1、1电路原理实验 电路原理实验讲义-2014导读：就爱阅读网友为您分享以下“电路原理实验讲义-2014”的资讯，希望对您有所帮助，感谢您对 的支持!ANmACQI3mAR5R11KR21KVRL100R3510RcqRLR3V510+-ME110V+-R6R41K1KE26VR41K+BQUoc- (a) (b) 图 2-5 三、预习内容 在图 2-5(a)中设 E1=10V，E2=6V，R1?R2=1K?，根据戴维宁定理将 AB 以左的电路化简为戴维宁等效电路。即计算图示虚线部分的开路电压 Uoc，等效内阻 Req 及 A、B 直接短路时的短路电流2Isc 之值，填入自拟的表格中。 四、仪器设
2、备 五、实验内容与步骤 1. 用戴维宁定理求支路电流 I3 测定有源二端网络的开路电压 Uoc 和等效电阻 Req 按图 2-5(a)接线，经检查无误后，采用直接测量法测定有源二端网络的开路电压 Uoc。1. 电路电子综合实验箱 2. 直流毫安表 3. 数字万用表 一台 一只 一台 电压表内阻应远大于二端网络的等效电阻 Req。 用两种方法测定有源二端网络的等效电阻 Req A. 采用原理中介绍的方法二测量： 首先利用上面测得的开路电压 Uoc 和预习中计算出的Req 估算网络的短路电流 Isc 大5 小，在 Isc 之值不超过直流稳压电源电流的额定值和毫安表的最大量限的条件下，可直接测出短路
3、电流，并将此短路电流 Isc 数据记入表格 2-1 中。 B. 采用原理中介绍的方法三测量： 接通负载电阻 RL，调节电位器 R4，使 RL=1K?，使毫3安表短接，测出此时的负载端电压 U，并记入表格 2-1 中。 表 2-1 项目 数值 取 A、B 两次测量的平均值作为 Req（I3 的计算在实验报告中完成） 2. 测定有源二端网络的外特性 调节电位器 R4 即改变负载电阻 RL 之值，在不同负载的情况下，测量相应的负载端Uoc（V） U（V） Isc(mA) Req（?） 电压和流过负载的电流，共取五个点将数据记入自拟的表格中。测量时注意，为了避免电表内阻的影响，测量电压 U 时，应将接
4、在 AC 间的毫安表短路，测量电流 I 时，将电压表从A、B 端拆除。若采用万用表进行测量，要特别注意换档。 3. 测定戴维宁等效电路的外特性。 将另一路直流稳压电源的输出电压调节到等于实测的开路电压 Uoc 值，以此作为理想电压源，调节电位器 R6，使 R5?R6?Req，并保持不变，以此作为等效内阻，将两者串联起来组成戴维宁等效电路。按图 2-5(b)接线，经检查无误后，重复上述步骤测出负载电压和负载电流，并将数据记入自拟的表格中。 六、实验报告要求 1. 应用戴维宁定理，根据实验数据计算 R3 支路的电流I3，并与计算值进行比较。 2. 在同一坐标纸上作出两种情4况下的外特性曲线，并作适
5、当分析。判断戴维宁定理的正确性。 6 实验三 R、L、 C 元件性能的研究 一、实验目的 1. 用伏安法测定电阻、电感和电容元件的交流阻抗及其参数 R、L、C 之值。 2. 研究 R、L 、 C 元件阻抗随频率变化的关系。 3. 学会使用交流仪器。 二、实验说明 电阻、电感和电容元件都是指理想的线性二端元件。 1. 电阻元件：在任何时刻电阻两端的电压与通过它 的电流都服从欧姆定律。即 uR?Ri URRi 式中 R?uR/i 是一个常数，称为线性非时变电阻，其大小与 uR、i 的大小及方向无关，具有双向性。它的伏安特性是一条通过原点的直线。在正弦电路中，电阻元件的伏安关系可表示为： UR?RI
6、 式中 R?UR 为常数，与频率无关，只要测量出电阻端电压和其中的电流便可计算出电 I 阻的阻值。电阻元件的一个重要特征是电流 I 与电压 UR 同相。 52. 电感元件 电感元件是实际电感器的理想化模型。它 只具有储存磁场能量的功能。它是磁链与电流相 约束的二端元件。即： ULLi?L(t)?Li 式中 L 表示电感，对于线性非时变电感，L 是一个常数。电感电压在图示关联参考方向下为： uL?Ldi dt 在正弦电路中：UL?JXLI 式中 XL?L?2?fL 称为感抗，其值可由电感电压、电流有效值之比求得。即7 XL?UL。当 L?常数时，XL 与频率 f 成正比，f 越大，XL 越大，f
7、 越小，XL 越小，I 电感元件具有低通高阻的性质。若 f 为已知，则电感元件的电感为： L?XL 2?f （3-1） 理想电感的特征是电流 I 滞后于电压 3. 电容元件： ? 2 电容元件是实际电容器的理想化模型，它只具有储存电场能量的功能，它是电荷与电压相约束的元件。即： q(t)?Cuc 式中 C 表示电容，对于线性非时变电容，C 是一个常数。电容电流在关联参考方向下为： i?C?Uc?XI? 在正弦电路中 I?或 Uc?Jc?X?Jciduc dtUCC 式中 Xc?U11 称为容抗。其值为 Xc?c，可由实验测6出。当 C=常数时，Xc?C2?fcI 与 f 成反比，f 越大，Xc
8、 越小，f?，Xc?0 电容元件具有高通低阻和隔断直流的作用。当 f 为已知时，电容元件的电容为： C?1 2?fXc （3-2） 电容元件的特点是电流 I 的相位超前于电压三、仪器设备 1. 电路电子综合实验箱 一台 ?。 2 （用 RLC 串联与谐振电路部分的元件参数） 2. 功率信号发生器 一台 3. 交流毫伏表 正弦信号发生器 A 一只 一只 3. 数字万用表 VLCR8 四、实验内容与步骤 （1） 测定电阻、电感和电 容元件的交流阻抗及其参数： 图 3-1 1. 按图 3-1 接线确认无误后，将信号发生器的频率调节到 50Hz，并保持不变，分别接通 R、L、C 元件的支路。改变信号发
9、生器的电压（每一次都要用万用表进行测量） ，使之分别等于表 3-1 中的数值，再用万用表测出相应的电流值，并将数据记录于表 3-1中。 （注意：电感 L 本身还有一个电阻值） f?50Hz 表 3-1 7信号发生器输出 元件电流 电 U（伏） 压 被测元件 0 2 4 6 8 10 R=1K? IR（毫安） IL（毫安）IC（毫安） L=0.2H C=2?F 2. 以测得的电压为横坐标，电流为纵坐标，分别作出电阻、电感和电容元件的有效值的伏安特性曲线（均为直线） ，如图 3-2 所示。在直线上任取一点 A，过 A 点作横轴的垂线，交于 B 点，则 OB代表电压，AB 代表电流，则 R?UROB
10、 ?IABULOB ?IABBUIA 同理： XL? 0UcOB 图 3-2 Xc?IAB 再按式 3-1，3-2 计算出 L 和 C（此项可留到实验报告中完成） 。 （2）测定阻抗与频率的关系： 1. 按图 3-1 接线，经检查无误后，把信号发生器的输出电压调至 5 伏，分别测量在不同频率时，各元件上的电流值，将数据记入表 3-2 中。8测量 L、C 元件上的电流值时，应在 L、C 元件支路中串联一个电阻 R=100?，然后用交流毫伏表测量电阻上的电压，通过欧姆定律计算出电阻上的电流值，即 L、C 元件上的电流值。 （注意：电感 L 本身9 R 方波发生器 Cx 示波器 y 图 4-11 4
11、按图 4-3 电路接线 L=0.2H, C?0.1?f 接入 T?10ms 的矩形脉冲观察并描绘R?500?及 R?2K?两种情况下的 usc 波形。记录必要的数据。 5按图 4-4 接线 L?0.2H,C?0.1?f 接入 T?10ms 的矩形脉冲观察并描绘R?4K?及 R?500?, R270?三种情况下的 usc 波形并记录必要的数据。 六、实验报告要求 1将实验任务 1、2、3、4、5 中记录的波形整理在坐标纸上。 2总结微分和积分电路区别。 15 实验五 RLC 串联电路的幅频特性与谐振现象 一、实验目的 1测定 R、L、 C 串联谐振电路的频率特性曲线。 92观察串联谐振现象，了解
12、电路参数对谐振特性的影响。二、实验原理 1R、L、C 串联电路(图 5-1)的阻抗是电源频率的函数，即： Z?R?j(?L?1)?Zej? ?C 当?L?1 时，电路呈现电阻性， Us一定时，电流达最大，这种现象称为串联谐振，?C 谐振时的频率称为谐振频率，也称电路的固有频率。 即 ?0?1LC 或 f0?12?LC 上式表明谐振频率仅与元件参数 L、C 有关，而与电阻R 无关。 L.US+- .IR 图 5-1 C2电路处于谐振状态时的特征： 复阻抗 Z 达最小，电路呈现电阻性，电流与输入电压同相。 电感电压与电容电压数值相等，相位相反。此时电感电压(或电容电压) 为电源电压的 Q 倍，Q
13、称为品质因数，即 Q?ULUC?0L11?USUSR?0CRRL C 在 L 和 C 为定值时， Q 值仅由回路电阻 R 的大小来决定。10 在激励电压有效值不变时，回路中的电流达最大值，即： I?I0?US R 3串联谐振电路的频率特性： 回路的电流与电源角频率的关系称为电流的幅频特性，表明其关系的图形称为串联谐振曲线。电流与角频率的关系为： 16 I(?)?US1?R2?L?c?2?US?0?R1?Q2?0?2?I0?0?1?Q2?0?2 当 L、C 一定时，改变回路的电阻 R 值，即可得到不同Q 值下的电流的幅频特性曲线(图 5-2)。显然 Q 值越大，曲线越尖锐。 IQ1Q2Q1Q20
14、0图 5-2 有时为了方便，常以?I 为横坐标，为纵坐标画电流的幅频特性曲线(这称为通用?0I0 幅频特性 )，图 5-3 画出了不同 Q 值下的通用幅频特性曲线。回路的品质因数 Q 越大，在一定的频率偏移下，I 下降越厉害，电路的选择性就越好。 I0 为了衡量谐振电路对不同频率的选择能力引进通频带概念，把通用幅频11特性的幅值从峰值 1 下降到 0.707 时所对应的上、下频率之间的宽度称为通频带(以 BW 表示)即： BW?2?1 ?0?0 由图 5-3 看出 Q 值越大，通频带越窄，电路的选择性越好。 激励电压与响应电流的相位差?角和激励电源角频率?的关系称为相频特性，即： ?L?(?)
15、?arctg1?c?arctgX RR 显然，当电源频率?从 0 变到?0 时，电抗 X 由?变到 0时，?角从?2 变到 0，电路为容性。当?从?0 增大到?时，电抗 X 由 0 增到?，?角从 0 增到相角?与 17 ?，电路为感性。2?的关系称为通用相频特性，如图 5-4所示。 ?0 010.707I0I?Q1Q2Q2Q111122000002Q1Q2Q11Q220202 图 5-3 图 5-4 谐振电路的幅频特性和相频特性是衡量电路特性的重要12标志。 1电路电子综合实验箱 一台 2信号发生器 一台 3交流毫伏表 一台 4双踪示波器 一台 四、实验内容及步骤 ?为低频信号发生器。将电源
16、的输出电压接示波器的 Y 插 按图 5-5 连接线路，电源 UAS 座，输出电流从 R 两端取出，接到示波器的 YB 插座以观察信号波形，取L?0.1H， C?0.5?F，R?10 ，电源的输出电压 US?3V。 三、仪器设备 图 5-5 1计算和测试电路的谐振频率 f0?12?LC 示波器 LC .+US-RYBYA 用 L、C 之值代入式中计算出 f0。 测试：用交流毫伏表接在 R 两端，观察 UR 的大小，然后调整输入电源的频率，使电路达到串联谐振，当观察到 UR 最大时电路即发生谐振，此时的频率即为 f0(最好用数字频率计测试一下) 2测定电路的幅频特性 以 f0 为中心，调整输入电源
17、的频率从100Hz2000Hz，在 f0 附近，应多取些测试点。用交流毫伏表测试每个测试点的 UR 值，然后计算出电流 I 的值，记入13表格 4-1 中。 18 表 5-1 f(Hz) UR(mV) f0 I(mA) 保持 Us=3V，L=0.1H ，C=0.5?F，改变 R，使 R?100?，即改变了回路 Q 值，重复步骤。 3测定电路的相频特性 仍保持 US=3V，L=0.1H ，C=0.5?F，R?10? 。以 f0 为中心，调整输入电源的频率从 100Hz2000Hz。在 f0 的两旁各选择几个测试点，从示波器上显示的电压、电流波形上测量出每个测试点电压与电流之间的相位差?u?i，数
18、据表格自拟。 五、思考题 1用哪些实验方法可以判断电路处于谐振状态？ 2实验中，当 R、L 、C 串联电路发生谐振时，是否有Uc?UL 及 UR?US？若关系不成立，试分析其原因。 六、实验报告要求 1根据实验数据，在坐标纸上绘出两条不同 Q 值下的幅频特性曲线和相频特性曲线，并作扼要分析。(计算电流 I0注意：L 不是理想电感，本身含有电阻，而且当信号的频率14较高时电感线圈有肌肤效应，电阻值会有增加，可先测量出的 Uc、US 求出 Q 值，然后根据已知的 L、C 算出总电阻。) 2通过实验总结 R、L 、C 串联谐振电路的主要特点。 3回答思考题 2。 19 百度搜索“就爱阅读”,专业资料,生活学习,尽在就爱阅读网,您的在线图书馆百度搜索“就爱阅读”,专业资料、生活学习,尽在就爱阅读网 ,您的在线图书馆!
