电路实验课件

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α）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）=分格数满刻度分格数量限*3、仪表内阻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=R3）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。21三、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1.56121824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。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、800Ω四、预习要求1、自学实验教材1-2，1-3，1-5，1-62、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（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i↑→R↑，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=100Ω2、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U（V）024681012I（mA）3、测量二极管（IN4007）的I=f（u）（IN4007的I正max=100mA，UBR≥700V）1）正向压降最大值＜1V；0~0.4V，I正很小→0，取值点可少；0.4V~0.8V,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：2.5~3.5V，I稳=10mAI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）0-1-2-2.5510152025305、（选作）电表内阻对伏安特性测量准确性的影响改变图2—2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。UytUx图3-3示波器使用中的显示原理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1~2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：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3-3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θ=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θ=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μ=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改变RL，测U=f（I），RL取值点900，800，700…100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。UR=2kUmAigU图4-1VCCS转移测试电路特性U=2VRmAIgU图4-2VCCS负载特性测试电路V4、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1~8K，间隔1K，自画表格。预习要求：1、2实验报告要求：1、2、3VirIIUR=2k图4-3CCVS转移特性测量电路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、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（K→Us1，K2→短路），测I1、I2、I3、Ube。3、Us2单独作用（K→Us2，K1→短路），测I1、I2、I3、Ube。4、Us1、Us2共同作用（K1→Us1，K2→Us2），测I1、I2、I3、Ube。数据表格自拟5-12、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。US112VUS26Vabcdefs1R1510R4510R2510R3R53301Ks2s3DIN4007图5-1叠加定理实验电路I1I2I3+-+-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U~I的关系，即U=f（I）特性。RL取值为1000、900、800….100Ω.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，K→RL端，测量UAB值即为Uoc。测量短路电流Isc：K→RL端。测量I值，即为Isc。2）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，K→RL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1~3实验五预习要求1~3mAVAB+-UocReqRL用电阻箱图5-3戴唯南等效电路外特性测量电路IU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、测量RC移相器的相移即的相位角滞后于，其相位差ΔΨ=Ψc-Ψs，实验时的频率fs=1KHZ，Uspp=4V。)()(11112CRarctgcRcjRcjUUsc1）直接法测量ΔΨ（用示波器YT方式的双踪）方法：工作于双踪方式→按下“ALT”Us→CH1，Uc→CH2设置CH1、2的零线并重合Us、Uc显示的幅度尽量大