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电路实验须知

电路实验是电路分析重要的教学环节，实验的目的不仅要巩固和加深理解所学理论知识，更重要的是要培养严谨的科学作风，训练学生实验技能，增强动手能力。请师生们在实验课前认真阅读以下内容。

对指导教师要求

1.指导教师在每次实验前，核对实验时间，作好准备工作。

2.任课教师应根据教学计划，在每次实验前，向学生布置本次实验课的内容及注意事项，要求学生提前作好预习并写出实验预习报告。

3.为严肃实验教学的课堂纪律，对迟到10分钟以上，又无正当理由者，指导教师有权禁止该学生上实验课，所缺实验学生自己负责。

4.实验前，指导教师要按《学生实验守则》要求，检查学生预习情况，不预习者不准上实验课。

5.实验过程中，指导教师要用启发诱导的方式指导实验课，以培养学生独立观察、思考、分析问题的能力。

6.每次实验结束时，指导教师要认真检查实验数据，凡不合格者要求重作，在确认无误后，方可结束实验。

7.每次实验课后，指导教师按实验指导书要求，认真批改实验报告，提出错误所在，对完成草率或抄袭者提出批评，严重者要求重做。

8.每次实验课后，指导教师要根据学生预习、实验中表现和实验报告完成情况，给出平时成绩。

对学生的要求

1.实验课按《实验教学管理细则》规定，要进行考试或考核。实验室要保持安静、整洁的学习环境。

2.每位学生必须按规定完成实验课，因故不能参加实验者，应课前向指导教师请假。对所缺实验要在期末电路实验课考试规定时间内补齐。

3.每次实验课前，必须预习，弄清实验题目、目的、内容、步骤和操作过程，及记录数据等。写出实验预习报告，在实验前指导教师检查，并接受指导教师的提问。对不写预习报告，又回答不出问题者，不准做实验。

4.每次实验课前，学生必须提前5分钟进入实验室，找好坐位，检查所需实验设备，做好实验前的准备工作。

5.做实验前，首先要确定好实验电路所需电源的性质、极性、大小、测量仪表的量程等，了解实验设备的铭牌数据，以免出现错误和损坏设备。

6.要注意测试仪表和设备的正确使用方法。每次实验前，根据实验中所使用的设备情况，了解设备的原理和使用方法。在没有弄懂仪器设备的使用方法前，不得贸然使用，否则后果自负。

7.实验室内设备不准任意搬动和调换，非本次实验所用仪器设备，未经指导教师允许不得动用。

8.要求每位学生在实验过程中，要具有严谨的学习态度、认真、踏实、一丝不苟的科学作风。坚持每次实验都要亲自动手，实验小组内要轮流接线、操作和记录等工作，无特殊原因，中途不得退出实验，否则本次实验无效。

9.实验过程中，如出现事故，马上关闭电源开关，然后向指导教师如实反映事故情况，并分析原因和处理事故。如有损坏仪表和设备时，应马上提出，按有关规定处理。

10.每次实验结束，实验数据和结果，一定要经指导教师检查，

确认正确无误后，方可拆线。整理好实验台和周围卫生，填写实验登记簿，然后离开实验室。

11.实验课后，每位学生必须按实验指导书的要求，独立编写实验报告，不得抄袭或借用他人的实验数据，实验报告上注明同组同学的姓名，实验报告在下次实验时交给指导教师，以供批阅。

实验安全用电规则

安全用电是实验中始终需要注意的重要的事项。为了做好实验，确保人身和设备的安全，在做电路实验时，必须严格遵守下列安全用电规则：

1.实验中的接线、改接、拆线都必须在切断电源的情况下进行（包括安全电压），线路连接完毕再送电。

2.在电路通电情况下，人体严禁接触电路中不绝缘的金属导线和带电连接点。万一遇到触电事故，应立即切断电源，保证人身安全。

3.实验中，特别是设备刚投入运行时，要随时注意仪器设备的运行情况，如发现有过热、异味、冒烟、火花等现象，应立即断电，并请指导老师检查。

4.实验时应精力集中，同组者必须密切配合，接通电源前必须通知同组同学，以防止触电事故。

5.了解有关电器设备的规格、性能及使用方法，严格按要求操作。注意仪表仪器的种类、量程和连接方法，保证设备安全。

目录

实验一电路元件的伏安特性 (1)

实验二受控源特性的研究 (4)

实验三电压源与电流源的等效变换 (7)

实验四叠加原理的验证 (9)

实验五戴维宁定理 (11)

实验六简单RC电路的过渡过程 (14)

实验七交流电路参数的测定 (16)

实验八日光灯电路的连接及功率因数的提高 (19)

实验九三相电路电压、电流的测量 (22)

实验十三相电路功率的测量 (25)

电路元件的伏安特性 1 实验一电路元件的伏安特性

一、实验目的

1.研究电阻元件和直流电源的伏安特性及其测定方法。

2.学习直流仪表设备的使用方法。

二、原理及说明

1.独立电源和电阻元件的伏安特性可以用电压表、电流表测定，称为伏安测量法（伏安表法）。伏安表法原理简单，测量方便，同时适用于非线性元件伏安特性测量。

2.理想电压源的内部电阻值Rs为零，其端电压U S（t）是确定的时间函数，而与流过电源的电流大小无关。如果U S（t）不随时间变化（即为常数），则该电压源称为直流理想电压源Us，其伏安特性曲线如图1-1中曲线a所示，实际电源的伏安特性曲线如图1-1中曲线b所示，它可以用一个理想电压源Us和电阻Rs相串联的电路模型来表示（图1-2）。显然Rs越大,图1-1中的角θ也越大，其正切的绝对值代表实际电源的内阻Rs。

3.理想电流源向负载提供的电流Is（t）是确定的函数，与电源的端电压大小无关。如果Is(t)不随时间变化（即为常数），则该电流源为直流理想电流源Is，其伏安特性曲线如图1-3中曲线a 所示。实际电源的伏安特性曲线如图1-3中曲线b所示，它可以用一个理想电流源Is和电导Gs相并联的电路模型来表示（图1-4）。

2 电路实验指导书

显然，Gs 越大，图1-3中的θ角也越大，其正切的绝对值代表实际电源的电导值Gs 。

4.电阻元件的特性可以用该元件两端的电压U 与流过元件的

电流I 的关系来表征。即满足于欧姆定律： I

U R 在U-I 坐标平面上，线性电阻的特性曲线是一条通过原点的直线。

5.非线性电阻元件的电压、电流关系，不能用欧姆定律来表示，它的伏安特性一般为一曲线。图1-5给出的是一般晶体二极管的伏安特性曲线。

三、实验设备

1.电路实验箱

2.万用表

3.白炽灯（6.3V ）

四、实验内容

1.测试线性电阻的伏安特性

按图1-6接线。调节直流稳压源的输出电压Us ，从0V 开设缓慢增加，一直到10V ，测量线性电阻的电压U 和电流I ，数据填入表1-1中。

电路元件的伏安特性 3

图1-6 测试线性电阻的伏安特性

表1-1

2.测试非线性白炽灯泡的伏安特性

按图1-7接线，图中10Ω电阻为限流电阻。调节直流稳压源的输出电压Us，测量白炽灯的电压U和电流I，数据填入表1-2中。

图1-7 测试白炽灯的伏安特性

表1-2

3、理想电压源的伏安特性

4 电路实验指导书

按图1-8接线，接线前调稳压电源Us=10V。按表1-3改变R 数值（将可调电阻与电路断开后调整R值），测量电阻R的电压U 和电流I，数据填入表1-3中。

图1-8 理想电压源的伏安特性测量接线图

表1-3 Us=10V

四、实验报告

根据测量数据，在坐标纸上按比例绘出各电路元件的伏安特性曲线。

受控源特性的研究 5 实验二受控源特性的研究

一、实验目的

通过测试受控源的外特性及其转移参数，进一步理解受控源的物理概念，加深对受控源的认识和理解。

二、原理及说明

1.根据控制量与受控量电压或电流的不同，受控源有四种：

●电压控制电压源(VCVS)；

●电压控制电流源(VCCS)；

●电流控制电压源(CCVS)；

●电流控制电流源(CCCS)。

其电路模型如图2-1所示。

图2-1 四种受控源模型

2.四种受控源的转移函数参量的定义如下：

(1)电压控制电压源（VCVS），U2=f(U1)，μ=U2/U1称为转移电压比（或电压增益）。

(2)电压控制电流源（VCCS），I2=f(U1)，g m=I2/U1称为转移电导。

6 电路实验指导书

(3)电流控制电压源（CCVS），U2=f(I1)，r m=U2/I1称为转移电阻。

(4)电流控制电流源（CCCS），I2=f(I1)，α=I2/I1称为转移电流比（或电流增益）。

三、实验设备

1.电路实验箱

2.万用表

四、实验内容

1、受控源VCCS的转移特性I L=f（U1）及外特性I L=f（U2）

（1）按图2-2接线，R L取2KΩ。调节直流稳压源的输出电压U1，测量I L，数据填入表2-1中。绘制I L =f（U1）曲线，并由其线性部分求出转移电导g m。

图2-2 受控源VCCS特性测量接线图

表2-1 R L = 2KΩ

（2）保持U1=2V，调节R L值，测量I L及U2值，填入表2-2中，并绘制I L=f(U2)曲线。

表2-2 U1 = 2V

2、CCVS的转移特性U2=f(I1)及外特性U2=f(I L)

（1）按图2-3接线，I S为可调恒流源。R L取2KΩ。调节恒流

受控源特性的研究7

源输出电流I S（0~0.8mA），测量U2值，填入表2-3中。绘制转移特性曲线U2=f(I S)，并由线性部分求出转移电阻r m。

图2-3受控源CCVS特性测量接线图

表2-3 R L = 2KΩ

(2) 保持I S=0.3mA，调整R L，测量U2及I L值，填入表2-4中。并绘制负载特性曲线U2=f(I L)。

表2-4 I S = 0.3mA

五、实验报告

1.根据实验数据，在方格纸上分别画出两种受控源的转移特性和负载特性曲线，并求出相应的转移参量。

2.对实验结果作合理分析和结论，总结对两种受控源的认识和理解。

8 电路实验指导书

实验三电压源与电流源的等效变换

一、实验目的

1.加深理解电压源、电流源的概念。

2.掌握电源外特性的测试方法。

二、原理及说明

1.电压源是有源元件，可分为理想电压源与实际电压源。理想电压源在一定的电流范围内，具有很小的电阻，它的输出电压不因负载而改变。而实际电压源的端电压随着电流变化而变化，即它具有一定的内阻值。理想电压源与实际电压源以及它们的伏安特性如图3-1所示(参阅实验一内容)。

图3-1

2、电流源也分为理想电流源和实际电流源。

理想电流源的电流是恒定的，不因外电路不同而改变。实际电流源的电流与所联接的电路有关。当其端电压增高时，通过外电路的电流要降低，端压越低通过外电路的电流越大。实际电流源可以用一个理想电流源和一个内阻R S并联来表示。图3-2为两种电流源的伏安特性。

电压源与电流源的等效变换9

图3-2

3、电源的等效变换

一个实际电源，尤其外部特性来讲，可以看成为一个电压源，也可看成为一个电流源。两者是等效的，其中I S=U S/R S或U S=I S R S

图3-3

图3-3为等效变换电路，由式中可以看出它可以很方便地把一个参数为U s和R s的电压源变换为一个参数为I s和R S的等效电流源。同时可知理想电压源与理想电流源两者之间不存在等效变换的条件。

三、实验设备

1.电路实验箱

2.万用表

四、实验内容

1、理想电流源的伏安特性

（1）按图3-4(a)接线，R L使用1KΩ电位器。

10 电路实验指导书

（2）调节恒流源输出，使I S为10mA。

（3）按表3-1调整R L值,观察并记录电流表、电压表读数变化。将测试结果填入表3-1中。

图3-4 电流源

2、实际电流源的伏安特性

按照图3-4(b)接线，按表3-1调整R L值，将测试的结果填入表3-1中。

3、电流源与电压源的等效变换

按照等效变换的条件，上述电流源可以方便地变换为电压源，如图3-5所示，其中U S=I S R S=10mA×1KΩ=10V，内阻R S仍为1KΩ，按表3-1调整R L值，将测试结果填入表3-1中，并与实际电流源的数据比较，验证其等效互换性。

图3-5 电压源

电压源与电流源的等效变换11 表3-1 电流源与电压源的等效变换

四、实验报告

1.根据测试数据绘出各电源的伏安特性曲线。

2.比较两电源互换后的结果，如有误差分析产生的原因。

12 电路实验指导书

实验四叠加原理的验证

一、实验目的

1.验证线性电路叠加原理的正确性，从而加深对线性电路的叠加性和齐次性的认识和理解。

2.加深理解叠加原理对非线性电路不适用。

二、原理及说明

1、基尔霍夫定律是集总电路的基本定律。它包括电流定律和电压定律。

基尔霍夫电流定律：在集总电路中，任何时刻，对任一节点，所有支路电流的代数和恒等于零,即:ΣI=0

基尔霍夫电压定律：在集总电路中，任何时刻，沿任一回路内所有支路或元件电压的代数和恒等于零,即:ΣU=0

2、叠加原理是线性电路的一个重要定理。

如果把独立电源称为激励，由它引起的支路电压、电流称为响应，则叠加原理可简述为：在任意线性网络中，多个激励同时作用时，总的响应等于每个激励单独作用时引起的响应之和。

三、预习要点

1.叠加原理中U1、U2分别单独作用，在实验中应如何操作？可否直接将不作用的电源（U1或U2）置零（短接）？

2.实验电路中，若有一个电阻器改为二极管，试问叠加原理的叠加性与齐次性还成立吗？为什么？

四、实验设备

1.电路实验箱

2.万用表

五、实验内容

按图4-1电路接线，电压源U1=12V，U2=6V。

叠加原理的验证13

图4-1 叠加原理实验接线图

1.令电源U1单独作用时（将开关S1投向U1侧，开关S2投向短路侧），用万用表和直流数字毫安表测量各支路电流及各电阻元件两端的电压，数据记入表4-1。

2.令电源U2单独作用时（将开关S1投向短路侧，开关S2投向U2侧），重复上述的测量和记录。

3.令U1和U2共同作用时（开关S1和S2分别投向U1和U2侧），重复上述的测量和记录。

4.将U2的数值增大两倍，调至(12V)，重复上述的测量和记录。

表4-1

五、实验报告

14 电路实验指导书

1.根据所测实验数据，验证线性电路的叠加性与齐次性。

2.各电阻所消耗的功率能否用叠加原理计算得出？根据上述实验数据，进行计算并作结论。