電路實(shí)驗(yàn)手冊

目錄實(shí)驗(yàn)一簡單萬用表線路計(jì)算和校驗(yàn)……………..2實(shí)驗(yàn)二求解戴維南和諾頓等效電路（上機(jī)）…..12實(shí)驗(yàn)三一階、二階動(dòng)態(tài)電路………………..…13實(shí)驗(yàn)四RLC串聯(lián)電路的幅頻特性及諧振現(xiàn)象（上機(jī)）…….18實(shí)驗(yàn)五三相電路實(shí)驗(yàn)……………..……………23實(shí)驗(yàn)六功率因數(shù)及相序的測量（上機(jī)）….……26附錄1A3380系列鉗型表使用說明書實(shí)驗(yàn)一簡單萬用表線路計(jì)算和校驗(yàn)1．實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1)了解萬用表電流檔、電壓檔及歐姆檔電路的原理與設(shè)計(jì)方法。(2)了解歐姆檔的使用方法。(3)了解校驗(yàn)電表的方法。2．實(shí)驗(yàn)說明萬用表是測量工作中最常見的電表之一，用它可以進(jìn)行電壓、電流和電阻等多種物理量的測量，每種測量還有幾個(gè)不同的量程。萬用表的內(nèi)部組成從原理上分為兩部分：即表頭和測量電路。表頭通常是一個(gè)直流微安表，它的工作原理可歸納為：“表頭指針的偏轉(zhuǎn)角與流過表頭的電流成正比”。在設(shè)計(jì)電路時(shí)，只考慮表頭的“滿偏電流Im”和“內(nèi)阻Ri”值就夠了。滿偏電流是指表針偏轉(zhuǎn)滿刻度時(shí)流過表頭的電流值，內(nèi)阻則是表頭線圈的銅線電阻。表頭與各種測量電路連接就可以進(jìn)行多種電量的測量。通常借助于轉(zhuǎn)換開關(guān)可以將表頭與這些測量電路分別連接起來，就可以組成一個(gè)萬用表。本實(shí)驗(yàn)分別研究這些實(shí)驗(yàn)。(1)直流電流檔多量程的分流器有兩種電路。圖1-1的電路是利用轉(zhuǎn)換開關(guān)分別接入不同阻值的分流器來改變它的電流量程的。這種電路計(jì)算簡單，缺點(diǎn)是可能由于開關(guān)接觸不太好致使測量不準(zhǔn)。最壞情況（在開關(guān)接觸不通或帶電轉(zhuǎn)換量程時(shí)有可能發(fā)生）是開關(guān)斷路，這時(shí)全部被測電流都流過表頭造成嚴(yán)重過載（甚至損壞）。因此多量程分流器都采用圖1－2的電路，以避免上述缺點(diǎn)。計(jì)算時(shí)按表頭支路總電阻r0’＝2250Ω來設(shè)計(jì)，其中ｒ’是一個(gè)“補(bǔ)足”電阻，數(shù)值視r(shí)0圖1-1利用轉(zhuǎn)換開關(guān)的分流器圖1-2常用的多量程分流器電路圖1-3為實(shí)驗(yàn)用萬用表直流電流檔電路，采用環(huán)形分流器。圖1-3實(shí)驗(yàn)用萬用表直流電流檔電路給定表頭參數(shù)：Im=100μA，rm’=2250Ω由圖1-3得知同理，可推得合并上兩式將rm’+R1消去有現(xiàn)將已知數(shù)據(jù)代入計(jì)算如下：(2)直流電壓檔圖1-4為實(shí)驗(yàn)用萬用表直流電壓檔線路，給定表頭參數(shù)同上。圖1-4實(shí)驗(yàn)用萬用表直流電壓檔線路先根據(jù)表頭的滿偏電流，計(jì)算出Ω/V下面計(jì)算R1和R2(3)交流電流檔(選做)采用圖1-5所示的半波或全波整流電路，整流器用晶體二極管，本實(shí)驗(yàn)采用半波整流，既省元件，線路又簡單。圖1-5半波或全波整流電路圖1-6一種交流電壓檔線路圖1-6是一種交流電壓檔線路，并聯(lián)在表頭上的電阻Rs用來增大整流器的電流以減少整流元件的非線性影響；D2用來減小在D1不導(dǎo)電的半個(gè)周期內(nèi)加到D1上的反向電壓以防止它的擊穿。1）Rs的計(jì)算若并聯(lián)電阻Rs后流過D1的電流為200μA，此時(shí)Rs為：2）由于流經(jīng)表頭的電流為直流，因此要換算成交流有效值I2。原表頭并上Rs以后可以整體看成一只200μA的滿偏的表頭，再加上整流電路為半波整流電路，此時(shí)有效值與平均值之比為2.22。因此有效值3）計(jì)算R20其中r0=1125Ω，為200μA表頭內(nèi)阻，R正為二極管D1的正向?qū)娮?，?00Ω計(jì)算。則（4）歐姆檔1）原理說明電阻的測量是利用在固定電壓下將被測電阻串聯(lián)到電路時(shí)要引起電路中電流改變這一效應(yīng)來實(shí)現(xiàn)的，圖1-7是一種最簡單的歐姆表線路。圖1-7一種最簡單的歐姆表線路它是將一只磁電系測量機(jī)構(gòu)（表頭）配上限流電阻Rb和干電池（電勢為E）組合而成的，若表頭的滿偏電流Im,內(nèi)阻為Ri，接入被測電阻Rx后流過表頭的電流入可用下式表達(dá)。從這個(gè)公式可以看出，被測電阻Rx越小，則電路的電流Ix越大，反之，則越小。因此通過表頭的電流值即可間接反映Rx的大小。當(dāng)Rx=0時(shí)(即儀表端鈕短路)流過表頭的電流有最大值。適當(dāng)選擇限流電阻Rb的數(shù)值，使流過表頭的最大電流剛好等于表頭的滿偏電流Im,即Rb的數(shù)值為這時(shí)，指針的滿偏轉(zhuǎn)處刻度為Rx=0。當(dāng)Rx=(即儀表端鈕開路)時(shí)，表頭沒有電流通過，儀表指針處在0處，此處則刻以Rx=，而從0～之間的任何Rx值，都包括在這個(gè)刻度范圍之內(nèi)。即在這種線路中，表頭的刻度尺改按歐姆來刻度。它具有反向的不均勻的刻度特性。當(dāng)被測電阻等于歐姆表的內(nèi)阻（Ri+Rb）時(shí)，電表讀數(shù)應(yīng)恰好在刻度尺的中央，這一電阻刻度稱為“中值電阻”。用Rm來表示，其大小可用下式計(jì)算：表面看來，從0～之間的所有Rx值都包括在刻度范圍以內(nèi)。但實(shí)際上只有在1/5Rm到5倍Rm這一個(gè)范圍內(nèi)的電阻值，才能測得比較準(zhǔn)確，而靠近刻度尺兩端(既0與），測量準(zhǔn)確度是很低的，而且不易讀準(zhǔn)。因此在使用歐姆表時(shí)，有必要選擇合適的中值電阻（稱為量程選擇），以得到較準(zhǔn)確的測量值。所以歐姆表量程的選擇實(shí)際上是中值電阻的選擇。為了改變歐姆表的量程（既改變中值電阻的數(shù)值），通常的辦法是給表頭并聯(lián)上一個(gè)分流電阻Rs。電阻檔可以單獨(dú)設(shè)計(jì)自己的分流電路，也可以和電流檔共用一個(gè)環(huán)流分流電路，這樣不但節(jié)省元件還能簡化電路計(jì)算，不過這時(shí)要使用轉(zhuǎn)換開關(guān)把“調(diào)零”電阻R接入電路，就增加了電路設(shè)計(jì)上的困難。采用這種方法，中值電阻值也不能任意選用了，它決定于電流檔量程數(shù)值和所用的電池電勢E的大小。圖1-8本實(shí)驗(yàn)采用的歐姆檔線路2）電路的選擇與計(jì)算。圖1-8為本實(shí)驗(yàn)采用的歐姆檔線路，表頭的參數(shù)同前，即Im=100A，r0’＝2250Ω①Rs的并入使得表頭電流滿偏時(shí)，儀表的靈敏度降低，從Ａ端流出電流IN增大了。IN的增大，使得從Ａ,Ｂ兩點(diǎn)看進(jìn)去，儀表的總內(nèi)阻較未并入Rs時(shí)降低了。若取Rs＝250Ω，則測量機(jī)構(gòu)部分變成為1mA的電流表,此時(shí)Rm=1.5/1*10-3＝1500Ω3）計(jì)算歐姆刻度歐姆表的刻度可以用計(jì)算的辦法來刻度，即可將原表頭的刻度盤改為按歐姆刻度。這時(shí)需要計(jì)算Rx的各個(gè)值應(yīng)該刻度在哪些分格上，計(jì)算公式為：其中ｍ———刻度盤上的滿偏格數(shù)（設(shè)m=50格）；Rm———?dú)W姆表的中值電阻值；Rx———被測電阻值；———與Rx對應(yīng)的刻度格數(shù)。本實(shí)驗(yàn)中Rm=1500Ω，下面列表以示分度格數(shù)與Rx的關(guān)系。Rx（Ω）0100200300500700120015001700α(格)50.046.944.141.737.534.127.82523.4Rx（Ω）20003000500010K20Kα(格)21.416.711.56.53.5（5）電表的校驗(yàn)被校表的指示值x與標(biāo)準(zhǔn)表的“實(shí)際值”之間的差值稱為絕對誤差，將絕對誤差加一個(gè)負(fù)號(hào)，就是所謂的校正值C在高準(zhǔn)確度的電表中，常附有校正曲線，以便采取“加”校正值的方法來提高測量結(jié)果的準(zhǔn)確度。電表的準(zhǔn)確度是由“準(zhǔn)確級(jí)”來說明的。我國生產(chǎn)的電表的準(zhǔn)確級(jí)分為0.1、0.2、0.5、1.0、1.5、2.5和5.0七級(jí)。準(zhǔn)確級(jí)的定義是其中m是電表的最大絕對誤差，m是電表的量程。所以，值越小，準(zhǔn)確度越高。校表時(shí)要求：1）標(biāo)準(zhǔn)表的準(zhǔn)確級(jí)要比被校表的準(zhǔn)確度高兩級(jí)，例如必須用0.2級(jí)標(biāo)準(zhǔn)表去校1.0級(jí)表，用1.5級(jí)標(biāo)準(zhǔn)表校5級(jí)等。2）校驗(yàn)時(shí)要在指針偏轉(zhuǎn)單向上升，然后單向下降的條件下進(jìn)行，以便觀察表頭的摩擦情況。即上升時(shí)把被校表指針從零點(diǎn)調(diào)到正指主要分度（指有數(shù)字的分度），若指針調(diào)過了頭，應(yīng)退回到零點(diǎn)重新上升。從最大值下降也一樣，若調(diào)過了頭，應(yīng)退回到最大值點(diǎn)重新下降。在被校表的每一主要分度上讀出標(biāo)準(zhǔn)表相應(yīng)的度數(shù)，計(jì)算出校正值，即可制作校正曲線。以被校表讀數(shù)為橫坐標(biāo)。以上升、下降兩次校正值的平均值為縱坐標(biāo)所作曲線即為校正曲線。曲線上各點(diǎn)間應(yīng)以直線連接成一折線。坐標(biāo)比例尺應(yīng)合適，以便應(yīng)用。3．儀器設(shè)備（1）電路分析實(shí)驗(yàn)箱一臺(tái)（2）數(shù)字萬用表一只4．實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與步驟實(shí)驗(yàn)用電路已經(jīng)在面板上基本連接好，用虛線連接的元件需要同學(xué)自己動(dòng)手連接。磁電系微安表頭數(shù)據(jù)：滿偏電流100A,，內(nèi)阻為2250Ω，內(nèi)阻可直接用萬用表測量。由于購得的的微安表100A其內(nèi)阻不一定是我們所需的2250Ω，所以先在表頭中串入一個(gè)可變電阻（可用實(shí)驗(yàn)箱右邊的4.7k的電位器），調(diào)節(jié)可變電阻的數(shù)值使得加上微安表的內(nèi)阻r0后其總阻值等于2250（1）直流電流檔組成直流電流量程為的1mA/5mA電流表，并對其進(jìn)行校驗(yàn)。1）按圖1-3搭接成直流電流表電路，電阻r1和r2可在萬用表電路區(qū)找到r1=200Ω,r2=50=20+30Ω。2）校驗(yàn)圖1-9直流電流表校驗(yàn)電路圖1-9為直流電流表校驗(yàn)電路，帶下標(biāo)“0”的是標(biāo)準(zhǔn)表，帶下標(biāo)“X”的是被校表。（圖中電源E用直流穩(wěn)壓電源，電阻和電位器可用其它單元的元件。）（2）直流電壓檔組成直流電壓量程為2.5V/10V的電壓表，并對其進(jìn)行校驗(yàn)。1）按圖1－4搭接，R1，R2均可在實(shí)驗(yàn)箱中找到。2）校驗(yàn)圖1-10直流電壓表校驗(yàn)電路圖1-10為直流電壓表的校驗(yàn)電路，圖中電源E用直流穩(wěn)壓電源。校驗(yàn)時(shí)注意：①先將指針的機(jī)械零點(diǎn)調(diào)準(zhǔn)。②校驗(yàn)時(shí)只在被校表的主要刻度點(diǎn)（既標(biāo)有數(shù)字的點(diǎn)）上讀數(shù)。（3）交流電壓檔（選做）組成交流電壓量程為的20v電壓表，并對其進(jìn)行校驗(yàn)。1）按圖1-6搭接2）按圖1-11校驗(yàn)圖1-11交流電壓表校驗(yàn)電路注：由于實(shí)驗(yàn)箱中沒有交流單相調(diào)壓器，故可直接用實(shí)驗(yàn)箱上互感電路區(qū)交流電壓加在標(biāo)準(zhǔn)表與被校表兩端，加以核對。4）歐姆檔組成中值電阻為1500Ω的歐姆表，并對其進(jìn)行校驗(yàn)。1）按圖1-8接線路，并對該歐姆表進(jìn)行刻度。2）歐姆刻度的核對用實(shí)驗(yàn)箱中的電阻核對計(jì)算出來的刻度視其接近程度。（更準(zhǔn)確的核對要用準(zhǔn)確度更高的電阻箱。）5．實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求（1）總結(jié)使用歐姆檔的注意事項(xiàng)。（2）作電流表的校驗(yàn)報(bào)告。（3）作電壓表的校驗(yàn)報(bào)告。實(shí)驗(yàn)二求解戴維南和諾頓等效電路(上機(jī))在Multisim中用電壓表測量電路的端口電壓，用電流表測量電路端口的短路電流，即可求得線性電路的戴維南和諾頓等效電路，設(shè)有電路如圖2-1所示，求其戴維南和諾頓等效電路。圖2-1求解戴維南和諾頓等效電路1．編輯原理圖電阻、電壓源和電流源按照常規(guī)方式調(diào)用；節(jié)點(diǎn)a、b的端點(diǎn)通過啟動(dòng)Place菜單中的PlaceJunction命令獲得：a、b方字標(biāo)識(shí)則在啟動(dòng)Place菜單中的PlaceText后，在確定的位置上點(diǎn)擊鼠標(biāo)再輸人所需的文字即可。2．基本操作基本操作過程如下：從Indicators元件庫中調(diào)出電壓表，并接至端點(diǎn)a、b。為了使電壓表的接線端在上下位置，可右點(diǎn)擊電壓表圖標(biāo)，在彈出菜單中選擇90Clockwise。還需打開電壓表屬性對話框，確定電壓表的Mode為DC。運(yùn)行仿真開關(guān)，電壓表顯示電壓為_______V，這就是開路電壓值。再從Indicators元件庫中調(diào)出電流表，并接至端點(diǎn)a、b。同樣為了使電流表的接線端在上下位置，可右點(diǎn)擊電流表圖標(biāo)，在彈出菜單中選擇90Clockwise。還需打開電流表屬性對話框，確定電流表的Mode為DC。運(yùn)行仿真開關(guān)，電流表顯示的電流為________A，這就是短路電流值。該電路的等效戴維南等效電阻Req=_______，畫出戴維南和諾頓等效電路。實(shí)驗(yàn)三一階、二階動(dòng)態(tài)電路1．實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1)加深對RC微分電路和積分電路過渡過程的理解。(2)研究R、L、C電路的過渡過程。2．實(shí)驗(yàn)說明(1)用示波器研究微分電路和積分電路。1)微分電路微分電路在脈沖技術(shù)中有廣泛的應(yīng)用。在圖3－l電路中，(1)即輸出電壓與電容電壓對時(shí)間的導(dǎo)數(shù)成正比。當(dāng)電路的時(shí)間常數(shù)＝RC很小，＞＞時(shí)，輸入電壓與電容電壓近似相等(2)將（2）代入（l）得(3)即：當(dāng)很小時(shí)，輸出電壓近似與輸入電壓對時(shí)間的導(dǎo)數(shù)成正比，所以稱圖3-1電路為“微分電路”。圖3-1微分電路圖3-2積分電路2)積分電路=1\*GB3①將圖3-1電路中的R、C位置對調(diào)，就得到圖3-2電路。電路中(4)即輸出電壓Usc與電阻電壓對時(shí)間的積分成正比。當(dāng)電路的時(shí)間常數(shù)＝RC很大、＞＞時(shí)，輸入電壓與電阻電壓近似相等，(5)將（5）代入（4）時(shí)(6)即：當(dāng)很大時(shí)，輸出電壓近似與輸入電壓對時(shí)間的積分成正比，所以稱圖3－2電路為“積分電路”。(2)R、L、C電路的過渡過程1)將圖3－3(a)電路接至直流電壓，當(dāng)電路參數(shù)不同時(shí)，電路的過渡過程有不同的特點(diǎn)：（a）(b)圖3-3RLC電路當(dāng)時(shí)，過渡過程中的電壓、電流具有非周期的特點(diǎn)。當(dāng)時(shí)，過渡過程中的電壓、電流具有“衰減振蕩”的特點(diǎn)：此時(shí)衰減系數(shù)是在R=0情況下的振蕩頻率，習(xí)慣上稱為無阻尼振蕩電路的固有角頻率，在R≠0時(shí)，放電電路的固有振蕩角頻率將隨增加而下降。當(dāng)電阻時(shí)，過程就變?yōu)榉钦袷幮再|(zhì)了。2)將圖3－3(b)電路接直流電壓，當(dāng)電路參數(shù)不同時(shí)，其過渡過程也有不同的特點(diǎn)。當(dāng)時(shí)，響應(yīng)是非振蕩性質(zhì)的。當(dāng)時(shí)，響應(yīng)將形成衰減振蕩。這時(shí)電路的衰減系數(shù)。(3)如何用示波器觀察電路的過渡過程：電路中的過渡過程，一般經(jīng)過一般時(shí)間后，便達(dá)到穩(wěn)定。由于這一過程不是重復(fù)的，所以無法用普通的陰極示波器來觀察（因?yàn)槠胀ㄊ静ㄆ髦荒茱@示重復(fù)出現(xiàn)的、即周期性的波形）。為了能利用普通示波器研究一個(gè)電路接到直流電壓時(shí)的過渡過程，可以采用下面的方法。圖3-4“矩形波”電壓在電路上加一個(gè)周期性的“矩形波”電壓（圖3-4）。它對電路的作用可以這樣來理解：在··等時(shí)刻，輸入電壓由零跳變?yōu)閁0，這相當(dāng)于使電路突然在與一個(gè)直流電壓U0接通；在、…等時(shí)刻，輸入電壓又由U0跳變?yōu)榱?，這相當(dāng)于使電路輸入端突然短路。由于不斷地使電路接通與短路，電路中便出現(xiàn)重復(fù)性的過渡過程，這樣就可以用普通示波器來觀察了。如果要求在矩形波作用的半個(gè)周期內(nèi)，電路的過渡過程趨于穩(wěn)態(tài)，則矩形波的周期應(yīng)足夠大。3.儀器設(shè)備(1)雙蹤示波器1臺(tái)(2)方波發(fā)生器1臺(tái)(3)電路分析實(shí)驗(yàn)箱1臺(tái)4.預(yù)習(xí)內(nèi)容(1)圖3-5電路中設(shè)；U入為一階躍電壓，其幅度為U＝3V；C=20F。試分別畫出R＝100KΩ，R＝10KΩ。R＝1KΩ時(shí)u出的曲線。圖3-5在積分電路輸入端加一階躍電壓(2)圖3-6電路中設(shè)U入為一矩形脈沖電壓，其幅度為U＝6伏特，頻率為1KHz，C=0.033F。試分別畫出R＝100KΩ及R＝10KΩ圖3-6在積分電路輸入端加一矩形脈沖電壓(3)圖3-7電路中，設(shè)U入為一矩形脈沖電壓，其幅度為U＝6伏特，頻率為1KHzC=0.033F，R=10KΩ圖3-7在微分電路輸入端加一矩形脈沖電壓(4)已知圖3－3(a)，R、L、C串聯(lián)電路中，L＝0.2H，C＝0.02FR=2KΩ及11KΩ兩種情況下Uc的波形是否振蕩。5.實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與步驟按圖3-8接線，用示波器觀察作為電源的矩形脈沖電壓。周期T＝lms。(1)按圖3-9接線，使R為10KΩ，分別觀察和記錄C＝0.01、0.1、1熒光屏上顯示的波形。圖3－8用示波器觀察矩形脈沖電壓圖3-9觀察微分電路的輸出波形(2)按圖3-10接線。使R為10KΩ，分別觀察和記錄C＝0.5、0.01兩種情況下熒光屏上顯示的波形。圖3-10觀察積分電路的輸出波形(3)按圖3-3（a）電路接線,L=0.2H，C＝0.1接入T＝10ms的矩形脈沖觀察并描繪R＝500及R＝4K兩種情況下的uSC波形。記錄必要的數(shù)據(jù)。(4)按圖3－3(b)接線L＝0.2H，C＝0.1時(shí)接入T＝10ms的矩形脈沖觀察并描繪R＝4K、及R＝500、R=270三種情況下的uSC波形并記錄必要的數(shù)據(jù)。6.實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求(1)將實(shí)驗(yàn)任務(wù)1、2、3、4、5中記錄的波形整理在坐標(biāo)紙上。(2)總結(jié)微分電路和積分電路的區(qū)別。實(shí)驗(yàn)四RLC串聯(lián)電路的幅頻特性與諧振現(xiàn)象（上機(jī)）1.實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1)測定R、L、C串聯(lián)諧振電路的頻率特性曲線。(2)觀察串聯(lián)諧振現(xiàn)象，了解電路參數(shù)對諧振特性的影響。2.實(shí)驗(yàn)原理(1)R、L、C串聯(lián)電路（圖4-1）的阻抗是電源頻率的函數(shù)，即：當(dāng)時(shí)，電路呈現(xiàn)電阻性，Us一定時(shí)，電流達(dá)最大，這種現(xiàn)象稱為串聯(lián)諧振，諧振時(shí)的頻率稱為諧振頻率，也稱電路的固有頻率。即或上式表明諧振頻率僅與元件參數(shù)L、C有關(guān)，而與電阻R無關(guān)圖4-lRLC串聯(lián)電路(2)電路處于諧振狀態(tài)時(shí)的特征復(fù)阻抗Z達(dá)最小，電路呈現(xiàn)電阻性，電流與輸入電壓同相。電感電壓與電容電壓數(shù)值相等，相位相反。此時(shí)電感電壓（或電容電壓）為電源電壓的Q倍，Q稱為品質(zhì)因數(shù)，即在L和C為定值時(shí)，Q值僅由回路電阻R的大小來決定。在激勵(lì)電壓有效值不變時(shí)，回路中的電流達(dá)最大值，即：(3)串聯(lián)諧振電路的頻率特性回路的電流與電源角頻率的關(guān)系稱為電流的幅頻特性，表明其關(guān)系的圖形稱為串聯(lián)諧振曲線。電流與角頻率的關(guān)系為：當(dāng)L、C一定時(shí)，改變回路的電阻R值，即可得到不同Q值下的電流的幅頻特性曲線（圖4-2）。顯然Q值越大，曲線越尖銳。圖4-2不同Q值下電流的幅頻特性曲線有時(shí)為了方便，常以為橫坐標(biāo)，：為縱坐標(biāo)畫電流的幅頻特性（這稱為通用幅頻特性）圖4-3上畫出了不同Q值下的通用幅頻特性曲線?；芈返钠焚|(zhì)因數(shù)Q越大，在一定的頻率偏移下，下降越厲害，電路的選擇性就越好。為了衡量諧振電路對不同頻率的選擇能力引進(jìn)通頻帶概念，把通用幅頻特性的幅值從峰值1下降到0．707時(shí)所對應(yīng)的上、下頻率之間的寬度稱為通頻帶（以BW表示）即：由圖4-3看出，Q值越大，通頻帶越窄，電路的選擇性越好。激勵(lì)電壓與響應(yīng)電流的相位差角和激勵(lì)電源角頻率的關(guān)系稱為相頻特性，即：顯然，當(dāng)電源頻率從0變到時(shí)，電抗X由-變到0時(shí)，角從變到0，電路為容性。當(dāng)從增大到。時(shí)，電抗X由0增到，角從0增大到，電路為感性。相角與的關(guān)系稱為通用相頻特性，如圖4-4所示。圖4-3不同Q值下的通頻帶圖4-4通用相頻特性圖諧振電路的幅頻特性和相頻特性是衡量電路特性的重要標(biāo)志。3.虛擬儀器(1)雙蹤示波器一臺(tái)(2)信號(hào)源一臺(tái)(3)萬用表一臺(tái)4.實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及步驟按圖4-5連接線路，電源V1為交流電壓源，取L＝1H，C＝，R＝。圖4-5RLC串聯(lián)諧振測量電路(1)計(jì)算和測試電路的諧振頻率①用L、C之值代入式中計(jì)算出。②測試：在Multisim中用Simulate→Analyses→ACAnalysis（交流分析）進(jìn)行頻率響應(yīng)分析。交流分析是以正弦波為輸入信號(hào)的，圖4-5中的V1只是個(gè)形式電源，即在進(jìn)行交流分析時(shí)，V1的頻率將被設(shè)定的頻率范圍所取代。分析節(jié)點(diǎn)3的電壓頻率響應(yīng)特性，具體方法見《multisim分析方法》中的“5.2交流分析”一節(jié)。確定電路的諧振頻率。(2)測定電路的幅頻特性和相頻特性①以為中心，選擇適當(dāng)?shù)念l率分析范圍，記錄電路中電阻電壓的幅頻特性曲線和相頻特性曲線，讀出較準(zhǔn)確的值，寫出此電路的上下限截止頻率、通頻帶。②記錄電路中電感電壓、電容電壓的幅頻特性曲線（注意記錄峰值點(diǎn)和諧振點(diǎn)的數(shù)據(jù)）。③保持L和C值，改變R,使R=5k，即改變了回路Q值，重復(fù)步驟①，并比較R=1k和5k時(shí)電路選擇性的不同。（3）在圖4-5中調(diào)整電源頻率（R取1k），改用示波器觀察電源電壓和電路電流的相位關(guān)系。當(dāng)電源頻率調(diào)整為該串聯(lián)電路的諧振頻率時(shí)，觀察電源電壓和電路電流是否同相？從示波器上讀出此時(shí)電容電壓幅值是電源電壓的幾倍？虛擬示波器的使用參見《Multisim使用說明》中對示波器的說明。思考：如何用示波器觀察電流的相位？（4）使用Multisim中Simulate→Analyses→TransientAnalysis（瞬態(tài)分析）重做上面（3）中的內(nèi)容。（參見《Multisim分析方法》中8-9頁的說明）。比較使用瞬態(tài)分析和示波器測量兩種方法各自的優(yōu)勢。5.思考題(1)用哪些實(shí)驗(yàn)方法可以判斷電路處于諧振狀態(tài)？(2)實(shí)驗(yàn)中，當(dāng)R、L、C串聯(lián)電路發(fā)生諧振時(shí)，是否有Uc＝及？若關(guān)系不成立，試分析其原因。6.實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求(1)根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，在坐標(biāo)紙上繪出兩條不同Q值下的幅頻特性曲線和相頻特性曲線，并作扼要分析。（計(jì)算電流I0注意：L不是理想電感，本身含有電阻，而且當(dāng)信號(hào)的頻率較高時(shí)電感線圈有肌膚效應(yīng)，電阻值會(huì)有增加，可先測量出Uc、求出Q值，然后根據(jù)已知的L、C算出總電阻。）(2)通過實(shí)驗(yàn)總結(jié)R、L、C串聯(lián)諧振電路的主要特點(diǎn)。(3)回答思考題。實(shí)驗(yàn)五三相電路1．目的(1)驗(yàn)證三相電路中線量與相量間的關(guān)系；(2)學(xué)習(xí)三相負(fù)載的星形聯(lián)接方法及中線的作用；三角形聯(lián)接方法；(3)學(xué)習(xí)三相功率的測量方法。2．預(yù)習(xí)要求(1)復(fù)習(xí)三相交流電路中線量與相量的關(guān)系，負(fù)載聯(lián)接方法，中線的作用。(2)預(yù)習(xí)A3380系列鉗型表的使用（見附錄1）3．設(shè)備交流電壓表(0-600V)一只A3380系列鉗型表一只單相功率表(300v2A)兩只負(fù)載（燈泡）（220V，25W）每相三個(gè)4．步驟(1)測量所提供的兩種三相電源的線電壓與相電壓并填入表5-1：表5-1：線電壓UAB相電壓UAUBCUBUCAUC(2)電燈負(fù)載（燈泡）作星形聯(lián)接如圖5-11）每相開3盞燈構(gòu)成對稱負(fù)載，電源電壓為線電壓380V時(shí)，分別在有中線和無中線兩種情況下測量負(fù)載上各相電壓，相電流及中線電流I0，填入表5-2，比較兩種情況下燈的亮度有無變化。2）各相分別開1、2、3盞燈構(gòu)成不對稱負(fù)載，分別在：①電源電壓為線電圖5-1負(fù)載作Ｙ形聯(lián)接壓380V，有中線②電源電壓為線電壓220V，無中線情況下測量負(fù)載上各相電壓，相電流及中線電流I0，填入表5-2，比較燈的亮度有無變化。表5-2：量名相電壓中線各相電流及燈亮度燈數(shù)亮度比較燈數(shù)亮度比較燈數(shù)亮度比較對稱有中線無中線不對稱有中線無中線3）三相功率測量三相三線制供電系統(tǒng)中，無論三相負(fù)載是否對稱，也無論負(fù)載是Y接還是△接，都可用二瓦表法測量三相負(fù)載的總有功功率。圖5-2二瓦表法測量功率實(shí)驗(yàn)電路如圖5-2所示。分別測量負(fù)載Y接和△接、對稱和不對稱時(shí)的功率，數(shù)據(jù)填入表5-3。連線時(shí)注意功率表的電流線圈要串聯(lián)在電路中，電壓線圈要并聯(lián)在電路中。測量時(shí)如功率表顯示負(fù)值，應(yīng)將功率表電流線圈兩個(gè)端子對調(diào)（不能調(diào)換電壓線圈端子），同時(shí)讀數(shù)應(yīng)記為負(fù)值。表5-3負(fù)載情況測量數(shù)據(jù)理論計(jì)算Y接對稱負(fù)載P1（W）P2（W）P總（W）P總（W）Y接不對稱負(fù)載△接對稱負(fù)載△接對稱負(fù)載（3）電燈負(fù)載作形連接如圖5-3，電源為線電壓220伏。圖5-3電燈負(fù)載作形連接1）每相開3盞燈，構(gòu)成對稱負(fù)載，測量相電流，線電流，填入表5-4。 2）各相分別開1、2、3盞燈。構(gòu)成不對稱負(fù)載，觀察各相燈亮度有無變化。表5-4對稱不對稱五、實(shí)驗(yàn)總結(jié)根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)說明以下四種情況中哪些符合負(fù)載相電壓等于1/線電壓：1）星形接法四線制，負(fù)載對稱；2）星形接法四線制，負(fù)載不對稱；3）星形接法三線制。負(fù)載不對稱；4）星形接法三線制，負(fù)載對稱。實(shí)驗(yàn)六功率因數(shù)及相序的測量（上機(jī)）1.實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?1)掌握三相交流電路相序的測量方法。(2)熟悉功率因數(shù)表的使用方法，了解負(fù)載性質(zhì)對功率因數(shù)的影響。2.原理與說明：圖6-1所示為相序指示器電路，用以測定三相電源的相序A、B、C（或U、V、W）。它是由一個(gè)電容器和兩個(gè)電燈連接成的星形不對稱三相負(fù)載電路。如果電容器所接的是A相，則燈光較亮的是B相，較暗的是C相（相序是相對的，任何一相均可作為A相，但A相確定后，B相和C相也就確定了）。ABC圖6-1相序指示器電路令，則=V由于，故B相燈光較亮。3．實(shí)驗(yàn)設(shè)備（1）單相功率表一只（2）交流電壓表一只（3）交流電流表一只（4）白熾燈組負(fù)載15W/220V三只（5）電感線圈1H一只（6）電容器0.986/450V一只4.7一只（7）刀開關(guān)三只4．實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與步驟（1）相序的測定1）按圖6-1所示電路接線，取220V，15W白熾燈兩只，0.986μF/450V電容器一只，經(jīng)三相調(diào)壓器接入線電壓為220V（rms）,50Hz的三相交流電源，觀察兩只燈泡的明亮狀態(tài)，判斷三相交流的相序。注意：仿真過程中，燈泡正常工作時(shí)應(yīng)一閃一閃地動(dòng)作，電壓較高時(shí)燈泡上下都有光線出現(xiàn)，電壓較低時(shí)僅一邊有光線。如電壓過高燈泡就會(huì)燒毀；如電壓過低，則燈泡不亮。2）將電源線任意調(diào)換兩相后再接入電路，觀察兩燈的明亮狀態(tài)，判斷三相交流電源的相序。（2）電路功率（P）和功率因數(shù)（cosφ）的測定按圖6-2所示接線，按表6-2的開關(guān)狀態(tài)合閘，記錄各表的讀數(shù)，并分析負(fù)載性質(zhì)。圖6-2,cosφ測定電路表6-2的開關(guān)狀態(tài)開關(guān)狀態(tài)負(fù)載性質(zhì)合，及隨意斷，合，斷斷，斷，合斷，合，合5．預(yù)習(xí)思考題根據(jù)電路理論來分析圖6-1檢測相序的原理。6．實(shí)驗(yàn)報(bào)告（1）簡述實(shí)驗(yàn)電路的相序檢測原理。（2）根據(jù)三表測定的數(shù)據(jù)，計(jì)算出。（3）分析負(fù)載性質(zhì)對的影響。*說明：Multisim中的相位是指滯后值。附錄1A3380系列鉗型表使用說明書一、安全說明A3380系列顯鉗表是根據(jù)IEC1010-1和IEC1010－2－032安全標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定設(shè)計(jì)生產(chǎn)的，符合交直流600VCAT．11．污染等級(jí)2。二、安全標(biāo)志重要要安全標(biāo)志，參考說明書接地高壓危險(xiǎn)回雙重絕緣（11類安全設(shè)備）三、安全使用注意事項(xiàng)1、在使用儀表前請仔細(xì)閱讀使用說明書，并特別注意“”后內(nèi)容。2、檢查儀表殼體應(yīng)無破裂損壞現(xiàn)象；表筆絕緣應(yīng)完好無損，無斷線、脫頭和銅線裸露現(xiàn)象，儀表工作不正常時(shí)請不要使用。3、在測量高于60V直流和30V交流以上電壓時(shí)，應(yīng)謹(jǐn)慎小心避免觸電。4、為避免損壞儀表，不要輸入超過各量程檔所規(guī)定的最大值。5、按測量需要，應(yīng)將量程功能開關(guān)置于正確位置。6、測量時(shí)表筆直插到底，保證可靠接觸。7、當(dāng)改變量程或功能時(shí)，表筆要離開測試點(diǎn)，以免有觸電的危險(xiǎn)。8、在進(jìn)行電流測量時(shí)，務(wù)必將表筆從儀表上取出。9、當(dāng)儀表在進(jìn)行測量時(shí)，絕對不要打開電池蓋，以免有觸電的危險(xiǎn)。10、在更換電池前，應(yīng)將表筆離開測試點(diǎn)。11、不要改變儀表內(nèi)部電路，以免損壞儀表、危及安全。12、應(yīng)還免在陽光直射、高溫高濕、易燃易爆以及蒸汽和粉塵的環(huán)境使用或存放。四、特點(diǎn)A3380系列顯鉗表是LCD顯示的3?位（3?位）數(shù)字鉗型多用表，可用來測量交直流電壓、交流電流、電阻、通斷、頻率、溫度、二極管等測試，并具有數(shù)據(jù)保持和背光照明功能，該儀表結(jié)構(gòu)精巧、性能穩(wěn)定、安全可靠、操作容易，攜帶方便，是電氣測量的理想工具，具有以下特點(diǎn)：1）厚度為22mm，便于掌握與攜帶。2）LCD顯示器字高13.5mm。3）數(shù)據(jù)保持功能、峰值保持功能（A3382），便于數(shù)據(jù)觀察、記錄。4）背光照明，延時(shí)自動(dòng)關(guān)斷，便于較暗環(huán)境讀數(shù)。5）所有量程過載全保護(hù)。6）高內(nèi)阻保證最小的測量誤差。7）采用3只3V鈕扣電池CR2032和安全、獨(dú)立電池盒設(shè)計(jì)，方便更換電池。五、一般特性最大顯示：“1999”和“3999”采樣速率：每秒2~3次極性顯示：負(fù)極性輸入顯示“－”過量程顯示：僅最高位顯示“1”或“OL”低電池指示：顯示符號(hào)“”保持：數(shù)據(jù)保持“H”峰值保持“PH”背光照明：液晶背光燈約5秒鐘后自動(dòng)斷開工作環(huán)境：0－40℃儲(chǔ)存環(huán)境：溫度-10~50℃鉗頭可測導(dǎo)體直徑：最大為40mm外形尺寸：長190×寬64×高22mm重量：約150g（包括電池和表筆）附件：測試筆一副，3V電池3只，K型熱電偶1根（僅A3383），使用說明書1本，工具包一個(gè)。六、技術(shù)指標(biāo)準(zhǔn)確度表達(dá)式：±（a％讀數(shù)+字?jǐn)?shù)），保證期1年環(huán)境條件：溫度23±5℃交直流電壓ACV/DCV量程分辨率準(zhǔn)確度備注ACVDCVA3383有此功能DC400mV0.1mV/±（0.5%讀數(shù)+2個(gè)字）AC\DC4V1mV±（1.0%讀數(shù)+3個(gè)字）±（0.5%讀數(shù)+2個(gè)字）AC\DC40V10mV±（1.0%讀數(shù)+3個(gè)字）±（0.5%讀數(shù)+2個(gè)字）AC\DC600V1V±（1.5%讀數(shù)+3個(gè)字）±（0.8%讀數(shù)+2個(gè)字）過載保護(hù)：600V直流或交流有效值輸入阻抗：10M頻率范圍：40~400Hz交流電流ACA量程分辨率準(zhǔn)確度2A\4A1mA±（2%讀數(shù)+5個(gè)字）20A\40A0.01A±（1.5%讀數(shù)+5個(gè)字）200A\400A0.1A±（1.5%讀數(shù)+5個(gè)字）600A1A<500A±（3%讀數(shù)+5個(gè)字）>500A僅供參考電阻量程分辨率準(zhǔn)確度備注4000.1±（1.0%讀數(shù)+2個(gè)字）A3383有此功能4K1±（0.8%讀數(shù)+2個(gè)字）40K10±（0.8%讀數(shù)+2個(gè)字）400K100±（0.8%讀數(shù)+2個(gè)字）4M1K±（0.8%讀數(shù)+2個(gè)字）40M10K±（2.0%讀數(shù)+2個(gè)字）2K1±（0.8%讀數(shù)+2個(gè)字）±（0.5%讀數(shù)+2個(gè)字）頻率Hz量程分辨率準(zhǔn)確度備注20MHz1Hz±（0.5%讀數(shù)+4個(gè)字）A3382有此功能40MHz1MHz±（0.5%讀數(shù)+4個(gè)字）A3383有此功能電容量程分辨率準(zhǔn)確度備注40nF10pF±（2.5%讀數(shù)+10個(gè)字）A3383有此功能400nF100PF±（2.5%讀數(shù)+5個(gè)字）41nF±（2.5%讀數(shù)+5個(gè)字）4010nF±（2.5%讀數(shù)+5個(gè)字）100100nF±（5.0%讀數(shù)+10個(gè)字）（100溫度℃（K型熱電偶）量程分辨率準(zhǔn)確度備注-40~4001±（3.0%讀數(shù)+1個(gè)字）A3383有此功能七、使用方法7－1、面板及顯示說明：1、鉗頭2、鉗頭扳機(jī)3、液晶顯示器4、功能按鈕5、量程選擇旋鈕圖1操作面板圖6、輸入插孔圖1操作面板圖7－2、交流電流測量注意：交流電流測量的最大量程為600A，為避免損壞儀表，請不要進(jìn)行超過最大輸入電流值的電流測量注意：如果不知道被測電流的大小，應(yīng)該將功能選擇開關(guān)置于“600A”檔，在逐步調(diào)低。l、將功能開關(guān)置于所需電流量程“A~”檔位。2、按下板機(jī)張開鉗口，卡入一根單獨(dú)的導(dǎo)體。如果卡入兩根或兩根以上的導(dǎo)體，測量將無效。3、為保證測量精度，被測導(dǎo)體應(yīng)盡量位于鉗口中心位置。4、讀取液晶顯示器上的被測電流值。如LCD最高位顯“1”7－3、交、直流電壓測量（ACV、DCV）注意：交直流電壓測量的最大輸入電壓為6