電工實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書

/電路（電工技術(shù)）實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書蘇州大學(xué)應(yīng)用技術(shù)學(xué)院機(jī)電系電路（電工技術(shù))實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書電路實(shí)驗(yàn)教學(xué)作為專業(yè)基礎(chǔ)實(shí)踐課程的入門，適用于電氣、自動(dòng)化、儀器和計(jì)算機(jī)專業(yè)等學(xué)生,以電氣、自動(dòng)化類學(xué)生拓寬專業(yè)培養(yǎng)口徑為立足點(diǎn),依循電工電子學(xué)科與相關(guān)學(xué)科知識(shí)和基礎(chǔ)技術(shù)交融的特點(diǎn),突出強(qiáng)電與弱電的結(jié)合，電路理論基礎(chǔ)與電工測(cè)量技術(shù)的結(jié)合，由淺入深、循序漸進(jìn),掌握電子設(shè)備儀表的使用方法,完成電路實(shí)際測(cè)量和分析。電路實(shí)驗(yàn)課程作為電類學(xué)生的實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)之一，其建設(shè)目標(biāo)是：以學(xué)生為主體，以能力和素質(zhì)培養(yǎng)為主線，注重發(fā)揮學(xué)生的學(xué)習(xí)潛能,在寬口徑專業(yè)教育引導(dǎo)下,夯實(shí)基礎(chǔ)、注重實(shí)踐、引導(dǎo)創(chuàng)新，培養(yǎng)既要腳踏實(shí)地,又要出類拔萃的工程科技人才。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容(1)基爾霍夫定律。３學(xué)時(shí)(２）戴維南定理和諾頓定理。3學(xué)時(shí)（3）ＲＬC串、并聯(lián)諧振電路。3學(xué)時(shí)實(shí)驗(yàn)一基爾霍夫定律一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?１）加深對(duì)基爾霍夫定律的理解。（2）學(xué)習(xí)驗(yàn)證定律的方法和儀器儀表的正確使用。二、實(shí)驗(yàn)原理及說(shuō)明基爾霍夫定律是集總電路的基本定律,包括電流定律（KCＬ)和電壓定律（KＶＬ）.基爾霍夫定律規(guī)定了電路中各支路電流之間和各支路電壓之間必須服從的約束關(guān)系，無(wú)論電路元件是線性的或是非線性的,時(shí)變的或是非時(shí)變的,只要電路是集總參數(shù)電路，都必須服從這個(gè)約束關(guān)系。（1）基爾霍夫電流定律(KCL）.在集總電路中，任何時(shí)刻，對(duì)任一節(jié)點(diǎn),所有支路電流的代數(shù)和恒等于零，即∑ｉ＝0。通常約定：流出節(jié)點(diǎn)的支路電流取正號(hào),流入節(jié)點(diǎn)的支路電流取負(fù)號(hào)。(2）基爾霍夫電壓定律（ＫVＬ)。在集總電路中,任何時(shí)刻，沿任一回路所有支路電壓的代數(shù)和恒等于零，即沿任-回路有∑u＝０。在寫此式時(shí)，首先需要任意指定一個(gè)回路繞行的方向。凡電壓的參考方向與回路繞行方向一致者，取“＋”號(hào)；電壓參考方向與回路繞行方向相反者,取“一”號(hào).（3）ＫＣL和KVＬ定律適用于任何集總參數(shù)電路，而與電路中的元件的性質(zhì)和參數(shù)大小無(wú)關(guān)，不管這些元件是線性的、非線性的、含源的、無(wú)源的、時(shí)變的、非時(shí)變的等,定律均適用。三、實(shí)驗(yàn)儀器儀表四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及方法步驟（1）驗(yàn)證（KCＬ）定律,即∑i＝0。分別在自行設(shè)計(jì)的電路或參考的電路中,任選一個(gè)節(jié)點(diǎn)，測(cè)量流入流出該節(jié)點(diǎn)的各支路電流數(shù)值和方向，記入附本表１－1～表1—５中并進(jìn)行驗(yàn)證。參考電路見圖1—１、圖１—２、圖1—3所示。（２）驗(yàn)證(KVL）定律，即∑u=０。分別在自行設(shè)計(jì)的電路或參考的電路中任選一網(wǎng)孔(回路），測(cè)量網(wǎng)孔內(nèi)所有支路的元件電壓值和電壓方向，對(duì)應(yīng)記入表格并進(jìn)行驗(yàn)證。參考電路見圖1—３.圖1－1驗(yàn)證基爾霍夫定律電路之一(ａ)原理電路示意圖(b)實(shí)際接線示意圖圖1—２驗(yàn)證基爾霍夫定律電路之二(ａ）原理電路示意圖(b）實(shí)際接線示意圖圖1-3驗(yàn)證基爾霍夫定律電路之三（ａ）原理電路示意圖（b）實(shí)際接線示意圖五、測(cè)試記錄表格表1—1線性對(duì)稱電路(對(duì)應(yīng)圖1-)電路參數(shù)測(cè)量電壓（V)測(cè)量電流（mA）UＵUＵUＵUUIIIＩIＩUSＡ=VUSＢ＝ＶＲ=ΩR=ΩR=ΩＲ=ΩＲ＝ΩＲ=Ω驗(yàn)證網(wǎng)絡(luò)名稱ΣU=節(jié)點(diǎn)名稱ΣI＝表1－２線性對(duì)稱電路（對(duì)應(yīng)圖1-）電路參數(shù)測(cè)量電壓（V）測(cè)量電流(mA）UUUUUUＵUIＩIＩIIUSＡ=ＶUSB=VＲ=ΩR=ΩR=ΩR=ΩR=ΩR=Ω驗(yàn)證網(wǎng)絡(luò)名稱ΣU=節(jié)點(diǎn)名稱ΣＩ=表１—3線性不對(duì)稱電路（對(duì)應(yīng)圖1—)電路參數(shù)測(cè)量電壓(V）測(cè)量電流(mA)UUUUUUUＵＩIIIIIUSA=VUSB＝VR＝ΩR＝ΩＲ=ΩR=ΩＲ＝ΩR＝Ω驗(yàn)證網(wǎng)絡(luò)名稱ΣU=節(jié)點(diǎn)名稱ΣＩ＝表1－４線性不對(duì)稱電路(對(duì)應(yīng)圖1—)電路參數(shù)測(cè)量電壓（V)測(cè)量電流（ｍA）UＵＵＵUＵUUIＩＩIIIUSＡ=ＶUSB=VＲ=ΩR=ΩR=ΩR=ΩR＝ΩR=Ω驗(yàn)證網(wǎng)絡(luò)名稱ΣU=節(jié)點(diǎn)名稱ΣI=表1-5線性不對(duì)稱電路（對(duì)應(yīng)圖1—）電路參數(shù)測(cè)量電壓（Ｖ）測(cè)量電流（mＡ)ＵＵUUUUUUIIIＩＩIUSA＝VUSB=ＶR＝ΩR=ΩR=ΩＲ＝ΩR=ΩＲ=ΩDD驗(yàn)證網(wǎng)絡(luò)名稱ΣU=節(jié)點(diǎn)名稱ΣI=注：１、ＵSＡ、USＢ電源電壓根據(jù)實(shí)驗(yàn)時(shí)選用值填寫.２、Ｕ、Ｉ、R下標(biāo)均根據(jù)自擬電路參數(shù)或選用電路參數(shù)對(duì)應(yīng)填寫。指導(dǎo)教師簽字:＿_(dá)_＿_(dá)＿_(dá)__＿＿_(dá)_＿_(dá)_年月日六、實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)（1）自行設(shè)計(jì)的電路，或選擇的任一參考電路,接線后需經(jīng)教師檢查同意后再進(jìn)行測(cè)量.（２）測(cè)量前,要先在電路中標(biāo)明所選電路及其節(jié)點(diǎn)、支路和回路的名稱。(3)測(cè)量時(shí)一定要注意電壓與電流方向,并標(biāo)出“+”、“一”號(hào),因?yàn)槎傻尿?yàn)證是代數(shù)和相加。（４)在測(cè)試記錄表格中,填寫的電路名稱與各參數(shù)應(yīng)與實(shí)驗(yàn)中實(shí)際選用的標(biāo)號(hào)對(duì)應(yīng)。七、預(yù)習(xí)及思考題（1）什么是基爾霍夫定律,包括兩個(gè)什么定律?（2）基爾霍夫定律適用于什么性質(zhì)元件的電路?

實(shí)驗(yàn)二戴維南定理和諾頓定理一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?)加深對(duì)戴維南定理和諾頓定理的理解。(２）學(xué)習(xí)戴維南等效參數(shù)的各種測(cè)量方法.(３）理解等效置換的概念。（４）學(xué)習(xí)直流穩(wěn)壓電源、萬(wàn)用表、直流電流表和電壓表的正確使用方法。二、實(shí)驗(yàn)原理及說(shuō)明（１）戴維南定理是指—個(gè)含獨(dú)立電源、線性電阻和受控源的一端口，對(duì)外電路來(lái)說(shuō)，可以用一個(gè)電壓源和一個(gè)電阻的串聯(lián)組合來(lái)等效置換。此電壓源的電壓等于該端口的開路電壓UOC,而電阻等于該端口的全部獨(dú)立電源置零后的輸入電阻，如圖2－ｌ所示。這個(gè)電壓源和電阻的串聯(lián)組合稱為戴維南等效電路。等效電路中的電阻稱為戴維南等效電阻Reｑ。所謂等效是指用戴維南等效電路把有源一端口網(wǎng)絡(luò)置換后,對(duì)有源端口(1-1’)以外的電路的求解是沒(méi)有任何影響的，也就是說(shuō)對(duì)端口ｌ—１'以外的電路而言，電流和電壓仍然等于置換前的值。外電路可以是不同的。(２）諾頓定理是戴維南定理的對(duì)偶形式，它指出一個(gè)含獨(dú)立電源、線性電阻和受控源的一端口,對(duì)外電路來(lái)說(shuō),可以用一個(gè)電流源和電導(dǎo)的并聯(lián)組合來(lái)等效置換，電流源的電流等于該一端口的短路電流Isc，而電導(dǎo)等于把該-端口的全部獨(dú)立電源置零后的輸入電導(dǎo)Ｇｅｑ=1/Rｅq,見圖2-l。(3)戴維南-諾頓定理的等效電路是對(duì)外部特性而言的，也就是說(shuō)不管是時(shí)變的還是定常的，只要含源網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部除獨(dú)立的電源外都是線性元件,上述等值電路都是正確的。圖2—1一端口網(wǎng)絡(luò)的等效置換(4）戴維南等效電路參數(shù)的測(cè)量方法。開路電壓Ｕoｃ的測(cè)量比較簡(jiǎn)單，可以采用電壓表直接測(cè)量，也可用補(bǔ)償法測(cè)量；而對(duì)于戴維南等效電阻Req的取得，可采用如下方：網(wǎng)絡(luò)含源時(shí)用開路電壓、短路電流法，但對(duì)于不允許將外部電路直接短路的網(wǎng)絡(luò)（例如有可能因短路電流過(guò)大而損壞網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部器件時(shí)）不能采用此法;網(wǎng)絡(luò)不含源時(shí)，采用伏安法、半流法、半壓法、直接測(cè)量法等。三、實(shí)驗(yàn)儀器儀表四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及方法步驟(一)計(jì)算與測(cè)量有源一端口網(wǎng)絡(luò)的開路電壓、短路電流(１）計(jì)算有源一端口網(wǎng)絡(luò)的開路電壓Uoc（Ｕ１1’）、短路電流Iｓｃ(I１1')根據(jù)附本表２-１中所示的有源一端口網(wǎng)絡(luò)電路的已知參數(shù),進(jìn)行計(jì)算，結(jié)果記入該表。(2）測(cè)量有源一端口網(wǎng)絡(luò)的開路電壓Uoc，可采用以下幾種方法:1)直接測(cè)量法。直接用電壓表測(cè)量有源一端口網(wǎng)絡(luò)1-１＇端口的開路電壓，見圖2-2電路,結(jié)果記入附本表2—２中。圖2－2開路電壓、短路電流法圖2—3補(bǔ)償法二、補(bǔ)償法三2）間接測(cè)量法。又稱補(bǔ)償法,實(shí)質(zhì)上是判斷兩個(gè)電位點(diǎn)是否等電位的方法。由于使用儀表和監(jiān)視的方法不同,又分為補(bǔ)償法一、補(bǔ)償法二、補(bǔ)償法三.補(bǔ)償法一:用發(fā)光管判斷等電位的方法，利用對(duì)兩個(gè)正反連接的發(fā)光管的亮與不亮的直接觀察，進(jìn)行發(fā)光管兩端是否接近等電位的判斷。可自行設(shè)計(jì)電路。此種方法直觀、簡(jiǎn)單、易行又有趣味，但不夠準(zhǔn)確?？膳c電壓表、毫伏表和電流表配合使用.具體操作方法，留給同學(xué)自行考慮選作。補(bǔ)償法二：用電壓表判斷等電位.如圖２－3所示,把有源一端口網(wǎng)絡(luò)端口的1＇與外電路的2＇端連成一個(gè)等位點(diǎn);Us兩端外加電壓，起始值小于開路電壓Ull＇;短接電位器Rw和發(fā)光管D1、D2，這樣可保證外加電壓Uｓ正端2與有源一端口開路電壓正端1直接相對(duì),然后把電壓表接到１、2兩端后,再進(jìn)行這兩端的電位比較。經(jīng)過(guò)調(diào)節(jié)外加電源Us的輸出電壓壓,調(diào)到1、２兩端所接電壓表指示為零時(shí)，即說(shuō)明1端與2端等電位，再把l、2端斷開后,測(cè)外加電源Uｓ的電壓值,即等于有源一端口網(wǎng)絡(luò)的開路電壓Ｕoc,此值記入附本表２－2中.補(bǔ)償法三:用電流表或檢流計(jì)判斷等電位的方法，條件與方法同上，當(dāng)調(diào)到l、２兩端所接電壓表指示為零時(shí),再換電流表或檢流計(jì)接到l、2兩端上，見圖2—３。微調(diào)外加電源Us的電壓使電流表或檢流計(jì)指示為0(注意一般電源電壓調(diào)量很小)，再斷開電流表或檢流計(jì)后,用電壓表去測(cè)外加電源Ｕｓ的電壓值，應(yīng)等于Uoc，此結(jié)果對(duì)應(yīng)記入附本表２－２.此方法比用電壓表找等電位的方法更準(zhǔn)確，但為了防止被測(cè)兩端1、2間電位差過(guò)大會(huì)損壞電流表,所以一定要在電壓表指示為零后，再把電流表或檢流計(jì)換接上。以上方法中，補(bǔ)償法一測(cè)量結(jié)果誤差較大，補(bǔ)償法三測(cè)量結(jié)果較為精確,但也與電流表靈敏度有關(guān).（二)計(jì)算與測(cè)量有源一端口網(wǎng)絡(luò)的等效電阻Rｅq（1）計(jì)算有源一端口網(wǎng)絡(luò)的等效電阻Req。當(dāng)一端口網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部無(wú)源時(shí)（把雙刀雙投開關(guān)K1合向短路線）,計(jì)算有源一端口網(wǎng)絡(luò)的等效電阻尺Req.電路參數(shù)見附本表2－1中,把計(jì)算結(jié)果記入該表中。（2）測(cè)量有源一端口網(wǎng)絡(luò)的等效電阻只Req.可根據(jù)一端口網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部是否有源，分別采用如下方法測(cè)量:１)開路電壓、短路電流法。當(dāng)一端口網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部有源時(shí)（把雙刀雙投開關(guān)Ｋ1合向電源側(cè)）,見圖２－２所示，USＮ=３０V不變，測(cè)量有源一端口網(wǎng)絡(luò)的開路電壓和短路電流Iｓc。把電流表接ｌ-1＇端進(jìn)行短路電流的測(cè)量。測(cè)前要根據(jù)短路電流的計(jì)算選擇量程,并注意電流表極性和實(shí)際電流方向，測(cè)量結(jié)果記入附本表2-3，計(jì)算等效電阻Req.2)伏安法。當(dāng)一端口網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部無(wú)源時(shí)(把雙刀雙投開關(guān)Kl合向短路線側(cè)），整個(gè)一端口網(wǎng)絡(luò)可看成一個(gè)電阻，此電阻值大小可通過(guò)在一端口網(wǎng)絡(luò)的端口外加電壓，測(cè)電流的方法得出,見圖2-4.具體操作方法是外加電壓接在Us兩端,再把l'、2’兩端相連,把發(fā)光管和電位器Ｒｗ短接，電流表接在1、２兩端,此時(shí)一端口網(wǎng)絡(luò)等效成一個(gè)負(fù)載與外加電源Uｓ構(gòu)成回路,Uｓ電源電壓從0起調(diào)到使電壓表指示為1ＯV時(shí),電流Is2與電壓值記入附本表２-３,并計(jì)算一端口網(wǎng)絡(luò)等效電阻Req=Us／IＳ2。圖2-４伏安法圖2-5半流法3）半流法。條件同上，只是在上述電路中再串進(jìn)一個(gè)可調(diào)電位器Rw（去掉Rw短接線）如圖2-5所示，外加電源Ｕs電壓10V不變。當(dāng)調(diào)Rw使電流表指示為伏安法時(shí)電流表的指示的一半時(shí),即I＇ｓ2＝Is2/2，此時(shí)電位器Rw的值等于一端口網(wǎng)絡(luò)等效電阻Req，斷開電流表和外加電源Us,測(cè)Rw值就等于是及Req，結(jié)果記入附本表2—3.4）半壓法。半壓法簡(jiǎn)單、實(shí)用，測(cè)試條件同上，見圖2-6。把１、2兩端直接相連,外加電源Ｕs=１0Ｖ,調(diào)Rｗ使ＵRw＝（1/2）Uｓ時(shí),說(shuō)明Rw值即等于一端口網(wǎng)絡(luò)等效電阻Req，斷開外接電源Us，再測(cè)量Rｗ的值,結(jié)果記入附本表２-３。5）直接測(cè)量法。當(dāng)一端口網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部無(wú)源時(shí)，如圖2—7所示,可用萬(wàn)用表歐姆檔測(cè)量或直流電橋直接測(cè)量1—1＇兩端電阻Req(此種方法只適用于中值、純電阻電路），測(cè)試結(jié)果記入附本表２-3中。圖2—6半壓法圖2－7直接測(cè)量法說(shuō)明：以上各方法測(cè)出的值均記入附本表2-3中,計(jì)算后進(jìn)行比較，并分析判斷結(jié)果是否正確。(3)驗(yàn)證戴維南定理，理解等效概念：１）戴維南等效電路外接負(fù)載。如圖２-8（a）所示,首先組成一個(gè)戴維南等效電路，即用外電源Us（其值調(diào)到附本表２—2用直接測(cè)量法測(cè)得的Uoｃ值)與戴維南等效電阻R5=Rｅｑ相串后,外接R5=10０Ω的負(fù)載,然后測(cè)電阻R6兩端電壓UＲ6和流過(guò)Ｒ６的電流值IR６，記入附本表2—4.圖２—8驗(yàn)證戴維南定理(ａ)戴維南等效電路端口負(fù)載R６；（ｂ)N網(wǎng)絡(luò)的端口接負(fù)載R６2）N有源網(wǎng)絡(luò)1－１’端口外接負(fù)載。如圖2-８（ｂ）所示,同樣接R6=100Ω的負(fù)載，測(cè)電壓UＲ6與電流IR6，結(jié)果記入附本表2—４中，與1)測(cè)試結(jié)果進(jìn)行比較，驗(yàn)證戴維南定理（４）驗(yàn)證諾頓定理,理解等效概念：1)諾頓等效電路外接負(fù)載。如圖２-9（a）所示,首先組成一個(gè)諾頓等效電路，即用外加電流源Is(其值調(diào)到附本表2－3中開路電壓、短路電流法測(cè)得的短路電流Iｓｃ值）與戴維南等效電阻R５＝Ｒeｑ并后，外接R６=１00Ω的負(fù)載，然后測(cè)電阻R6兩端電壓ＵR6和流過(guò)Ｒ6的電流值IR６，記入本表2—5.采用此方法時(shí)注意，由于電流源不能開路，具體操作要在教師具體指導(dǎo)下進(jìn)行，否則極易損壞電流源。圖2-9驗(yàn)證諾頓定理等效電路（a）諾頓等效電路端口接負(fù)載R6；（ｂ)N網(wǎng)絡(luò)的端口接負(fù)載R６2)與上述(３）之2)中的測(cè)試結(jié)果進(jìn)行比較，參閱圖２－8(b),驗(yàn)證諾頓定理.五、測(cè)試記錄表2-1戴維南等效參數(shù)計(jì)算序號(hào)計(jì)算有源一端口電路參數(shù)1UＯC=U11＇R2R211'R1R3R4+－USNUSN=30VＲ1＝１２０ΩR2=３60ΩＲ３=２４0ΩR4＝180Ω２IＳ=I11’mＡ3Ｒeq＝R1１'Ω表2—2等效電壓源電壓Ｕｏc測(cè)量結(jié)果序號(hào)采取方法Uoc（Ｖ)條件說(shuō)明1直接測(cè)量Ｎ網(wǎng)絡(luò)有源ＵSN=３０V2補(bǔ)償法之一Ｎ網(wǎng)絡(luò)有源,外加電源Us電壓從８V增加到1、２兩端等電位時(shí)（發(fā)光管不亮）３補(bǔ)償法之二N網(wǎng)絡(luò)有源，外加電源Us電壓從8V增加到1、2兩端等電位時(shí)（電壓表指０）4補(bǔ)償法之三N網(wǎng)絡(luò)有源,外加電源Uｓ電壓從８V增加到１、２兩端等電位時(shí)（電流表或檢流針指０）表２－3戴維南等效電阻Ｒeq測(cè)量(計(jì)算）結(jié)果序號(hào)采取方法測(cè)量(計(jì)算)Req條件說(shuō)明1開路電壓、短路電流法UOC=V，IＳＣ=mＡRｅq=UOＣ／ISC=ΩN網(wǎng)絡(luò)有源ＵSＮ=３0V2伏安法US=V，IＳ2＝mＡReq=US/IS2=ΩN網(wǎng)絡(luò)有源外加電源UＳ=1０V3半流法Req=Rw＝ΩN網(wǎng)絡(luò)有源外加電源US=10V4半壓法Rｅq=Rw=ΩN網(wǎng)絡(luò)有源外加電源ＵＳ=１0V5直接測(cè)量萬(wàn)用表Reｑ＝ΩＮ網(wǎng)絡(luò)無(wú)源６單臂電橋Req＝ΩN網(wǎng)絡(luò)無(wú)源表2－4驗(yàn)證戴維南定理序號(hào)電路外接負(fù)載（Ω)測(cè)量負(fù)載電壓、電流ＵR6（V)ＩR６（mA)1戴維南等效電路電壓源UOC串ＲeqUOC＝V,Req=Ω２原N網(wǎng)絡(luò)有源ＵSN=３０Ｖ網(wǎng)絡(luò)端口１—1’接線3比較1、2測(cè)量結(jié)果進(jìn)行說(shuō)明表2—5驗(yàn)證諾頓定理序號(hào)電路外接負(fù)載（Ω）測(cè)量負(fù)載電壓、電流UＲ６（V)ＩR6（mＡ）１諾頓等效電路電流源Ιｓｃ并聯(lián)ReqIｓc＝ｍA，Req=Ω２原Ｎ網(wǎng)絡(luò)有源USN=３0V網(wǎng)絡(luò)端口１—1'接線３比較1、2測(cè)量結(jié)果進(jìn)行說(shuō)明指導(dǎo)教師簽字:年月日六、實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)（1)ＵＳＮ是Ｎ網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的電源,Ｕs是外加電源，接線時(shí)極性位置,電壓值不要弄錯(cuò)。（2）此實(shí)驗(yàn)是用多種方法驗(yàn)證比較,測(cè)量中一定要心中有數(shù)，注意各種方法的特點(diǎn)、區(qū)別，決不含糊,否則無(wú)法進(jìn)行比較,實(shí)驗(yàn)也將失去意義。(3）發(fā)光管是用作直接觀察電路中有否電流、電流的方向及判斷兩點(diǎn)是否接近等電位用。但因發(fā)光管是非線性元件，電阻較大，不管那種方法,只要測(cè)量電流、電壓時(shí)就把它短接掉，即用短線插到發(fā)光管兩頭的N2、Ｎ３插孔即可。（4)測(cè)量電流、電壓時(shí)都要注意各表極性、方向和量程的正確選擇.測(cè)量時(shí)要隨時(shí)與事先計(jì)算的含源一端口網(wǎng)絡(luò)的等效電阻、開路電壓、短路電流等值進(jìn)行比較，以保證測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確.七、預(yù)習(xí)及思考題(１)根據(jù)附本表2-1中一端口網(wǎng)絡(luò)的參數(shù)，計(jì)算開路電壓Uoｃ、短路電流Isc和等效電阻Ｒeq，并將結(jié)果記入該表中。(2）用開路電壓、短路電流法測(cè)量等效電阻時(shí)，開路電壓、短路電流是否可以同時(shí)進(jìn)行測(cè)量，為什么?

實(shí)驗(yàn)三串、并聯(lián)諧振一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?）加深對(duì)Ｒ、L、C串、并聯(lián)電路諧振特性的理解.（２)學(xué)習(xí)測(cè)定Ｒ、L、Ｃ串、并聯(lián)電路諧振特性的方法.（3)熟悉信號(hào)發(fā)生器和晶體管毫伏表的使用方法.二、實(shí)驗(yàn)原理及說(shuō)明諧振現(xiàn)象是正弦穩(wěn)態(tài)電流電路的一種特定的工作狀況，在無(wú)線電和電工技術(shù)中得到廣泛的應(yīng)用；另一方面，發(fā)生諧振時(shí)又有可能破壞系統(tǒng)的正常工作，所以，對(duì)諧振現(xiàn)象進(jìn)行深入的研究有其重要的意義.通過(guò)實(shí)驗(yàn)，搞清Ｒ、L、C電路在什么條件下出現(xiàn)諧振現(xiàn)象,如何測(cè)量和判斷諧振特性.（一）Ｒ、L、Ｃ串聯(lián)電路(1）Ｒ、人、C串聯(lián)電路的諧振條件：1)總電流和總電壓同相.從電路原理已知R、L、C串聯(lián)電路的等效復(fù)阻抗Z=R+J(ωＬ-１／ωC)。當(dāng)ωL>１／ωC時(shí)，電路呈感性;當(dāng)ωL＜１/ωC時(shí)，電路呈容性；而當(dāng)ωL＝１／ωC時(shí),ＲLＣ串聯(lián)電路呈阻性，總電流和總電壓同相,這種狀態(tài)稱為諧振。RLC串聯(lián)電路發(fā)生的諧振稱為串聯(lián)諧振。２)電路電抗Ｘ=ωL一1/ωC＝0.此式可寫成ω0L=1／ω０C,即ω03)諧振頻率f０=１／2π。從該式可得出如下結(jié)論：①電路諧振頻率只和電路參數(shù)Ｌ、C值有關(guān)，而與電阻無(wú)關(guān)。②電路參數(shù)L、C和電源頻率f三個(gè)量中,無(wú)論改變那一個(gè)量都可能使電路發(fā)生諧振又可能使電路避免諧振。③當(dāng)電路參數(shù)L、Ｃ值已固定時(shí)，改變電源頻率可使電路發(fā)生諧振。(2)ＲLＣ串聯(lián)電路諧振的特征：1）電路總阻抗達(dá)最小值，即Z=Ｒ，此時(shí)雖然電路電抗X=0，但ＸＬ=XC=ω0Ｌ=l/ω０C≠0。ω０L或１/２）電阻上電壓U=RI=U·U=RI=U···3）電流達(dá)最大值I=U/R·I=U/R··4)電抗電壓U·等于零，即U=U+U=jXI=0····U·U=U+U=jXI=0····U·U·5)電感兩端電壓U·和電容兩端電壓U·是外施電壓的Q倍,它們大小相等,即有效值UL=UC=QUS。U·U·U·U·U·6）電路品質(zhì)因數(shù)Q=ω0Ｌ／R是特性阻抗與電阻之比。如果Q＞1，則諧振時(shí)，電感和電容上會(huì)出現(xiàn)超出外施電壓Q倍的高電壓,UＬ和UC比電源電壓UＳ7)電路呈電阻性，電路吸收的無(wú)功功率為零,即無(wú)功功率Ｑ=Ｉ2X=I2(XＬ-ＸC）=QL—QC=0.此式表明，電源和電路之間不存在能量的交換.但電感元件與電容元件間存在能量交換。(3)判斷電路是否串聯(lián)諧振的方法：采取固定參數(shù)后，改變電源的頻率,測(cè)量元器件上的壓降的方法。根據(jù)串聯(lián)諧振特征,如測(cè)出電阻兩端電壓UＲ最大（理論上應(yīng)等于電源電壓，實(shí)際上不等），電感兩端電壓ＵＬ與電容兩端電壓ＵC是電源電壓的Ｑ倍，或ＵX=0,即可判斷發(fā)生串聯(lián)諧振。串聯(lián)諧振適用于信號(hào)源內(nèi)阻較小的情況（二）R、L、C并聯(lián)電路(1)R、Ｌ、C并聯(lián)電路的諧振條件:１）總電流和總電壓同相。從電路原理已知ＲLC并聯(lián)電路，等效復(fù)導(dǎo)Y=G—ｊ(ＢＬ-ＢC)＝Ｇ-jB=(1/R)一j[（１/ωL）一ωC］。當(dāng)B>0（即１／ωL＞ωC）時(shí)，電路呈感性；當(dāng)Ｂ＜0(即l／ωＬ＜ωC)時(shí)，電路呈容性;而當(dāng)B=0，即１／ωL=ωC時(shí),電路呈阻性,即總電流和電壓同相,電路的這種狀態(tài)稱為諧振。ＲＬC并聯(lián)電路發(fā)生的諧振稱為并聯(lián)諧振。2)電路電納Ｂ＝（1／ωL）一ωC=０,此式可寫成ｌ/ω0L=ω０C,即ω０=１/3）諧振頻率f0＝l/２π.從上式可得出如下結(jié)論：①電路諧振頻率只和電路參數(shù)L、C值有關(guān)，而與電阻無(wú)關(guān)。②電路參數(shù)L、C和電源頻率f三個(gè)量中,無(wú)論改變哪一個(gè)量都可能使電路發(fā)生諧振，又可能使電路避免諧振.③當(dāng)電路參數(shù)L、C值已固定時(shí)，改變電源頻率可使電路發(fā)生諧振。（2)諧振的特征：1）電路總阻抗達(dá)最大值Z=１／Y＝R，導(dǎo)納為最?。伲剑?R,此時(shí)雖然電路電抗Ｘ=0，但XL＝ＸC＝ω0L＝1/ω0C2）當(dāng)電源電壓U一定時(shí)，總電流I＝Y(jié)Ｕ=U／Ｒ達(dá)最小值。3)諧振時(shí),雖然電納Ｂ=BL—BＣ=0,但BＬ=BC=1/ω0L＝ω0C≠０.并聯(lián)諧振時(shí)的感抗或容抗稱為并聯(lián)諧振電路的特性阻抗，用符號(hào)ρ表示，ρ＝ω0L=1/ω0４)電納的總電流I·為零，即·I=I+I=0··.但I(xiàn)·與I·不等于零.諧振時(shí)電感支路電流IL和電容支路電路ＩC是總電流的Ｑ倍,即Q＝BＵ2＝QＬ—ＱＣ。當(dāng)Ｑ很大時(shí)IＣI··I=I+I=0··I·I·５）由于并聯(lián)諧振時(shí)，電路呈電阻性，電路吸收的無(wú)功功率為零，即Q=BU2=ＱL一QC=0,電源和電路間無(wú)能量的交換，但電感元件與電容元件間有能量交換。（３)判斷電路是否并聯(lián)諧振的方法。同樣采取固定參數(shù)后，改變電源的頻率,測(cè)量元器件上的壓降。根據(jù)并聯(lián)諧振特征，如測(cè)出加串在電路中的電阻兩端的電壓UR最小，并聯(lián)電路兩端電壓UL等于ＵＣ并且與串聯(lián)電阻UR兩端電壓相加應(yīng)等于電源電壓，或者測(cè)電感支路電流IL和電容支路電流IＣ應(yīng)等于電路電流的Ｑ,即可判斷發(fā)生并聯(lián)諧振倍。但是由于電源頻率較高，一般電流表無(wú)法進(jìn)行測(cè)量,本實(shí)驗(yàn)只能用晶體管電壓表測(cè)電壓的方法進(jìn)行判斷。(三)各種電路的特性及相量圖見附錄表3—1、表3—2。三、實(shí)驗(yàn)儀器儀表四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及方法步驟（一）R、L、C串聯(lián)電路(電路自擬)串聯(lián)電路的電阻可分別取5０Ω、100Ω或200Ω,測(cè)試內(nèi)容如下:（1）諧振特性的測(cè)量.首先根據(jù)自擬電路參數(shù),計(jì)算出諧振頻率f0和品質(zhì)因數(shù)Q值記入附本表3-1、表3－2或表3—3,參考電路如圖3-1所示。在調(diào)頻過(guò)程中，要始終保持電源電壓不變[見下述六實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)（1)］。測(cè)量電路諧振時(shí)對(duì)應(yīng)頻率f０及各量記入附本表3-l、表3—2或表３—3.圖３—1R、L、C串聯(lián)電路（a)ＲLC串聯(lián)電路之一；（b)RＬC串聯(lián)電路之二（2）測(cè)量對(duì)應(yīng)0．7UR0（UR0為諧振時(shí)電阻R１或ＲW兩端電壓）幅值時(shí)的頻率及各量，記入附本表3—1、表3—２或表3－３。(５）分別測(cè)量當(dāng)UＬ和UC最大值時(shí)的對(duì)應(yīng)頻率及各量，記入附本表3—１、表3—2或表3—３。（６）計(jì)算表中各量。（7）說(shuō)明：1）為了便于觀察測(cè)量與分析ＲLC串聯(lián)電路，電路參數(shù)LＣ與電路諧振頻率f０的關(guān)系以及電路品質(zhì)因數(shù)Q與最大諧振電壓UL0(ＵＣ０）的關(guān)系，R、L、C串聯(lián)電路實(shí)驗(yàn)測(cè)試記錄表格給出兩組：一組是表3—１、表3－2，可用于電路的L、Ｃ參數(shù)不同，而電阻相同時(shí)的測(cè)量記錄;而表3－2和表3－3可用于電路的Ｌ、Ｃ參數(shù)相同，而電阻不同時(shí)的測(cè)量記錄。2)Ｒ、L、Ｃ串聯(lián)電路串聯(lián)電阻R的選擇，如果是選５0Ω或２00Ω，只能采用調(diào)可調(diào)電位器ＲＷ的阻值，用萬(wàn)用表事先測(cè)出，而把Ｒl電阻用短線短掉，見圖3—1（a），使Ｒ、L、C電路電阻是５０Ω或２０0Ω；如果是選1００Ω電阻，可采用把RW電阻用短線短掉,只選用電阻Rｌ=10０Ω,見圖3—1（b),或把Ｒl短掉，從RW調(diào)出１00Ω等兩種方法。（二）Ｒ、L、C并聯(lián)電路首先根據(jù)自擬電路參數(shù),計(jì)算出諧振頻率f0和品質(zhì)因數(shù)Ｑ值.但需說(shuō)明的是電路參數(shù)不論如何選擇，電路不論如何設(shè)計(jì)，其電源和RＬＣ并聯(lián)部分之間一定要串一個(gè)電阻,如圖3-２所示的R１電阻，否則其并聯(lián)電路的諧振現(xiàn)象根本看不出來(lái).這個(gè)R1電阻可看成是作取樣電阻或限流電阻或電源內(nèi)阻等多種用途,而且阻值要比較大。（1)測(cè)量RＬＣ并聯(lián)電路參數(shù)。2）測(cè)量對(duì)應(yīng)0．7ＵC0(UL0）幅值時(shí)的頻率及各量，記入附本表3—4、表3-5.3）分別測(cè)量對(duì)應(yīng)0。5UC0（ＵL0）幅值時(shí)的頻率及各量，記入附本表3-４、表3—5。4）分別測(cè)量對(duì)應(yīng)0.3UC0（UＬ0）幅值時(shí)的頻率及各量,記入附本表３—４、表3—5。5）計(jì)算表中各量.6)說(shuō)明：①表3—4、表３-5用于Ｒ、L、C并聯(lián)電路,R、Ｃ取值不同時(shí)的諧振頻率f０是否相同的比較.為了比較方便,可采用保持L值不變,只改變C值的方法,也可以采用保持C值不變，只改變L值的方法進(jìn)行。②對(duì)于判斷圖3—2所示電路是否諧振，應(yīng)該測(cè)量什么位置的什么量？由于電路的Ｒl等于R2,當(dāng)電路諧振時(shí)，URl和UR２應(yīng)是什么關(guān)系，一定要在明了清楚的前提下進(jìn)行.(2)測(cè)量圖３－3所示L、C并聯(lián)電路：１)諧振時(shí)測(cè)量對(duì)應(yīng)頻率f0與表中各量,記入附本表3-6。２）測(cè)量對(duì)應(yīng)０。７UＣ０（UL0）幅值時(shí)的頻率及各量，記入附本表３－6。3）分別測(cè)量對(duì)應(yīng)0．5ＵＣ0（UＬ0)幅值時(shí)的頻率及各量，記入附本表3—６。4)分別測(cè)量對(duì)應(yīng)0．3UC0（UL0）幅值時(shí)的頻率及各量，記入附本表3-６.圖3—２RLC并聯(lián)電路5)計(jì)算表中各量。６）說(shuō)明：①為了便于對(duì)圖3—2和圖３—3電路測(cè)量結(jié)果進(jìn)行比較,建議兩個(gè)電路選取的ＬC參數(shù)相同，觀察諧振頻率是否相同。②如果用與（1)相同的方法測(cè)量電路是否諧振，那么兩個(gè)電路的諧振電壓是否相同？并分析為什么？圖3-3LC并聯(lián)電路五、測(cè)試記錄表格序號(hào)電路狀態(tài)測(cè)量計(jì)算fＵRULUＣUXZIXLX１諧振20.7ＵR0ｆ１＜ｆ0f２＞f03０.5UR0f3＜ｆ０f4＞ｆ040。3UR０f５<f0f6>f05當(dāng)UC最大時(shí)當(dāng)UＬ最大時(shí)電路參數(shù)：US=Ｖ，Ｒ=Ω，L＝mH,C=μF計(jì)算:f0=1/2π＝,Ｑ＝序號(hào)電路狀態(tài)測(cè)量計(jì)算fＵＲUＬUCＵXＺＩXLX１諧振２０。7ＵR０ｆ1＜f0f２>f０３0.5UＲ0f3＜ｆ0f4＞f040.3UR0ｆ５〈f０f6＞f０5當(dāng)ＵＣ最大時(shí)當(dāng)UL最大時(shí)電路參數(shù):UＳ=Ｖ，R=Ω，L=mH,C=μF計(jì)算：f0=1/2π=，Ｑ=序號(hào)電路狀態(tài)測(cè)量計(jì)算fURULＵCUXZIXcX1諧振20．7UR0f1＜f0ｆ2>f030．５UＲ0f3＜f0f4>f040.3UR0f5＜f0f６〉f05當(dāng)UC最大時(shí)當(dāng)UＬ最大時(shí)電路參數(shù):US=V,R=Ω，L=mH,C＝μF計(jì)算：f０=１／2π=,＝序號(hào)電路狀態(tài)測(cè)量計(jì)算fUR１UR2UC（L)ZIR1ＩR2ＩLICBLＢＣＢ1諧振