电路基础实验指导书上交稿

13-14第一学期《电路基础》实验指导书课程代码：DQ2001B学时：20班级：计控1321盐城工业职业技术学院电气自动化团队编目录实验一基本仪表使用实验二基尔霍夫定律验证实验三叠加定理验证实验四最大功率传输条件测定实验五日光灯功率因数的提高实验六三相电路电压电流测量实验七典型电信号的观察与测量实验八RC一阶电路的响应测试实验九互感电路测量实验十双口网络测试实验一万用表的使用一．实验目的1．万用表的使用2．电压、电流、电阻的单测试二．实验器材万用表、电路原理实验箱、电阻若干三．实验原理用万用表的交流电压档可测量交流电压有效值，根据电压大小调节不同档位；用万用表的直流电压档可以测量直流电压大小；万用表的电阻档测量时需校零：将万用表位于电阻档，将两表笔搭接，调节电气调零，使指针位于0位四．实验步骤（一）、用万用表测量电压1、调节实验台的直流电压，用万用表测量电压值，并记下读数。U1=U2=U3=2、调节实验台的交流电压，用万用表测量电压值，并记下读数。注意读数值的性质α1=α2=α3=（二）、用万用表测量电阻1、根据色环电阻的标称值把万用表置于合适的电阻档，调零。2、测得电阻读数并换算成阻值，填入表中五、实验注意事项（1）测量时不要选错挡位，特别是不能用电流或电阻档来测电压，这样极易烧坏万用表。万用表不用时，可将档位置于交流电压最高挡（如1000V挡）（2）测量直流电压或直流电流时，要将红表笔接电源或电路的高电位，黑表笔接低电位，如果表笔接错会反偏，这时应马上互换红、黑笔位置。（3）若不能估计被测电压、电流或电阻的大小，应先用最高挡，如果高挡位测量值偏小，可根据测量大小重新选择相应的低挡位。（4）测量时，手不要接触表笔金属部位，以免触电或影响测量精确度。（5）测量电阻阻值时要进行欧姆校零，如果旋钮无法将表针调到欧姆刻度线为“0”处，一般是万用表内部电池用旧，可重新更换新电池。实验二基尔霍夫定律的验证一、实验目的1、学习测量电流和电压的方法；2、验证基尔霍夫定律，从而加深对基尔霍夫定律的理解。二、实验内容通过测量复杂电路的各支路电流来验证基尔霍夫电流定律（KCL），并通过用电流计算回路中各电阻两端的电压和电源的电动势来验证基尔霍夫电压定律（KVL），加深对基尔霍夫定律的理解。三、实验器材基尔霍夫定律实验：电路原理实验箱、50mA插座直流电流表3只、万用电表1只、电阻5只（阻值510Ω电阻3只、1KΩ电阻1只、330Ω电阻1只）、插座单键开关3只、插座导线18只、导线4根。四、实验步骤（一）基尔霍夫定律实验步骤：1、按实验电路图在通用电路板上进行插拼联接，检查无误后接入C组、D组直流稳压电源。2、按要求先粗略调整稳压电源，再用万用电表微调电源输出电压至电路所要求的相应值。3、闭合电键，分别把电流表的读数I1、I2、I3记录在表格中。4、用万用电表直流电压档分别测量Uab、Ucb、Udf、Ubd、Ude、的数值记录在表格中。5、根据实验电路图先计算各支路电流I1、I2、I3，与电流表读数比较，核对在节点b是否∑I入＝∑I出，验证基尔霍夫电流定律（KCL）。6、根据回路电压定律，对回路abdea和回路cbdfc进行计算，并与实测值进行比较∑IR＝∑E，即验证基尔霍夫电压定律（KVL）。Us1(V)Us2(V)I1(mA)I2(mA)I3(mA)Uab(V)Ucb(V)Udf(V)Ubd(V)Ude(V)理论值相对误差7、实验结果计算把实验接线图简化为右原理图。根据基尔霍夫定律列出KCL方程和KVL方程。节点b：I1+I2＝I3回路Ⅰ：I1R1＋I3R3＋I1R5＝US1回路Ⅱ：I2R2＋I3R3＋I2R4＝US2联立方程组，求解I1、I2、I3的理论值为：I1＝I2＝I3＝则Uab、Ucb、Ubd的理论值为：Uab=I1R1=Ucb=I2R2=Udf=I2R4=Ubd=I3R3=Ude=I1R5=相对误差δ为δ＝（实验值－理论值）／理论值×100%8、实验注意事项1、所有需要测量的电压值，均以电压表测量的读数为准。Us1、Us2也需测量，不应取电源本身的显示值。2、防止稳压电源两个输出端碰线短路。3、用指针式仪表测量时，如果仪表指针反偏，则必须调换仪表极性，重新测量。此时指针正偏，但读得电压或电流必须冠以负号。但应注意：所读得的电压或电流值的正确正、负号应根据设定的电流和电压参考方向来判断。9、实验结论实验三叠加原理的的验证一、实验目的验证线性电路叠加原理的正确性，加深对线性电路的叠加性的认识和理解。二、实验原理叠加原理指出：在有多个独立源共同作用下的线性电路中，通过每一个元件的电流或其两端的电压，可以看成是由每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。三、实验设备可调直流稳压电源（双路）、万用表、电阻五只（4510，330）叠加原理实验电路板四、实验内容实验线路如图所示，用DVCC-03挂箱的“基尔霍夫定律/叠加原理”电路板。1、将两路稳压源的输出分别调节为12V和6V，接入U1和U2处。2、令U1电源单独作用，（将开关1K投向1U侧，开关2K投向短路侧）。用万用表测量各支路电流及各电阻元件两端的电压，记录之。3、令U2电源单独作用，（将开关1K投向短路侧，开关2K投向2U侧）。重复上述步骤2的测量，记录之。4、令U1、U2电源共同作用，（将开关1K和2K分别投向1U和2U侧）。重复上述测量，记录之。1U（V）2U（V）1I（A）2I（A）3I（A）ABU（V）CDU（V）ADU（V）DEU（V）FAU（V）1U单独作用理论值2U单独作用理论值1U2U共同作用理论值四、实验注意事项1、用电表测量时要注意极性，填写表中数据时要正确判断所测值的正负号并记录表中。2、注意仪表量程的及时转换。五、思考题各电阻器所消耗的功率能否用叠加原理计算得出？试用上述实验数据，进行计算并作结论。六、实验结论测量项实验四最大功率传输条件测定一、实验目的1、掌握负载获得最大传输功率的条件2、了解电源输出功率与效率的关系。二、原理说明1、电源与负载功率的关系图中可视为由一个电源向负载输送电能的模型，0R可视为电源内阻和传输线路电阻的总和，LR为可变负载电阻。负载LR上消耗的功率P可由下式表示：LLSLRRRURIP202)(当0LR或LR时，电源输送给负载的功率均为零。而以不同的LR值代入上式可求得不同的P值，其中必有一个LR值，使负载能从电源处获得最大的功率。2、负载获得最大功率的条件根据数学求最大值的方法，令负载功率表达式中的LR为自变量，P为应变量，并使,0LdRdp可得，当0RRL时，负载从电源获得的最大功率为：LSLLSMAXRURRRUP4)(220这时，称电路处于“匹配”工作状态。3、匹配电路的特点及应用在电路处于“匹配”状态时，电源本身要消耗一半的功率。此时电源的效率只有50%，显然，这对电力系统的能量传输过程是绝对不允许的。发电机的内阻是很小的，电路传输的最主要指标是要高效率送电，最好是100%的功率均传送给负载。为此负载电阻应远大于电源的内阻，即不允许运行在匹配状态。而在电子技术领域中却不同。一般的信号源本身功率较小，且都有较大的内阻。而负载电阻（如扬声器等）往往是较小的数值，且希望能从电源获得最大的功率输出，而电源的效率往往不予考虑。通常设法改变负载电阻，或者在信号源与负载之间加阻抗变换器，使电路处于工作匹配状态，以使负载能获得最大的输出功率。三、实验设备可调直流电源（0~30V）1台，直流数字电压表（0~200V）1个，直流数字毫安表（0~200mA）1个，电路实验箱DVCC-05四、实验内容与步骤1、按图接线，负载LR取自元件箱DVCC-05的电阻箱。2、按表所列内容，令LR在0~1K范围内变化时，分别测出LU及I的值，在LP最大值附近应多测几点。200120RVUSLR()LU(V)I(mA)LP(W)五、图线绘制绘制LP-LR关系图线，根据实验结果说明负载获得最大功率的条件是什么？实验五日光灯电路功率因数的改善一、实验目的1、了解简单的单相交流电路――日光灯电路；2、验证并联电路中总电流与各分电流的关系；3、了解提高功率因素的方法，通过实验理解提高功率因素的意义。二、实验内容通过组装日光灯电路来了解日常生活中的简单单相交流电路，并通过测量总电路、日光灯支路和电容支路电流来验证并联电路中总电流与各分电流的关系，了解在RL串联电路两端并联电容器C来提高电路功率因素的方法，并理解提高功率因素的意义。三、实验器材电路原理实验箱、300mA插座交流电流表3只、日光灯镇流器（可用1个电感代替）、容值为1μF的电容器1只、插座单键开关2只、插座导线18只、导线2根。三、实验步骤1、按电路图在通用电路板上进行插拼联接，置S1、S2于断开状态。2、检查无误后接入220伏交流电源。接通S1，当日光灯发光时，读出电流表A1、A2的读数I、IL记录在表格中。3、接通S2，分别把电流表A1、A2、A3的读数I、IL、IC记录在表格中。4、总结并联电路中，总电流与各分电流的关系。5、利用在单相交流RL串联电路两端并联电容器C来提高电路功率因素的原理来分析实际电路，并结合实验画出相量图。6、对比并联电容前后的总电流的变化，并说明提高功率因素的意义和原理。I(mA)IL(mA)IC(mA)S1闭合、S2断开S1、S2均闭合四、实验结果1、把实验接线图简化为右原理图。2、提高功率因素的方法主要采用在感性负载的两端并联电容器，其基本原理是用电容的无功功率Qc对电感的无功功率进行补偿。3、根据测量数据，作一竖直向下的相量：－IC；4、以此相量两端点为圆心，分别以电感支路电流IC和总电流I为半径，交于O点；5、以O点为原点，以与－IC的垂直方向为参考相量方向，作出相量图。五、实验总结相量图表明，在感性负载的两端并联合适的电容C，在不影响感性电路的电流的前提下，可使电压与总电流的相位差φ减小，即原来是φL，现减小到φ，φL＞φ，故CosφL＜Cosφ，同时线路电流IL由减小到I。这时能量互换部分发生在感性负载与电容器之间，因而使电源设备的容量得到充分利用，线路上的能耗和压降也减小了。电流状态实验六三相负载实验一、实验目的1、熟悉三相对称与不对称负载分别在星形“Y”联接时的线电压、相电压、线电流、相电流的关系；2、了解三相四线制中线的作用，加深理解三相交流电路。二、实验内容掌握三相负载的星形“Y”联接，测量三相交流电路的线电压、相电压、线电流、相电流。三、实验器材电路原理实验箱、300mA交流电流表3只、白炽灯8只（可用相应大小的电阻）、开关4只，电压表3只四、实验步骤1、按三相负载的星形“Y”联接电路图（a）联接电路，置开关S4于闭合状态，经实验指导教师检查无误后方可接入380伏三相交流电源。2、用万用表分别测量三相对称负载和三相不对称负载在有中线时的线电压、相电压，计录在表格1中。3、闭合S1、S2、S3、S4，测量三相对称负载的线电流和中线电流，计录在表格中。断开S4，观察线电流和电路中灯光的亮度变化情况。4、闭合S4，断开S1，测量三相不对称负载的线电流和中线电流，计录在表格1中。5、断开S1，将开关S4通断几次，观察其余两相电路中灯光的亮度与电流变化情况。五、实验数据表格1三相负载的星形“Y”联接电路测量内容线电压相电压线电流中线电流UUVUVWUWUUUNUVNUWNILIN对称负载不对称负载六、总结从实验数据可知：1、三相对称负载在“Y”形联结时，线电压等于相电压的√3倍，中性线电流等于零。2、三相不对称负载在“Y”形联结时，中性线电流不等于零。中性线如果去除，灯泡亮度有的变亮，有的变暗，说明负载上电压不对称，用电设备不能正常工作，说明三相不对称负载在“Y”形联结时，中性线不能去除。实验七典型电信号的观察与测量一、实训目的与要求1．了解常用电子仪器的基本原理。2．掌握常用仪器的使用方法。3．进行简单的测量应用。。二、实验原理：1．示波器的基本结构示波管由电子枪、偏转板、显示屏组成电子枪：由灯丝