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1、电路分析实验指导书适用于应用电子技术、计算机控制专业海南软件职业技术学院2前言电工实验课是一门实践性很强的专业基础课。通过实验训练，可以近一步巩固所学理论知识，加强和提高独立分析问题和解决问题的能力。为了实现强化动手操作，培养学生实际应用技能这一主要目标，本实验指导书力求体现高职教育的办学特点。要求学生在实验前必须认真、在实验过程中仔细观察、实事求是的做好记录。实验结束后要写出完整的高水平的实验报告。本书共编排了 13 个实验项目，可作为应用电子技术、控制专业的实验用书，可根据具体情况选作其中几项。海南软件职业技术学院 理科部 吴恒玉 二 00 六年七月3目录目录实验一 常用电工仪器仪表的使用
2、实验二 电阻元件伏安特性的测绘实验三 基尔霍夫定律的验证实验四 叠加定理的验证实验五 戴维南定理的验证实验六 受控源研究实验七 日光灯电路及功率因数的提高实验八 交流电路参数的测定实验九 串联谐振实验十 并联谐振实验十一 三相交流电路实验十二 一阶 RC 电路的设计实验十三 三相电路功率的测量4实验一实验一 常用电工仪器仪表的使用常用电工仪器仪表的使用一、实验目的一、实验目的1了解常用仪表表盘上主要标注的意义。2掌握常用仪器设备的使用方法。二、原理说明二、原理说明实训中常用的电工仪器仪表的工作原理分别如下：1万用表万用表具有带标尺的刻度盘、转换开关、零欧姆调节旋钮和供测量接线的插孔。万用表应水
3、平放置，测量前首先检查表头指针是否在零点，可调节表头下方的调零旋钮使指针指于零位。将红色表笔插入正极插孔，黑色表笔插入负极插孔，根据测量种类将转换开关拨到所需的档位上，测量时若将测量种类和量限档位放错，会使表头严重损坏。万用表标度盘内有数条标尺。它们分别在测量不同电量时使用，根据 测量种类在相应的标尺上读取数据。例如标有“DC”或“”的标尺为测量直流各量用的；标有“AC”或“”的标尺为测量交流各量用的；标有“”的标尺是测量直流电阻用的。（1）直流电压的测量将万用表转换开关拨至直流电压档上，估计被测电压的大小，选择适当的量限，两表笔应跨接在被测电压的两端，红色表笔插“+”孔，接至被测电压的正极；
4、黑色表笔插“-”孔，接至被测电压的负极。当指针反向偏转时，将两表笔交换后接至电路，再读取读数。被测电压的正负由电压的参考极性 和实际极性是否一致来决定。（2）直流电流的测量将万用表转换开关拨至直流电流档，估计被测电流的大小，选择适当的量限，两表笔与被测支路串联，应使电流从红色正表笔流入，从黑色负表笔流出。当指针反向偏转时，应将两表笔交换位置，再读取读数，被测电流的正负由电流的参考方向与实际方向是否一致来决定。（3）交流电压的测量万用表转换开关拨至交流电压档，将两表笔跨接在被测电压的两端（不必区分正负端） ，交流电压挡的标尺刻度为正弦交流电压的有效值。（4）直流电阻的测量将万用表转换开关拨至电阻
5、档，估计被测电阻的大小，选择电子档的量限，被测电阻的值应尽量接近这一档的中心电阻值，读数时最为清晰。5测量电阻前，应先将两表笔短接，转动零欧姆调节旋钮，使指针停在标尺的“0”欧姆位置上。若不能调节到“0”欧姆点，说明内部电池的电阻已增大，需要更换电池。每变换一次电阻档，都要重新调节指针的零欧姆点。万用表的电阻档绝不允许测量带电的电阻，因为测量带电的电阻就相当于被测电阻的端电压接入仪表，无疑会使万用表遭到破坏。电路中若有电容存在，则应先将电容放电后再测量电路中的电阻。测量电阻时，两手不应同时接触电阻的两端，避免人体电阻对测量的影响。万用表使用完毕，应将转换开关置于交流电压最高档。万用表若长时间不
6、使用，需要将电池取出。2双路直流稳压电源直流稳压电源是输出可调稳定直流电压的电源设备。它一般可以输出稳定的直流电压0-30V，输出最大电流 3A。使用是时先插上仪器旁侧的电源插头，输入 220V 的交流电压，再打开面板上的电源开关，指示灯即亮。面板上的输出接线柱有“、 ”之分，电路中如果不需要接地时， “ 、 ”端可空着。输出接线柱千万不能误接到交流电源上，否则会使稳压电源立即损坏。输出电压和输出电流的值，由面板上的电压表和电流表指示出来。直流稳压电源在使用中，要防止过载和短路，若发现电压表指示突然下至零，表示电流过大，内部的过载保护部分停止输出电压，这时要设法减小输出电流，然后再按一下面板上
7、的复位按钮，即可使输出电压恢复正常。有些直流稳压电源在面板上或仪器内部装有管状保险丝塞孔，是作为短路保护用的。由于直流稳压电源的内阻极小，约数十毫欧姆，输出电压稳定，故可当作恒定的电压源使用。3低频信号发生器信号发生器是产生适合一定技术要求的电信号的电子仪器，工作频率在低频范围内的称为低频信号发生器。在电路实验中的正弦波低频信号发生器，一般有XD1、XD2、XD7、XFD7 等多种型号。这里我们以功能较全的 XD7 型为例，来说明低频信号发生器的一般使用方法。XD7 型低频信号发生器是一种晶体管式的电子仪器，它能产生 20Hz200Hz 的正弦信号电压，除电压输出外，还有不小于 5W 的功率输
8、出，配接8、600、5K 等三种负载。使用方法如下：6（1）仪器通电前，先将输出调节旋钮逆时针方向旋到最小位置，检查电源电压是否与仪器所需电源电压相符，然后接通电源开关，电源指示灯亮。（2）频率调节：根据所需频率，先选择频段，再调节“频率调节”旋钮，使指针指在所需频率位置即可。（3）电压输出：由面板上“电压输出”插座引出，可用“输出调节”旋钮调节输出电压的大小。（4）功率输出：两种输出方式，一种是对称式输出，一种是不对称式输出。输出电压的大小可以由“输出调节”旋钮连续调节，也可以通过“输出衰减”旋钮步进调节。使用功率输出时，应注意输出阻抗与负载阻抗的匹配，此时负载可获得最大功率。（5）输出指示
9、：本仪器面板上的电压表所示的电压值为仪器不对称输出时电压的有效值。当仪器接成对称输出时。电压表指示值为实际输出电压值的二分之一。4晶体管毫伏表和电子管毫伏表晶体管毫伏表和电子管毫伏表都是测量正弦交流电压有效值的电子仪器。与一般交流电压表相比，它们的量限多，测量电压的频率宽，灵敏度高，使用范围更广；输出阻抗高，输入电容小，对被测电路影响小。GB9B 型电子管毫伏表的使用方法：（1）通电前，检查电源电压是否与仪器所需的电源电压相符。将仪器放平，检查仪表指针是否在零位，否则可调节表头上的机械调零螺丝使指针回到零点。（2）将仪器的两输入端短路后，打开仪器电源开关，指示灯亮。预热数分钟后观察仪表指针是否
10、仍在零位，若不在零位，可调节面板上的“零点调节”旋钮使指针回到零位。（3）将量限选择开关（量程）置于所需量限位置，重新调节零点，然后即可进行测量。如果不知被测电压的大小，应先选最大量限，然后逐档下降，并尽可能使指针接近满刻度（一般在三分之二以上） 。测量过程中，凡改变量限均需重新调整零点。（4）仪器的输入端有一端是接地的，它与被测电路的接地端应可靠连接，以减少测量时的外来干扰。（5）使用中为了防止因感应电压使毫伏表指针过偏而受到损坏，在停止测量时间内，可将量限开关置于 10V 以上的高量限位置，在使用毫伏级量限时，读数后应将量限开关置于高量限位置后才可断开毫伏表输入端。（6）本仪表一般不能用于
11、非正弦电压的测量。7三、实验仪器设备三、实验仪器设备1 500 型万用表 1 台2双路直流稳压电源 1 台3低频信号发生器 1 台4毫伏表 1 块5示波器 1 台6直流电流表 1 块7交流电流表 1 块8功率表 1 块9交流电压表 1 块四、实验内容四、实验内容1观察交、直流电流表和功率表的表盘标注与型号，并将它们记录在表 1-1 中。表 1-1仪表名称表面标注与型号标注和型号的意义直流电流表交流电流表功率表2用万用表测量直流电流（1）按图 1-1 接线，将万用表转换开关置于直流电流 500mA 档，万用表的红表笔接至电路的 A 点，黑表笔接至 B 点，万用表被串联接入电路，直流电源输出电压
12、US=10v,R=100 可变电阻器 RP 调至最大电阻值。图 1-18（2）闭合开关 S，可变电阻器分别取 1/4RP、1/2RP、3/4RP，测量相应的直流电流值，记入表 1-2 中。表 1-2可变电阻器1/4 RP1/2 RP3/4 RPRP直流电流测量电流值（mA）（3）用毫伏表测量信号发生器的输出电压调节信号发生器频率为 1KHz，输出衰减为 0dB，功率接成不对称输出形式，输出电压为 10V 然后逐档改变输出衰减，读取相应的毫伏表指示值，记入表 1-3 中。表 1-3输出衰减（dB）020406080输出电压（V）五、注意事项五、注意事项1稳压源的输出不允许短路，恒流源的输出不允许
13、开路。2切不可误用万用表的电阻档和电流档去测量电压以免烧坏表头。六、实验报告六、实验报告1测量电压或电流时，若不知具体数值，万用表应如何选择量限？2由实验数据说明在测量电流电压时，万用表（或交流电流表）和电子毫伏表各适用于何种场合？9实验二实验二 电阻元件伏安特性的测绘电阻元件伏安特性的测绘一实验目的一实验目的1掌握线性电阻、非线性电阻元件伏安特性的逐点测试法；2学习恒压源、直流电压表、电流表的使用方法。二原理说明二原理说明任一二端电阻元件的特性可用该元件上的端电压 U 与通过该元件的电流 I 之间的函数关系 Uf(I)来表示，即用 UI 平面上的一条曲线来表征，这条曲线称为该电阻元件的伏安特
14、性曲线。根据伏安特性的不同，电阻元件分两大类：线性电阻和非线性电阻。线性电阻元件的伏安特性曲线是一条通过坐标原点的直线，如图 11 中（a）所示，该直线的斜率只由电阻元件的电阻值 R 决定，其阻值为常数，与元件两端的电压 U 和通过该元件的电流 I 无关；非线性电阻元件的伏安特性是一条经过坐标原点的曲线，其阻值 R 不是常数，即在不同的电压作用下，电阻值是不同的，常见的非线性电阻如白炽灯丝、普通二极管、稳压二极管等，它们的伏安特性如图 11 中（b） 、 （c） 、 （d） 。在图 11 中，U 0 的部分为正向特性，U 0 的部分为反向特性。绘制伏安特性曲线通常采用逐点测试法，即在不同的端电
15、压作用下，测量出相应的电流，然后逐点绘制出伏安特性曲线，根据伏安特性曲线便可计算其电阻值。三实验设备三实验设备(d)(b)(c)UUUIII(a)UI0000图 11101直流数字电压表、直流数字电流表2恒压源 3电工、模拟、数字三合一实验台及组件四实验内容四实验内容1测定线性电阻的伏安特性按图 12 接线，图中的电源 U 选用恒压源的可调稳压输出端，通过直流数字毫安表与 1k 线性电阻相连，电阻两端的电压用直流数字电压表测量。调节恒压源可调稳压电源的输出电压 U，从 0 伏开始缓慢地增加（不能超过 10V） ，在表 11 中记下相应的电压表和电流表的读数。表 11 线性电阻伏安特性数据U(V) 0 2 4 6 8 10I(mA)2测定 6.3V 白炽灯泡的伏安特性将图 1-2 中的 1k 线性电阻换成一只 6.3V 的灯泡，重复 1 的步骤，电压不能超过6.3V，在表 12 中记下相应的电压表和电流表的读数。表 12 6.3V 白炽灯泡伏安特性数据U (V) 0 1 2345I (mA)3测定半导体二极管的伏安特性按图 13 接线，为限流电阻，取 200（十进制可
