限的内阻。档量限的内阻。线路如路如图1-1所示。所示。RB可可选用用DGJ-05中中的的电阻箱（下同）。阻箱（下同）。被被测电流表流表量限量限S断开断开时的表的表读数（数（mA）S闭合合时的表的表读数（数（mA）RB(470)R1(510)计算内阻算内阻RA（）10 mA100mA2. 根据根据“分分压法法”原理按原理按图1-2接接线，测定指定指针式万用表直流式万用表直流电2.5和和 10V档量限的内阻。档量限的内阻。被测电压被测电压表表量量 限限S S闭合时闭合时表读数表读数（V V）S S断开时断开时表读数表读数（V V）RBRB(100(100K)K)R R1 1(510(510)计算内计算内阻阻R RV V（KK）2.5V2.5V被测电压被测电压表表量量 限限S S闭合时闭合时表读数表读数（V V）S S断开时断开时表读数表读数（V V）RBRB(1.5(1.5M)M)R R1 1(6.2K(6.2K)计算内计算内阻阻R RV V（KK）10V10V3. 用指用指针式万用表直流式万用表直流电压10V档量程档量程测量量图1-3电路中路中R1上的上的电压UR1之之值，并，并计算算测量的量的绝对误差与相差与相对误差。差。 U UR R2 2R R1 1用量限用量限为为10V10V的电压的电压表表计算值计算值U UR1R1（V V）实测值实测值U UR1R1(V)(V)绝对误绝对误差差UU相对误差相对误差(U/U)(U/U)100100% %12V12V10K10K50K50K五、实验注意事项五、实验注意事项1. 在开启在开启DG04挂箱的电源开关前，应将两路电压源的输出调节旋钮挂箱的电源开关前，应将两路电压源的输出调节旋钮调至最小（逆时针旋到厎），并将恒流源的输出粗调旋钮拨到调至最小（逆时针旋到厎），并将恒流源的输出粗调旋钮拨到10mA档，档，输出细调旋钮应调至最小。接通电源后，再根据需要缓慢调节。输出细调旋钮应调至最小。接通电源后，再根据需要缓慢调节。2. 当恒流源输出端接有负载时，如果需要将其粗调旋钮由低档位向当恒流源输出端接有负载时，如果需要将其粗调旋钮由低档位向高档位切换时，必须先将其细调旋钮调至最小。否则输出电流会突增，高档位切换时，必须先将其细调旋钮调至最小。否则输出电流会突增，可能会损坏外接器件。可能会损坏外接器件。3. 电压表应与被测电路并接，电流表应与被测电路串接，电压表应与被测电路并接，电流表应与被测电路串接， 并且都要并且都要注意正、负极性与量程的合理选择。注意正、负极性与量程的合理选择。4. 实验内容实验内容1、2中，中，R1的取值应与的取值应与RB相近。相近。5. 本实验仅测试指针式仪表的内阻。由于所选指针表的型号不同，本实验仅测试指针式仪表的内阻。由于所选指针表的型号不同，本实验中所列的电流、电压量程及选用的本实验中所列的电流、电压量程及选用的RB、R1等均会不同。实验时等均会不同。实验时应按选定的表型自行确定。应按选定的表型自行确定。六、思考题六、思考题 1. 根据实验内容根据实验内容1和和2，若已求出，若已求出10mA档和档和2.5V档的内阻，档的内阻， 是否可以直接计算出是否可以直接计算出100mA档和档和10V档的内阻档的内阻? 2. 用量程为用量程为10A的电流表测实际值为的电流表测实际值为8A的电流时，实际读数的电流时，实际读数 为为8.1A，求测量的绝对误差和相对差。，求测量的绝对误差和相对差。七、实验报告七、实验报告 1. 列表记录实验数据，并计算各被测仪表的内阻值。列表记录实验数据，并计算各被测仪表的内阻值。 2. 分析实验结果，总结应用场合。分析实验结果，总结应用场合。 3. 对思考题的计算。对思考题的计算。 4. 其他（包括实验的心得、体会及意见等）。其他（包括实验的心得、体会及意见等）。 在集总电路中，任何时刻，流入任一节点的支路电流在集总电路中，任何时刻，流入任一节点的支路电流必等于流出该节点的支路电流。必等于流出该节点的支路电流。 一、实验目的一、实验目的 1 1验证基尔霍夫定律；验证基尔霍夫定律； 2 2加深对参考方向的理解加深对参考方向的理解；2.2 2.2 基尔霍夫定律基尔霍夫定律二、实验原理与说明二、实验原理与说明即即 ii0 0 在集总电路中，任何时刻，沿任一回路所有支路在集总电路中，任何时刻，沿任一回路所有支路电压的代数和恒等于零。电压的代数和恒等于零。 即：即： UU0 0 上式表明任一闭合回路中各支路电压降所必遵守的规律上式表明任一闭合回路中各支路电压降所必遵守的规律 它是电压与路径无关性质的反映同样，这一结论只它是电压与路径无关性质的反映同样，这一结论只与电路的结构有关，而与支路元件中元件的性质无关，与电路的结构有关，而与支路元件中元件的性质无关，不论这些元件是线性的或非线性的含源的或无源的，时不论这些元件是线性的或非线性的含源的或无源的，时变的或时不变的等等都是适用的。变的或时不变的等等都是适用的。 参考方向：参考方向： 参考方向并不是一个抽象的概念，它有具体的意义。参考方向并不是一个抽象的概念，它有具体的意义。 例如，图例如，图1-11-1为某网络中的一条支路为某网络中的一条支路ABAB。+ +_ _A AB Bv三、实验设备三、实验设备序 号名 称型号与规格数 量备注1可调直流稳压电源030V12可调直流稳压电源6V、12V13万用表14直流数字电压表15直流数字毫安表16电位、电压测定实验线路版1DGJ-03四、实验内容与步骤四、实验内容与步骤6V6VU U1 1R3R3R23 35105105105103303301K1KB BC CD DE EF FU U2 212v12vI I1 1I I2 2I I510510A AR1图图 1 12 2 1 1基尔霍夫电流定律实验基尔霍夫电流定律实验AAAR4R5 按图按图1-21-2接好电路，从直流稳压电源用导线引入接好电路，从直流稳压电源用导线引入 6V6V和和12V12V电压分别电压分别连接到电路的连接到电路的F.EF.E与与B.CB.C中。中。（1 1）将电流表指示数值）将电流表指示数值I1I1、I2I2、 I3I3、，填入表、，填入表1 11 1中。中。（2 2）计算理论值与实验测量之间的误差）计算理论值与实验测量之间的误差, ,填入表填入表1 11 1中。中。表表1 11 1电流电流计算值计算值测量值测量值误差误差% %I I1 1（mAmA）I I2 2（mAmA）I I3 3（mAmA）2 基尔霍夫电压定律实验基尔霍夫电压定律实验实验电路如图实验电路如图1 12 2所示所示（1 1）按图）按图1-21-2接好线路，接入接好线路，接入U1 = 6V U2 = 12VU1 = 6V U2 = 12V的直流电源，的直流电源， （2 2）用直流电压表（）用直流电压表（20V20V），依次测量回路），依次测量回路ABCDAABCDA的支路电压的支路电压 UABUAB、UBCUBC、UCDUCD、UDAUDA）以及）以及BCDBBCDB回路的支路电压回路的支路电压 （UBCUBC、UCDUCD、UDBUDB），将测量结果记入表），将测量结果记入表1 12 2中。中。 若电压表指示为负时，电压为负值，记录数据。若电压表指示为负时，电压为负值，记录数据。表表1 12 2电压UAB UAB (V)(V)UBC UBC (V)(V)UCD UCD (V)(V)UDA UDA (V)(V)UDB UDB (V)(V)U U1 1U U2 2U=0U=0U=0U=0测量值ABCDAABCDABCDBBCDB计算值误差五、实验报告五、实验报告 1 1、利用测量结果验证基尔霍夫定律。、利用测量结果验证基尔霍夫定律。 2 2、计算各支路的电压及电流，并计算各值的相对计算各支路的电压及电流，并计算各值的相对 误差，分析产生误差的原因。电位和电压区别误差，分析产生误差的原因。电位和电压区别一、实验目的 1验证线性电路叠加原理的正确性验证线性电路叠加原理的正确性 2 2从而加深对线性电路的叠加性和从而加深对线性电路的叠加性和 齐次齐次性的认识和理解。性的认识和理解。2.32.3、叠叠 加加 原原 理理 的的 验验 证证 一个独立源单独作用时在该元件上所产生的电流或一个独立源单独作用时在该元件上所产生的电流或电压的代数和。电压的代数和。 线性电路的齐次性是指当激励信号（某独立源的线性电路的齐次性是指当激励信号（某独立源的值）增加或减小值）增加或减小K K倍时的响应（即在电路其他各电阻倍时的响应（即在电路其他各电阻元件上所建立的电流和电压值）也将增加或减小元件上所建立的电流和电压值）也将增加或减小K K倍。倍。 在有几个独立源共同作用下的线性电路中，通过在有几个独立源共同作用下的线性电路中，通过二、实验原理与说明元件的电流或其两端的电压，可以看成是由每元件的电流或其两端的电压，可以看成是由每三、实验设备序号名 称型号与规格数量备 注1可调直流稳压电源 030V12可调直流稳压电源 6V、12V13万用表14直流数字电压表15直流数字毫安表16叠加原理实验线路版1DGJ-03四、实验内容与步骤四、实验内容与步骤U U2 2实验电路如图实验电路如图2-12-1所示所示 U U1 1R R3 3R11K1KC CF FI I1 1I I2 2510510A A6V6VR R4 4R23 3510510330330B BC CD DE E12v12vI I510510AAAR51 1、按图、按图2-12-1电路接线，电路接线，E1E1、 E2E2为可调电源，为可调电源， 取取E1 = +12V, E2 = +6VE1 = +12V, E2 = +6V. .2 2、令令E1E1电源单独作用时电源单独作用时 （将开关（将开关S1S1投向投向E1E1侧，开关侧，开关S2S2投向短路侧），投向短路侧）， 用直流数字电压表和毫安表（接电流表插头）用直流数字电压表和毫安表（接电流表插头） 测量各支路电流及各电阻元件两端电压，测量各支路电流及各电阻元件两端电压， 数据记入表数据记入表2-1 2-1 3 3、令令E2E2电源单独作用时电源单独作用时 （将开关（将开关S1S1投向短路側，开关投向短路側，开关S2S2投向投向E2E2側），側）， 重复实验步骤重复实验步骤2 2的测量和记录的测量和记录 4 4、令、令E1E1和和E2E2共同作用时（开关共同作用时（开关S1S1和和S2S2分别投向分别投向 E1E1和和E2E2側），重复实验步骤側），重复实验步骤2 2的测量和记录。的测量和记录。5 5、将将E2E2的数值调至的数值调至+12V+12V，重复上述第，重复上述第3 3项项 的测量并记录。的测量并记录。 6 6、将将R5R5换成一只二级管换成一只二级管IN4007IN4007（即将开关（即将开关S3S3投投 向二极管向二极管D D側）重复側）重复1 15 5的测量过程的测量过程表表2-12-1 测量项目测量项目实验内容实验内容 E E1 1(V)(V) E E2 2(V)(V)I I1 1(mA)(mA)I I2 2(mA)(mA)I I3 3(mA)(mA)U UABAB(V)(V)U UCDCD(V)(V)U UADAD(V)(V)U UDEDE(V)(V)U UFAFA(V)(V)E E1 1单独作用单独作用E E2 2单独作用单独作用 E E1 1、E E2 2共同共同作用作用 2E 2E2 2单独单独 作用作用表表2-22-2 测量项目实验内容 E1(V)E2(V)I1(mA)I2(mA)I3(mA)UAB(V)UCD(V)UAD(V)UDE(V)UFA(V)E1单独作用E2单独作用 E1、E2共同作用2 E2单独作用五、实验注意事项五、实验注意事项 六、实验报告六、实验报告 1. 1. 根据实验数据验证线性电路的叠加性与齐次性。根据实验数据验证线性电路的叠加性与齐次性。 2. 2. 各电阻器所消耗的功率能否用叠加原理计算出？各电阻器所消耗的功率能否用叠加原理计算出？ 试用上述实验数据，进行计算并作结论。试用上述实验数据，进行计算并作结论。1.1.电流插头测量各用支路电流时，应注意仪表电流插头测量各用支路电流时，应注意仪表 的极性及数据表格中的极性及数据表格中“+ +、- -”号的记录。号的记录。 2. 2. 注意仪表量程的及时更换注意仪表量程的及时更换。 3. 3. 通过实验步骤通过实验步骤6 6及分析表格中数据你能得出什及分析表格中数据你能得出什 么样的结论？么样的结论？一、实验目的：一、实验目的：一、实验目的：一、实验目的：1. 1. 验证戴维南定理的正确性，加深对该定理的理解。验证戴维南定理的正确性，加深对该定理的理解。2. 2. 掌握有源掌握有源一端口一端口网络等效参数的测量方法网络等效参数的测量方法。2.42.4 戴维南定理的验证戴维南定理的验证二、实验原理二、实验原理二、实验原理二、实验原理RL1KvmAAB+-图图 1UOC+-R0图图 2 1.1.根根据据戴戴维维南南定定理理，任任何何线线性性含含源源一一端端口口网网络络对对于于外外部部电电路路来来说说，都都可可以以用用一一个个电电压压源源来来替替代代。等等效效条条件件为为其其电压源的电压等于原一端口网络的开路电压，其内阻等于原一端口网络变为无源一端口网络后的入端电阻。电压源的电压等于原一端口网络的开路电压，其内阻等于原一端口网络变为无源一端口网络后的入端电阻。 这里所谓的这里所谓的等效，是指含源一端口网络被等效电路替代后，对端口的外电路等效，是指含源一端口网络被等效电路替代后，对端口的外电路没有影响，即外电路中的电流和电压仍保持替代前的数值不变。没有影响，即外电路中的电流和电压仍保持替代前的数值不变。 UocUoc和和R R0 0称为有源二端网络的等效参数。称为有源二端网络的等效参数。vmARL2.2.2.2.有源有源有源有源一端口一端口一端口一端口网络等效参数的测量方法网络等效参数的测量方法网络等效参数的测量方法网络等效参数的测量方法 (1) (1) 开路电压开路电压Uoc Uoc A A、直接测量、直接测量 B B、零示法：、零示法：零示法测量原理是用一低内阻的稳压电源与被测有源二端网络进行比较零示法测量原理是用一低内阻的稳压电源与被测有源二端网络进行比较（如（如图图3 3所示）所示），当稳压电源的输出电压与有源二端网络的开路电压相等时，电压表的读数，当稳压电源的输出电压与有源二端网络的开路电压相等时，电压表的读数将为将为“0 0”。然后将电路断开，测量此时稳压电源的输出电压，即为被测有源二端网络。然后将电路断开，测量此时稳压电源的输出电压，即为被测有源二端网络的开路电压。的开路电压。 图图 3 3图图 4 4（2 2）等效内阻等效内阻R R0 0 A A、开开路路电电压压、短短路路电电流流法法：在在有有源源二二端端网网络络输输出出端端开开路路时时，用用电电压压表表直直接接测测其其输输出出端端的开路电压的开路电压UocUoc，然后再将其输出端短路，用电流表测其短路电流，然后再将其输出端短路，用电流表测其短路电流IscIsc，则等效内阻为，则等效内阻为 B B、伏伏安安法法：用用电电压压表表、电电流流表表测测出出有有源源二二端端网网络络特特性性曲曲线线（如如图图4 4所所示示），根根据据外外特特性性曲曲线求出斜率，则内阻线求出斜率，则内阻为为三、实验设备三、实验设备三、实验设备三、实验设备序号序号名名 称称型号与型号与规格格数量数量备注注1可调直流稳压电源030V12可调直流恒流源0500mA13直流数字电压表0200V14直流数字毫安表0200mA15万用表1自备6可调电阻箱099999.91DGJ-057电位器1K/2W1DGJ-058戴维南定理实验电路板1DGJ-05四、四、四、四、 实验内容与步骤实验内容与步骤实验内容与步骤实验内容与步骤1. .测量测量开路电压开路电压UocUoc、等效内阻等效内阻R R0 02.2.测量有源网络的外特性测量有源网络的外特性3.3.等效电路的外特性等效电路的外特性Uoc(v)Isc(mA)R0=Uoc/Isc()U（v）I（mA）1015202530U（v）I（mA）1015202530 五、实验注意事项五、实验注意事项五、实验注意事项五、实验注意事项1. 测量时应注意电流表量程的更换。测量时应注意电流表量程的更换。2. 电压源置零时不可将稳压源短接。电压源置零时不可将稳压源短接。3. 改接线路时，要关掉电源。改接线路时，要关掉电源。2.52.5、日光灯电路及其功率因数提高、日光灯电路及其功率因数提高、日光灯电路及其功率因数提高、日光灯电路及其功率因数提高一、实验目的一、实验目的1. 掌握日光灯线路的接线。2. 理解改善电路功率因数的意义并掌握其方法。二、原理说明二、原理说明 日光灯线路如图2-1所示，图中A是日光灯管，L是镇流器， S是启辉器， C是补偿电容器，用以改善电路的功率因数（cos值）。有关日光灯的工作原理请自行翻阅有关资料。 三、实验设备三、实验设备三、实验设备三、实验设备 序号序号名称名称型号与型号与规格格数量数量备注注1交流交流电压表表0500V12交流交流电流表流表5A13功率表功率表1（DGJ-07）4自耦自耦调压器器15镇流器、启流器、启辉器器与与40W灯管配用灯管配用各各1DGJ-046日光灯灯管日光灯灯管40W1屏内屏内7电容器容器1F,2.2F,4.7F/500V各各1DGJ-058白白炽灯及灯座灯及灯座220V，15W13DGJ-049电流插座流插座3DGJ-04四、实验内容四、实验内容并联电路电路功率因数的改善。按图2-1组成实验线路。经指导老师检查后，接通实验台电源，将自耦调压器的输出调至220V，记录功率表、电压表读数。通过一只电流表和三个电流插座分别测得三条支路的电流，改变电容值，进行三次重复测量。数据记入表2-1中。U U2 2表表2-12-1电容容值 测 量量 数数 值计 算算 值(F)P(W)COSU(V)I (A)IL(A)IC(A)I(A)Cos 012.24.7日光灯线路原理图VwAAASLC1C2C3A*iiCiL1. 1. 本实验用交流市电本实验用交流市电220V220V，务必注意用电和人身安全。，务必注意用电和人身安全。 五、实验注意事项五、实验注意事项2. 2. 功率表要正确接入电路。功率表要正确接入电路。 3. 3. 线路接线正确，日光灯不能启辉时，线路接线正确，日光灯不能启辉时， 应检查启辉器应检查启辉器 及其接触是否良好。及其接触是否良好。 六、预习思考题六、预习思考题 1. 1. 参阅课外资料，了解日光灯的启辉原理。参阅课外资料，了解日光灯的启辉原理。2. 2. 在日常生活中，当日光灯上缺少了启辉器时，在日常生活中，当日光灯上缺少了启辉器时， 人们常用一根导线将启辉器的两端短接一下，人们常用一根导线将启辉器的两端短接一下， 然后迅速断开，使日光灯点亮（然后迅速断开，使日光灯点亮（DGJ-04DGJ-04实验实验 挂箱上有短接按钮，可用它代替启辉器做试验。挂箱上有短接按钮，可用它代替启辉器做试验。 或用一只启辉器去点亮多只同类型的日光灯，或用一只启辉器去点亮多只同类型的日光灯， 这是为什么？这是为什么？ 3. 3. 为了改善电路的功率因数，常在感性负载上并联电容器，为了改善电路的功率因数，常在感性负载上并联电容器， 此时增加了一条电流支路，试问电路的总电流是增大还此时增加了一条电流支路，试问电路的总电流是增大还 是减小，此时感性元件上的电流和功率是否改变？是减小，此时感性元件上的电流和功率是否改变？4. 4. 提高线路功率因数为什么只采用并联电容器法，提高线路功率因数为什么只采用并联电容器法， 而不用而不用 串联法？所并的电容器是否越大越好？串联法？所并的电容器是否越大越好？七、实验报告七、实验报告1. 完成数据表格中的计算，进行必要的误差分析。 2. 根据实验数据，分别绘出电压、电流相量图， 验证相量形式的基尔霍夫定律。 3. 讨论改善电路功率因数的意义和方法。 4. 装接日光灯线路的心得体会及其他。一、实验目的一、实验目的 1学习用实验方法绘制R、L、C串联电路的幅频特性曲线。 2加深理解电路发生谐振的条件、特点，掌握电路品质因数（电路Q值）的物理意义及其测定方法。2.6、R L C 串联谐振电路串联谐振电路当正弦当正弦交流信号源的频率交流信号源的频率 f f 改变时改变时电电路中的感抗、容抗随之而变，电路路中的感抗、容抗随之而变，电路中的电流也随中的电流也随f f而变。而变。 取电阻取电阻R R上的电压上的电压uouo作为响应，当输入电压作为响应，当输入电压uiui的幅的幅值维持不变时，值维持不变时， 在不同频率的信号激励下，测出在不同频率的信号激励下，测出UOUO之值，然后以之值，然后以f f为横为横坐标，以坐标，以UO/UiUO/Ui为纵坐标（因为纵坐标（因UiUi不变，故也可直接以不变，故也可直接以UOUO为纵坐标），绘出为纵坐标），绘出光滑的曲线，此即为幅频特性曲线，亦称谐振曲线，光滑的曲线，此即为幅频特性曲线，亦称谐振曲线，RCoLiuu二、实验原理与说明二、实验原理与说明Uomax2UomaxU0f1Ff0f2f幅频特性曲线幅频特性曲线2. 在在ff0处，即幅，即幅频特性曲特性曲线尖峰尖峰所在的频率点称为谐振频率。此时所在的频率点称为谐振频率。此时XLXc，电路呈纯阻性，电路，电路呈纯阻性，电路阻抗的模为最小。在输入电压阻抗的模为最小。在输入电压Ui为定值时，电路中的电流达到最大为定值时，电路中的电流达到最大值，且与输入电压值，且与输入电压ui同相位。从理论上讲，此时同相位。从理论上讲，此时 UiURUO，ULUcQUi，式中的，式中的Q 称为电路的品质因数。称为电路的品质因数。 3. 电路品质因数电路品质因数Q值的两种测量方法值的两种测量方法一是根据公式一是根据公式Q 测定，定， U UC C与与U UL L分分别为谐振振时电容器容器C C和和电感感线圈圈L L上上的的电压；另一方；另一方法是法是通通过测量量谐振曲振曲线的通的通频带宽度度f ff f2 2f f1 1，再根据，再根据Q Q求出求出Q Q值。式式中中f0f0为谐振振频率，率，f2f2和和f1f1是失是失谐时， 亦亦即即输出出电压的幅度下降的幅度下降到最大到最大值的的 ( (0.707)0.707)倍倍时的上、下的上、下频率点。率点。Q Q值越大越大，曲，曲线越尖越尖锐，通，通频带越窄，越窄，电路的路的选择性越好。性越好。 在在恒恒压源供源供电时，电路的品路的品质因数、因数、选择性性与通与通频带只决定于只决定于电路本身的参数，而与信路本身的参数，而与信号源无关。号源无关。三、实验设备三、实验设备序号序号名名 称称型号与型号与规格格数数量量备注注1 1函数信号函数信号发生器生器1 12 2交流毫伏表交流毫伏表0 0600V600V1 13 3双踪示波器双踪示波器1 1自自备4 4频率率计1 15 5谐振振电路路实验电路板路板R=200R=200，1K1KC=0.01FC=0.01F，0.1F0.1F，L=L=约30mH30mHDGJ-03DGJ-03四、实验内容四、实验内容1、按图组成监视、测量电路。先选用C1、R1。用交流毫伏表测电压， 用示波器监视信号源输出。令信号源输出电压Ui=4VP-P，并保持不变。iN1CLRON2uuNN+2. 找出电路的谐振频率f0，其方法是，将毫伏表接在R(200)两端，令信号源的频率由小逐渐变大（注意要维持信号源的输出幅度不变），当Uo的读数为最大时，读得频率计上的频率值即为电路的谐振频率f0，并测量UC与UL之值（注意及时更换毫伏表的量限）。 3. 在谐振点两侧，按频率递增或递减500Hz或1KHz，依次各取7 个测量点逐点测出UO，逐点测出UO，UL，UC之值,记入数据表格。 f(KHzf(KHz) )U UO O(V)(V)U UL L(V)(V)U UC C(V)(V)U Ui i=4V=4VP-PP-P, C=2400PF, R=330, f, C=2400PF, R=330, fo o= , f= , f2 2-f-f1 1= = , Q=, Q=4.将电阻改为R2，重复步骤2，3的测量过程f(KHz)f(KHz)U UO O(V)(V)U UL L(V)(V)U UC C(V)(V)U Ui i=4VPP, C=2400PF, R=1K, f=4VPP, C=2400PF, R=1K, fo o= , f= , f2 2-f-f1 1= = ,Q=,Q=五、实验注意事项五、实验注意事项1.测试频率点的选择应在靠近谐振频率附近多取几点。 在变换频率测试前，应调整信号输出幅度（用示波器监视输出幅度），使其维持在3V。 2. 测量Uc和UL数值前，应将毫伏表的量限改大， 而且在测量UL与UC时 毫伏表的“”端应接C与L的公共点，其接地端应分别触及L和C的近地端N2和N1。3. 实验中，信号源的外壳应与毫伏表的外壳绝缘（不共地）。如能用浮地式交流毫伏表测量，则 效果更佳。一、一、一、一、 实验目的实验目的实验目的实验目的1. 掌握三相负载作星形联接、三角形联接的方法，验证这两种接法掌握三相负载作星形联接、三角形联接的方法，验证这两种接法下线、相电压及线、相电流之间的关系。下线、相电压及线、相电流之间的关系。2. 充分理解三相四线供电系统中中线的作用。充分理解三相四线供电系统中中线的作用。2.7、三三相相交交流流电电路路电电压压及及电电流流的的测测量量AXBYCZmAmAmAmAUVWN 二、二、 原理说明原理说明接法：尾端短接接电源的中性点，首端分别接三相电源接法：尾端短接接电源的中性点，首端分别接三相电源三相负载星型连接三相负载星型连接线电压：线电压：相电压相电压： 1、当三相负载对称称时，此时，此时，2、当三相负载不对称时：当三相负载不对称时： （1）若有中线，则）若有中线，则 （2）若无中线，则）若无中线，则 中线的作用：平衡相电压中线的作用：平衡相电压三相负载三角形连接三相负载三角形连接三相负载三角形连接三相负载三角形连接mAAXmAZCmABYmAmAmAWVU 1、三相负载对称、三相负载对称：2、三相负载不对称：三相负载不对称：接法：首尾相接并接三相电源接法：首尾相接并接三相电源线电流：线电流：相电流：相电流：结结论论：不不对对称称负负载载在在作作三三角角形形连连接接时时，只要电源电压对称，仍能正常工作。只要电源电压对称，仍能正常工作。三、三、三、三、 实验设备实验设备实验设备实验设备序号序号名名 称称型号与规格型号与规格数量数量备注备注1交流电压表0500V12交流电流表05A13万用表1自备4三相自耦调压器15三相灯组负载220V，25W白炽灯9DGJ-041. 1. 三相负载星形联接三相负载星形联接三相负载星形联接三相负载星形联接测量数据测量数据实验内容实验内容（负载情况）（负载情况）开开 灯盏灯盏 数数线线 电电 流（流（A）线线 电电 压（压（V）相相 电电 压（压（V）中线电流中线电流I0(A)A相B相C相IAIBICUABUBCUCAUA0UB0UC0三相平衡负载有中线333三相平衡负载无中线333三相不平衡负载有中线123三相不平衡负载无中线123B线断开有中线13B线断开无中线13调节调压器的输出，使输出的三相线电压为380V，并按下述内容完成各项实验，分别测量三相负载的线电压、相电压、线电流、相电流、中线电流、电源与负载中点间的电压。将所测得的数据记入表3-1中，并观察各相灯组亮暗的变化程度，特别要注意观察中线的作用。2. 2. 负载三角形联接负载三角形联接负载三角形联接负载三角形联接 按图2改接线路，并调节调压器，使其输出线电压为220V，并按下表的内容进行测试。负载情况负载情况 开开 灯灯 盏盏 数数线电压线电压=相电压相电压（V）线电流（线电流（A）相电流（相电流（A）A-B相B-C相C-A相UABUBCUCAIAIBICIABIBCICA三相平衡333三相不平衡123五、实验注意事项五、实验注意事项五、实验注意事项五、实验注意事项1. 实验时要注意人身安全，不可触及导电部件，防止意外事故发生。2. 每次接线完毕，同组同学应自查一遍， 然后由指导教师检查后，方可接通电源，必须严格遵守先断电、再接线、后通电；先断电、后拆线的实验操作原则。3. 注意电源电压的要求，星形连接是电源的线电压是380V，三角形连接电源线电压为220V。一、实验目的一、实验目的1.通过对三相鼠笼式异步电动机正反转控制线路 的安装接线， 掌握由电气原理图接成实际操作 电路的方法。2. 加深对电气控制系统各种保护、自锁、互锁 等环节的理解。 3. 学会分析、排除继电-接触控制线路故障的方法。 2.8、异步电动机正反转控制、异步电动机正反转控制2. 电气和机械双重互锁除电气互锁外，可再采用复合按钮SB1与SB2组成的机械互锁环节（如图4-2），以求线路工作更加可靠。3. 线路具有短路、过载、失、欠压保护等功能。 三、实验设备序号名 称型号与规格 数量 备注1三相交流电源220V2三相鼠笼式异步电动机DJ2413交流接触器 JZC4-402D61-24按 钮 3D61-25热继电器D9305d1D61-26交流电压表0500V17万用电表1自备四、实验内容认识各电器的结构、图形符号、接线方法；抄录电动机及各电器铭牌数据；并用万用电表档检查各电器线圈、触头是否完好。鼠笼机接成接法；实验线路电源端接三相自耦调压器输出端U、V、W，供电线电压为220V。1. 接触器联锁的正反转控制线路按图4-1接线，经指导教师检查后，方可进行通电操作 图图 4-14-1380VM3KM1KM2KM2KM1KM1KM2KM2KM1KM2KM1KM1SB1SB1SBSB2 2SBSB3 3Q1Q1FUFU220V220VN NFRFR(5)(5)再按再按SB2SB2，观察并记录电动机的转向和接触器的运行情况。，观察并记录电动机的转向和接触器的运行情况。 (1)(1)开启控制屏电源总开关，按启动按钮，调节调压器输出，开启控制屏电源总开关，按启动按钮，调节调压器输出， 使输出线电压为使输出线电压为220V220V。 (2)(2)按正向起动按钮按正向起动按钮SB1SB1，观察并记录电动机的转向和接触，观察并记录电动机的转向和接触 器的运行情况。器的运行情况。 (3)(3)按反向起动按钮按反向起动按钮SB2SB2，观察并记录电动机和接触器的运，观察并记录电动机和接触器的运 行情况。行情况。 (4)(4)按停止按钮按停止按钮SB3SB3，观察并记录电动机的转向和接触器的，观察并记录电动机的转向和接触器的 运行情况。运行情况。(6) (6) 实验完毕，按控制屏停止按钮，切断三相交流电源。实验完毕，按控制屏停止按钮，切断三相交流电源。按图按图4-24-2接线，经指导教师检查后，方可进行通电操作。接线，经指导教师检查后，方可进行通电操作。 2 2接触器和按钮双重联锁的正反转控制线路接触器和按钮双重联锁的正反转控制线路N N380VM3KM1KM2KM2KM1KM1KM2KM2KM1KM2KM1KM1SB1SB1SBSB2 2SBSB3 3Q1Q1FUFU220V220VFRFRFR双重联锁的正反转控制线路操作步骤双重联锁的正反转控制线路操作步骤 (1) (1) 按控制屏启动按钮，接通按控制屏启动按钮，接通220V220V三相交流电源。三相交流电源。(2) (2) 按正向起动按钮按正向起动按钮SB1SB1，电动机正向起动，观察，电动机正向起动，观察 电动机的转向及接触器的动作情况。按停止电动机的转向及接触器的动作情况。按停止 按钮按钮SB3SB3，使电动机停转。，使电动机停转。 (3) (3) 按反向起动按钮按反向起动按钮SB2SB2，电动机反向起动，观察，电动机反向起动，观察 电动机的转向及接触器的动作情况。按停止电动机的转向及接触器的动作情况。按停止 按钮按钮SB3SB3，使电动机停转。，使电动机停转。 (4) (4) 按正向按正向( (或反向或反向) )起动按钮，电动机起动后，再起动按钮，电动机起动后，再 去反向去反向( (或正向或正向) )起动按钮，观察有起动按钮，观察有何情况发生何情况发生(5) (5) 电动机停稳后，同时按正、反向两只起动按钮，电动机停稳后，同时按正、反向两只起动按钮， 观察有何情况发生？观察有何情况发生？ (6) (6) 失压与欠压保护失压与欠压保护 a a、按起动按钮、按起动按钮SB1(SB1(或或SB2)SB2)电动机起动后，按控制屏电动机起动后，按控制屏 停止按钮，断开实验线路三相电源，模拟电动机停止按钮，断开实验线路三相电源，模拟电动机 失压失压( (或零压或零压) )状态，观察电动机与接触器的动作状态，观察电动机与接触器的动作 情况，随后，再按控制屏上启动按钮，接通三相情况，随后，再按控制屏上启动按钮，接通三相 电源，但不按电源，但不按SB1(SB1(或或SB2)SB2)，观察电动机能否自行，观察电动机能否自行 起动？起动？b b、重新起动电动机后，逐渐减小三相自耦调压器的、重新起动电动机后，逐渐减小三相自耦调压器的 输出电压，直至接触器释放，观察电动机是否自输出电压，直至接触器释放，观察电动机是否自 行停转。行停转。(7) (7) 过载保护过载保护打开热继电器的后盖，当电动机起动后，人为地拨动双金打开热继电器的后盖，当电动机起动后，人为地拨动双金属片模拟电动机过载情况，观察电机、电器动作情况。属片模拟电动机过载情况，观察电机、电器动作情况。 注意：此项内容，较难操作且危险，有条件可由指导教师注意：此项内容，较难操作且危险，有条件可由指导教师 作示范操作作示范操作 实验完毕，将自耦调压器调回零位，按控制屏停止按钮，实验完毕，将自耦调压器调回零位，按控制屏停止按钮，切断实验线路电源。切断实验线路电源。 五、故障分析五、故障分析1 1、接通电源后，按起动按钮、接通电源后，按起动按钮(SB1(SB1或或SB2)SB2)，接触器吸合，接触器吸合， 但电动机不转且发出但电动机不转且发出“嗡嗡嗡嗡”声响；或者虽能起动，声响；或者虽能起动， 但转速很慢。这种故障大多是主回路一相断线或电但转速很慢。这种故障大多是主回路一相断线或电 源缺相。源缺相。2 2、接通电源后，按起动按钮、接通电源后，按起动按钮(SB1(SB1或或SB2), SB2), 若接触器通若接触器通 断频繁，且发出连续的劈啪声或吸合不牢，发出颤断频繁，且发出连续的劈啪声或吸合不牢，发出颤 动声，此类故障原因可能是：动声，此类故障原因可能是： (1)(1)线路接错，将接触器线圈与自身的动断触头串在一条回路上了。线路接错，将接触器线圈与自身的动断触头串在一条回路上了。(2)(2)自锁触头接触不良，时通时断。自锁触头接触不良，时通时断。(3)(3)接触器铁心上的短路环脱落或断裂。接触器铁心上的短路环脱落或断裂。(4)(4)电源电压过低或与接触器线圈电压等级不匹配。电源电压过低或与接触器线圈电压等级不匹配。六、预习思考题六、预习思考题1 1、在电动机正、反转控制线路中，为什么必须保证、在电动机正、反转控制线路中，为什么必须保证 两个接触器不能同时工作？采用哪些措施可解决两个接触器不能同时工作？采用哪些措施可解决 此问题，这些方法有何利弊，最佳方案是什么？此问题，这些方法有何利弊，最佳方案是什么？2 2、在控制线路中、在控制线路中, ,短路、过载、失、欠压保护等功能短路、过载、失、欠压保护等功能 是如何实现的是如何实现的? ? 在实际运行过程中在实际运行过程中, ,这几种保护有这几种保护有 何意义何意义? ?实验实验2.9 RC2.9 RC一阶电路的响应测试一阶电路的响应测试一、实验目的一、实验目的 1. 测定RC一阶电路的零输入响应、零状态响应及完全响应。 2. 学习电路时间常数的测量方法。3. 掌握有关微分电路和积分电路的概念。4. 进一步学会用示波器观测波形。二、原理说明二、原理说明1. 1. 动态网络的过渡过程是十分短暂的单次变化过程。动态网络的过渡过程是十分短暂的单次变化过程。 要用普通示波器观察过渡过程和测量有关的参数，要用普通示波器观察过渡过程和测量有关的参数， 就必须使这种单次变化的过程重复出现。就必须使这种单次变化的过程重复出现。 为此，我们利用信号发生器输出的方波来模拟阶跃激励信号，为此，我们利用信号发生器输出的方波来模拟阶跃激励信号，即利用方波输出的上升沿作为零状态响应的正阶跃激励信号；即利用方波输出的上升沿作为零状态响应的正阶跃激励信号；利用方波的下降沿作为零输入响应的负阶跃激励信号。只要利用方波的下降沿作为零输入响应的负阶跃激励信号。只要选择方波的重复周期远大于电路的时间常数选择方波的重复周期远大于电路的时间常数，那么电路在，那么电路在这样的方波序列脉冲信号的激励下，它的响应就和直流电接这样的方波序列脉冲信号的激励下，它的响应就和直流电接通与断开的过渡过程是基本相同的。通与断开的过渡过程是基本相同的。2.2.图图4-14-1（b b）所示的）所示的 RC RC 一阶电路的零输入响应和零状态响一阶电路的零输入响应和零状态响 应分别按指数规律衰减和增长，其变化的快慢决定于电路应分别按指数规律衰减和增长，其变化的快慢决定于电路 的时间常数的时间常数。 3. 3. 时间常数时间常数的测定方法的测定方法: : 用示波器测量零输入响应的波形如图用示波器测量零输入响应的波形如图4-1(a)4-1(a)所示。所示。 0.368ttRCtt0.6320000 0+cuuUm mc cucuuuUm mUmUm m (a) 零输入响应 (b) RC一阶电路 (c) 零状态响应图 4-1 根据一阶微分方程的求解得知根据一阶微分方程的求解得知ucucUme-t/RCUme-t/RCUme-t/Ume-t/。当当t t时，时，Uc()Uc()0.368Um0.368Um。此时所对应的时间就等于。此时所对应的时间就等于。亦可用零状态响应波形增加到亦可用零状态响应波形增加到0.632Um0.632Um所对应的时间测得，所对应的时间测得，如图如图4-1(c)4-1(c)所示。所示。4.4.微分电路和积分电路是微分电路和积分电路是RCRC一阶电路中较典型的电路，一阶电路中较典型的电路， 它对电路元件参数和输入信号的周期有着特定的要求。它对电路元件参数和输入信号的周期有着特定的要求。 一个简单的一个简单的 RCRC串联电路，串联电路， 在方波序列脉冲的重复激在方波序列脉冲的重复激 励下，当满足励下，当满足RCT/2RCT/2时（时（T T为方波脉冲的重复周期）为方波脉冲的重复周期） 且由且由R R两端的电压作为响应输出，则电路就是一个微分两端的电压作为响应输出，则电路就是一个微分 电路。因为此时电路的电路。因为此时电路的 输出信号电压与输入信号输出信号电压与输入信号 电压的微分成正比。如图电压的微分成正比。如图4-2(a)4-2(a)所示。利用微分电路所示。利用微分电路 可以将方波转变成尖脉冲。可以将方波转变成尖脉冲。T TR RC CT/2T/2R T/2i Rc R Rcc cuuui iuR R(a)a)微分电路微分电路 (b) (b) 积分电路积分电路 图图4-24-2若将图若将图4-2(a)4-2(a)中的中的R R与与C C位置调换一下，如图位置调换一下，如图4-2(b)4-2(b)所示，由所示，由 C C两端的电压作为响应输出，且当电路的参数满足两端的电压作为响应输出，且当电路的参数满足RCRCT/2T/2，则该，则该RCRC电路称为积分电路。因为此时电路的输出信号电路称为积分电路。因为此时电路的输出信号电压与输入信号电压的积分成正比。利用积分电路可以将方电压与输入信号电压的积分成正比。利用积分电路可以将方波转变成三角波。波转变成三角波。从输入输出波形来看，上述两个电路均起从输入输出波形来看，上述两个电路均起着波形变换的作用，请在实验过程仔细观察与记录。着波形变换的作用，请在实验过程仔细观察与记录。三、实验设备序号名 称型号与规格数量备注1函数信号发生器12双踪示波器1自备3动态电路实验板1DGJ-03四、实验内容四、实验内容实验线路板的器件组件，如图实验线路板的器件组件，如图4-34-3所示，请认清所示，请认清R R、C C元件的布局及其标称值，各开关的通断位置等。元件的布局及其标称值，各开关的通断位置等。 1.1.从电路板上选从电路板上选R R10K10K，C C3300pF3300pF组成如图组成如图4-1(b)4-1(b) 所示的所示的RCRC充放电电路。充放电电路。uiui为脉冲信号发生器输出的为脉冲信号发生器输出的 UmUm1.84V1.84V、f f1KHz1KHz的方波电压信号，并通过两根的方波电压信号，并通过两根 同轴电缆线，将激励源同轴电缆线，将激励源uiui和响应和响应uCuC的信号分别连至的信号分别连至 示波器的两个输入口示波器的两个输入口YAYA和和YBYB。这时可在示波器的屏。这时可在示波器的屏 幕上观察到激励与响应的变化规律，请测算出时间幕上观察到激励与响应的变化规律，请测算出时间 常数常数，并用方格纸按，并用方格纸按1:1 1:1 的比例描绘波形。的比例描绘波形。少量地改变电容值或电阻值，定性地观察对响应的影响，少量地改变电容值或电阻值，定性地观察对响应的影响，记录观察到的现象。记录观察到的现象。2. 2. 令令R R10K10K，C C0.01F0.01F，观察并描绘响应的波形，观察并描绘响应的波形， 继续增大继续增大C C 之值，定性地观察对响应的影响。之值，定性地观察对响应的影响。 3. 3. 令令C C0.01F0.01F，R R1k1k，组成如图，组成如图4-2(a)4-2(a)所示的微分电路。所示的微分电路。 在同样的方波激励信号（在同样的方波激励信号（UmUm1.8V1.8V，f f1KHz1KHz）作用下，）作用下， 观测并描绘观测并描绘激励与响应激励与响应的的波波形。形。 增减增减R R之值，定性地观察对响应的影响，并作记录。之值，定性地观察对响应的影响，并作记录。 当当R R增至增至1M1M时，输入输出波形有何本质上的区别时，输入输出波形有何本质上的区别 激励UiUo响应五、实验注意事项五、实验注意事项 1.1.调节电子仪器各旋钮时，动作不要过快、过猛。实验前，调节电子仪器各旋钮时，动作不要过快、过猛。实验前， 需熟读双踪示波器的使用说明书。观察双踪时，要特别需熟读双踪示波器的使用说明书。观察双踪时，要特别 注意相应开关、旋钮的操作与调节。注意相应开关、旋钮的操作与调节。2. 2. 信号源的接地端与示波器的接地端要连在一起（称共地）信号源的接地端与示波器的接地端要连在一起（称共地） 以防外界干扰而影响测量的准确性以防外界干扰而影响测量的准确性 3. 3. 示波器的辉度不应过亮，尤其是光点长期停留在荧光屏示波器的辉度不应过亮，尤其是光点长期停留在荧光屏 上不动时，应将辉度调暗，以延长示波管的使用寿命。上不动时，应将辉度调暗，以延长示波管的使用寿命。六、预习思考题六、预习思考题1.1.什么样的电信号可作为什么样的电信号可作为RCRC一阶电路零输入响应、一阶电路零输入响应、 零状零状 态响应和完全响应的激励源？态响应和完全响应的激励源？2. 2. 已知已知RCRC一阶电路一阶电路R R10K10K，C C0.1F0.1F，试计算时间常数，试计算时间常数， 并根据并根据值的物理意义，拟定测量值的物理意义，拟定测量的方案。的方案。3. 3. 何谓积分电路和微分电路，它们必须具备什么条件？何谓积分电路和微分电路，它们必须具备什么条件？ 它们在它们在 方波序列脉冲的激励下，其输出信号波形的变化规律如何？方波序列脉冲的激励下，其输出信号波形的变化规律如何？ 这两种电路有何功用？这两种电路有何功用？4. 4. 预习要求：熟读仪器使用说明，回答上述问题，准备方格纸。预习要求：熟读仪器使用说明，回答上述问题，准备方格纸。七、实验报告1.1.根据实验观测结果，在方格纸上绘出根据实验观测结果，在方格纸上绘出RCRC一阶电路充放电时一阶电路充放电时uCuC的的 变化曲线，由曲线测得变化曲线，由曲线测得值，并与参数值的计算结果作比较，值，并与参数值的计算结果作比较， 分析误差原因。分析误差原因。2. 2. 根据实验观测结果，归纳、总结积分电路和微分电路的形成根据实验观测结果，归纳、总结积分电路和微分电路的形成 条件，阐明波形变换的特征。条件，阐明波形变换的特征。3. 3. 心得体会及其他心得体会及其他 。实验五、二阶动态电路的响应测试实验五、二阶动态电路的响应测试一、实验目的一、实验目的 1.测试二阶动态电路的零状态响应和零输入响应， 了解电路元件参数对响应的影响。2.观察、分析二阶电路响应的三种状态轨迹及其 特点， 以加深对二阶电路响应的认识与理解。二、原理说明二、原理说明一个二阶电路在方波正、负阶跃信号的激励下，一个二阶电路在方波正、负阶跃信号的激励下，可获得零状态与零输入响应，其响应的变化轨可获得零状态与零输入响应，其响应的变化轨迹决定于电路的固有频率。迹决定于电路的固有频率。 当调节电路的元件参数值，使电路的固有频率分别为负实数、当调节电路的元件参数值，使电路的固有频率分别为负实数、共轭复数及虚数时，可获得单调地衰减、衰减振荡和等幅振共轭复数及虚数时，可获得单调地衰减、衰减振荡和等幅振荡的响应。在实验中可获得过阻尼，欠阻尼和临界阻尼这三荡的响应。在实验中可获得过阻尼，欠阻尼和临界阻尼这三种响应图形。种响应图形。简单而典型的二阶电路是一个简单而典型的二阶电路是一个RLCRLC串联电路和串联电路和GCLGCL并联电路，并联电路，这二者之间存在着对偶关系。本实验仅对这二者之间存在着对偶关系。本实验仅对GCLGCL并联电路进并联电路进行研究。行研究。三、实验设备三、实验设备序号名 称型号与规格 数量备注1函数信号发生器12双踪示波器1自备3动态实验电路板1DGJ-03四、实验内容四、实验内容 动态电路实验板与实验十二相同，如图动态电路实验板与实验十二相同，如图5-25-2所示。所示。利用动态电路板中的元件与开关的配合作用，利用动态电路板中的元件与开关的配合作用，组成如图组成如图5-15-1所示的所示的GCLGCL并联电路。并联电路。L LC CR R激励R R2 21 1响应响应图图5-25-2 令令R1R110K10K，L L4.7mH4.7mH，C C1000PF1000PF，R2R2为为10K10K可调电阻。可调电阻。 令脉冲信号发生器的输出为令脉冲信号发生器的输出为UmUm1.5V1.5V，f f1KHz1KHz的方波脉冲，的方波脉冲， 通过同轴电缆接至图中的激励端，同时用同轴电缆将激励通过同轴电缆接至图中的激励端，同时用同轴电缆将激励 端和响应输出接至双踪示波器的端和响应输出接至双踪示波器的YAYA和和YBYB两个输入口。两个输入口。1.1.调节可变电阻器调节可变电阻器R2R2之值，之值， 观察二阶电路的零输入响应和观察二阶电路的零输入响应和 零状态响应由过阻尼过渡到临界阻尼，最后过渡到欠阻零状态响应由过阻尼过渡到临界阻尼，最后过渡到欠阻 尼的变化过渡过程，分别定性地描绘、记录响应的典型尼的变化过渡过程，分别定性地描绘、记录响应的典型 变化波形。变化波形。2.2.调节调节R2R2使示波器荧光屏上呈现稳定的欠阻尼响应波形，使示波器荧光屏上呈现稳定的欠阻尼响应波形， 定量测定此时电路的衰减常数定量测定此时电路的衰减常数和振荡频率和振荡频率dd。3.3.改变一组电路参数，如增、减改变一组电路参数，如增、减L L或或C C之值，重复步骤之值，重复步骤2 2 的测量，并作记录。随后仔细观察，改变电路参数时，的测量，并作记录。随后仔细观察，改变电路参数时， dd与与的变化趋势，并作记录。的变化趋势，并作记录。 图图5-2 5-2 动态电路、选频电路实验板动态电路、选频电路实验板 1001K10K1M1000p6800p0.01u0.1u10K10mH4.7mH0.1u0.01u1000p30K10K激激励励UiUi响应响应UoUo电路参数实验次数元 作 参 数测量值R1R2LC110K调至某一次欠阻尼状态4.7mH1000PF210K4.7mH0.01F330K4.7mH0.01F410K10mH0.01F五、实验注意事项五、实验注意事项1. 1. 调节调节R2R2时，要细心、缓慢，临界阻尼要找准。时，要细心、缓慢，临界阻尼要找准。2. 2. 观察双踪时，显示要稳定，如不同步，观察双踪时，显示要稳定，如不同步， 则可则可 采用外同步法触发（看示波器说明）采用外同步法触发（看示波器说明） 六、预习思考题六、预习思考题1.1.根据二阶电路实验电路元件的参数，根据二阶电路实验电路元件的参数， 计算出计算出 处于临界阻尼状态的处于临界阻尼状态的R2R2之值。之值。2.2.在示波器荧光屏上，在示波器荧光屏上， 如何测得二阶电路零输入如何测得二阶电路零输入 响应欠阻尼状态的衰减常数响应欠阻尼状态的衰减常数和振荡频率和振荡频率d d ？七、实验报告七、实验报告1.1.根据观测结果，在方格纸上描绘二阶电路过阻尼、根据观测结果，在方格纸上描绘二阶电路过阻尼、 临界阻尼和欠尼的响应波形。临界阻尼和欠尼的响应波形。 2. 2. 测算欠阻尼振荡曲线上的测算欠阻尼振荡曲线上的与与dd。 3. 3. 归纳、总结电路元件参数的改变对响应变化趋势归纳、总结电路元件参数的改变对响应变化趋势 的影响。的影响。 4. 4. 心得体会及其他。心得体会及其他。