电路实验(上).doc

电 路 实 验 教 案
（上）

哈尔滨工业大学（威海）
信息科学与工程学院
基础教学部

25

实验一 电阻元件端口特性的测量
实验内容
1、 线性电阻 ，
2、 钨丝灯

（接线 先串联 后并联）

3、 二极管 正向 反向
4、 稳压管 正向 反向
报告要求
按教程要求（第4页）作实验报告。（3条曲线，原理缩写，内容正确、完整，结论）。
问题
测电阻、钨丝灯的电路与测二极管、稳压管的电路有何不同，为什么？
仪器介绍
1、 可调电压源，3档，0~30V，每次用完调回零，使用时从零逐渐增至所需电压。
2、 数字电流表与电压表（显示＋、－），按、范围选量程，超量程时保护装置切断电源，指示灯亮。按下复位按钮，换量程，重新启动。数字毫安表先选量程（按下量程键），后通电，否则告警。
3、 电阻、钨丝灯、二极管、稳压管装在DGJ-05实验箱上。
4、 交流电源的通与断。本实验不直接使用交流电源。
实验原始数据及数据处理
1、 线性电阻

电压
0.076
0.874
1.905
2.35
3.23
4.15
5.01
电流
0.076
0.871
1.898
2.41
3.29
4.23
5.10

电压
5.79
6.61
7.15
7.77
8.53
9.20
10.05
电流
5.90
6.73
7.27
7.90
8.67
9.36
10.22

图表 1 线性电阻正向端口特性曲线
2、 钨丝灯

电压
0.39
1.29
2.21
3.13
3.80
4.40
4.97
5.63
电流
20.1
28.9
36.4
43.4
48.1
52.1
55.8
59.8

电压
6.19
6.75
7.49
8.33
9.01
9.52
10.09

电流
631
66.3
70.3
74.6
78.0
80.5
83.2

图表 2 钨丝灯正向端口特性曲线

3、 二极管

正向端口特性数据：

电压
0.032
0.082
0.098
0.134
0.166
0.188
0.234
0.258
电流
0.000
0.000
0.000
0.000
0.000
0.000
0.000
0.000

电压
0.266
0.286
0.302
0.326
0.358
0.374
0.405
0.416
电流
0.000
0.000
0.000
0.001
0.002
0.004
0.010
0.014

电压
0.441
0.451
0.469
0.484
0.493
0.498
0.507
0.514
电流
0.028
0.037
0.061
0.087
0.107
0.121
0.150
0.176

电压
0.526
0.534
0.542
0.550
0.559
0.593
0.603
0.614
电流
0.231
0.284
0.340
0.400
0.491
1.061
1.31
1.66

电压
0.619
0.630
0.643
0.652
0.661
0.668
0.671
0.678
电流
1.89
2.37
3.22
3.89
4.84
5.68
6.13
7.07

电压
0.684
0.688
0.692
0.696
0.700
0.703
0.706
0.709
电流
8.19
8.83
9.93
10.75
11.84
12.84
13.76
14.61

电压
0.713
0.716
0.719
0.722
0.727
0.731
0.732
0.733
电流
15.93
17.30
18.29
19.59
22.1
24.4
25.3
26.2

反向端口特性数据：电压从0~25V，电流均为0

图表 3 二极管正向端口特性曲线

（二极管反向特性曲线略）

实验二 基尔霍夫定律与电位的研究
实验内容
1、 KCL与KVL
（1） 按下图接线。用电流插头和插孔配合电流表测电流，用万用表测电压。

接线依次联接
从电源正极开始——经过最复杂的回路——终止在电源的负极
（2） 先后置、、，测量各、记入表中，并验证、（当时验证）。
2、 测量各节点电位
置，分别以a点和c点为参考点测量各节点电位，记入表中。根据电位求各点电压并与上表中电压比较。
报告要求
按教程要求（第7页）作实验报告。
仪器介绍
万用表在使用前先将量程选择旋钮旋至所需量，使用完旋至AC750V档。
实验原始数据及数据处理
1、电流测量数据：

，，
单位：

6 V
5.04
-3.49
1.55
6.59
8.15
11.63
0
-0.01
0.01
9 V
7.57
-5.3
2.33
9.87
12.21
17.43
0.01
-0.02
0.01
-9 V
-7.56
5.23
-2.33
-9.88
-12.21
-17.43
-0.01
0.01

0

2、电压测量数据：

，，
单位：

6 V
2.54
-3.44
0.78
3.33
2.66
0.01
0
0.01
9 V
3.81
-5.16
1.17
4.98
3.98
0
-0.01
-0.01
-9 V
-3.81
5.16
-1.17
-4.99
-3.98
-0.01
0.01
0

3、 电位测量数据：（）
单位：

0
-8.98
-4.99
-3.81

4.99
-3.98
0
1.17

单位：

3.81
4.99
5.17
3.99
1.18
8.98

3.82
4.99
5.15
3.98
1.17
8.97
实验三 电源的外特性及电源的等效变换
实验内容

1. 测试电压源外特性。置，调（电阻箱）由逐渐减小，使。
2. 测试电流源外特性。置，调由0逐渐增大，使
3. 取，组成戴维南电路，调由至0，测试其外特性。
4. 根据（3）的实测数据组成等效的诺顿电路，调由至0，测试其外特性。

按教程要求做实验报告。
实验仪器介绍
1. 电流源（在电压源左侧），3档，、、。使用电流源时不得断路。
2. 可调电阻箱。

问题
1. 以上4项实验中记录哪些量（见教程第9页表1.5，电压源外特性测试）
2. 1中由逐渐减小；2中由0逐渐增加，为什么？
3. 如何组成等效的诺顿电路？
答：将电流源电流设置为步骤3中测得的短路电流，再与的电阻并联。
实验原始数据及数据处理
1. 电压源外特性

1200
600
400
300
240
200

6.00
6.00
6.00
6.00
6.00
6.00
6.00

0.000
5.04
10.05
15.07
20.1
25.1
30.1

2. 电流源外特性

0
800
1600
2400
3200
4000

0.00
3.98
7.95
11.92
15.88
19.85

5.00
5.00
5.00
5.00
5.00
5.00

3. 实际电源（戴维南电路）关系

1400
600
333.3
200
120
66.7
28.6
0

8.00
6.98
5.98
4.97
3.98
2.98
2.00
1.034
0.057

0.000
5.02
10.00
14.96
19.89
24.9
29.7
34.6
39.5

4. 等效诺顿电路关系

1400
600
333.3
200
120
66.7
28.6
0

7.96
6.95
5.95
4.95
3.96
2.97
1.99
1.027
0.056

0.000
5.01
9.98
14.95
19.84
24.7
29.5
34.4
39.1

实验五 叠加定理与戴维南定理的研究
实验内容（与教程不同）
1 叠加定理与齐性定理

B
（1） 实验电路如下图所示

（2） 按下表内容逐项测量与记录

测量项目
实验内容

单独作用

单独作用

、
单独作用
如何操作？

用万用表测
DC电压
、
共同作用

单独作用

（3） 分析测试结果。
问题
1. 为使、单独作用，如何操作？
2. 作用时如何测？
2 戴维南定理
（1） 实验电路如图a所示。

（2） 改变，从至，记录、、。自制记录表。
（3） 根据（2）中测试数据构造等效的戴维南电路（图b）。并重复（2），并比较图a与图b的外特性（VCR）。
问题
（1） 为使、单独作用，如何操作？如何操作？
（2） 如何构造戴维南等效电路？

答：图a中，电压源拆除，并将断开处短路；电流源拆除，使断开处保持断路，将这样得到的无源一端口作为。
实验原始数据及数据处理
1 叠加定理与齐性定理
测量项目
实验内容

单独作用
8.65
-2.43
6.30
2.40
2.40
3.19

单独作用
-1.20
3.61
2.40
-3.58
2.41
1.23
、
共同作用
7.45
1.18
8.69
-1.18
4.81
4.42

单独作用
-2.41
7.22
4.81
-7.17
4.81
2.45

2 戴维南定理
含源一端口关系
事先测量，，则

2500
1000
500
250
100
0

14.98
12.40
9.85
7.35
4.88
2.44
0.05

0.000
5.02
9.96
14.81
19.60
24.3
28.9

等效戴维南电路关系

2500
1000
500
250
100
0

14.98
12.40
9.84
7.35
4.88
2.44
0.04

0.000
5.02
9.96
14.80
19.59
24.4
29.0

实验八 交流电路等效参数的测量
实验内容
1. 用三表（，，）法测电路的等效参数和。逐渐升压，至，按表1.11记录与计算。

表 1.11
测 量 值

计 算 值

注意：实验前自耦变压器输出电压调至零（逆时针旋到底），断电！
接线，通电，升压至，记录。
实验完之后，自耦变压器输出电压调至零，断电。

2. 用三压法（，，）测电路的等效参数和，逐渐升压至，按表1.12记录与计算

表 1.12
测 量 值

计 算 值

仪器介绍
1. 万用表置档位，手握“指环”之后。
2. 自耦（一个线圈）变压器，输入，输出。手柄顺时针旋转为升压，用电表监视。
3. 功率表
电流端子(I)与被测元件串联；
电压端子(U)与被测元件并联。
U*与I*端相联，被测元件上，参考方向相同，功率表显示
该元件吸收功率。

功率表的操作：
（1） 接通电源，数码管循环显示P；
（2） 按“功能”键，使数码管显示P（不动）。
（3） 按“确认”键，数码管显示P的值，变动7、8次稳定之后再读数记录。
（4） 按“复位”键，循环显示P。

注意：
“三压法”中使用的电阻由DGJ-05实验箱上的，，电阻串联得到，不要使用变阻器，因为变阻器的额定功率仅为，而时，。
实验原始数据及数据处理
电阻实测值： 镇流器直流电阻：
要求，，交流电流表指针
1 三表法
自耦变压器输出线电压： 相电压：
功率表显示：
功率 相角，感性阻抗
频率 周期

已知：，，
则

测 量 值

计 算 值

88.7
0.1
6.40

640
887
614.14
1.96
0.72

2 三压法

电阻实测值：
自耦变压器输出线电压 相电压
已知：，，，
则

注意：
实验中为了限制电流而接入了电流表，但是“三压法”并不需要电流表，仅通过三个电压来计算交流电路的等效参数，因此不可以直接用下式计算阻抗模

测 量 值

计 算 值

112.0
88.9
29.0

0.74
864.5
639.7
581.5
1.85

3 两种方法测量结果比较

三表法
640
887
614.14
1.96
0.72
三压法
639.7
864.5
581.5
1.85
0.74

实验十 互感电路的研究
实验内容
1 用DC法测两线圈的同名端
因原边回路中未接电阻，只可加少许直流电压，看到DC指针式毫安表稍有偏转即可。（，）

2 用AC法测同名端
为可调频正弦电源，取，，测
因为

若，则1与为同名端。否则，1与2为同名端。

问题
说明用DC法和AC法测同名端的原理。
答：同名端为感应电压的同极性端。

设1与2为同名端，则
开关闭合的瞬间，1为高电位端，同名端2也为高电位端，电流表指针正偏；
开关断开的瞬间，为高电位端，同名端也为高电位端，电流表指针反偏。
因此可得：
开关闭合的瞬间，电流表指针正偏，则1与2为同名端，反偏则1与为同名端；
开关断开的瞬间，电流表指针反偏，则1与2为同名端，正偏则1与为同名端。

因为右边线圈开路，其中电流为零，所以，（符号由同名端的情况决定），可见，与同相或者反相。又

若，说明与反相，则1与为同名端。否则，1与2为同名端。

3 根据测互感
按表1.14记录与计算，取，

表 1.14

测量值
计算值

100

150

200

4 根据两线圈顺接和反接的等效电感测互感
（1） 方法一
取，

测试值
计算值

顺接

反接

电阻用万用表或DC电压~电流法测量。

（2） 方法二

测量值
计算值

顺接

反接

说明：
因为实验所用的信号发生器输出信号幅度较小，互感线圈消耗的功率很小，因此用方法二测量误差很大，只能用方法一测量。

实验原始数据及数据处理（A）
1 用DC法测两线圈的同名端
，
开关接通，电流表正偏（断开，电流表反偏），1与2为同名端。

2 用AC法测同名端
，，，，1与2为同名端。

3 根据测互感

测量值
计算值

100
2.56
0.1
3.91
0.062
150
3.62
0.1
5.63
0.060
200
4.62
0.1
7.22
0.057

4 根据两线圈顺接和反接的等效电感测互感
方法一
，，，

测量值
计算值

顺接
3.67
3.67
0.025
18.5
146.8
145.63
0.23
0.05
反接
2.45
2.24
0.1
18.3
22.4
12.92
0.02

方法二

测量值
计算值

0.08
2.54
0.1
8
25.4
24.11
0.0384

0.10
4.78
0.075
17.78
63.73
61.20
0.0974
顺接
0.04
4.17
0.025
64
166.8
154.03
0.2451
反接
0.21
2.25
0.1
21
22.5
8.08
0.0129

顺接和反接时测得的电阻差距很大，误差较大
由， 得
由， 得
由， 得

实验原始数据及数据处理（B）
1 用DC法测两线圈的同名端
，
开关接通，电流表正偏（断开，电流表反偏），1与2为同名端。

2 用AC法测同名端
，，，，1与2为同名端。

3 根据测互感

测量值
计算值

100
2.50
0.1
3.81
0.06
150
3.55
0.1
5.52
0.06
200
4.53
0.1
7.08
0.06

4 根据两线圈顺接和反接的等效电感测互感
方法一

，，，

测量值
计算值

顺接
5.58
5.58
0.04
18.6
139.5
138.25
0.22
0.05
反接
2.26
2.21
0.1
18.6
22.1
11.94
0.02

方法二

测量值
计算值

0.08
2.48
0.1
8
24.8
23.47
0.0374

0.09
4.70
0.075
16
62.67
60.59
0.0964
顺接
0.03
3.68
0.025
48
147.2
139.15
0.2215
反接
0.19
2.21
0.1
19
22.1
11.29
0.0180

顺接和反接时测得的电阻差距很大，误差较大
由， 得
由， 得
由， 得