目  录

实验一  仪表的使用与测量误差的计算……………………………………………………1

实验二  减小仪表测量误差的方法…………………………………………………………5

实验三  电路元件伏安特性的测试…………………………………………………………9

实验四  电位、电压的测定及电路电位图的绘制…………………………………………12

实验五  基尔霍夫定律……………………………………………………………………15

实验六  叠加原理的验证…………………………………………………………………17

实验七  电压源与电流源的等效变换……………………………………………………20

实验八  戴维南定理和诺顿定理…………………………………………………………23

实验九  受控源的实验研究………………………………………………………………29

实验十  信号发生器和示波器的使用……………………………………………………35

实验十一  RC一阶电路的响应及其应用…………………………………………………39

实验十二  二阶动态电路的响应及其测试………………………………………………44

实验十三  R、L、C元件的阻抗频率特性…………………………………………………47

实验十四  交流电路等效参数的测量……………………………………………………50

实验十五  单相交流电路及功率因数的提高……………………………………………54

实验十六  RC选频网络频率特性的研究…………………………………………………58

实验十七  R、L、C、串联谐振电路………………………………………………………62

实验十八  双口网络参数的测定…………………………………………………………66

实验十九  互感电路参数的测量…………………………………………………………70

实验二十单相变压器实验…………………………………………………………………75

实验二十一  三相交流电路的研究………………………………………………………79

实验二十二  三相功率的测量……………………………………………………………83

实验二十三  单相电度表的校验………………………………………………………87

实验二十四  负阻抗变换器及其应用……………………………………………………90

实验二十五  回转器及其应用……………………………………………………………96

实验二十六  三相鼠笼式异步电动机……………………………………………………101

实验二十七  异步电动机点动和自锁控制………………………………………106

实验二十八  异步电动机正反转控制……………………………………………………110

实验二十九  异步电动机Y—△起动控制………………………………………………113

实验三十  异步电动机能耗制动控制……………………………………………………117

实验三十一  工作台往返自动控制………………………………………………………119

实验三十二  车床电气控制………………………………………………………………121

实验三十三  电动葫芦电气控制…………………………………………………………123

实验一  仪表的使用与测量误差的计算

一、实验目的

1.熟悉实验台上各类电源和测量仪表的布局及使用方法

2.掌握电压表、电流表的使用方法及其内电阻的测量方法

3.熟悉电工仪表测量误差的计算方法

二、原理说明

在电路分析测量中，由于有各种不可预见的情况(如元件值随温度而变化)或不可克服的问题(如测量仪表的精度限制)等原因，会出现实际测量值与理论计算值不完全符合的情况。测量电流量时，需将电流表串联在被测电路中，电流表的内阻会造成一定数值的电压降亦即引起电路工作电流的变化，造成测量误差；在测量电压时，应将电压表并接于被测电路的两端点，电压表的内阻越大，对被测电路的影响越小。为了准确地测量电路中实际的电压和电流，必须保证仪表接入电路后不会改变被测电路的工作状态。这就要求电压表的内阻为无穷大和电流表的内阻为零。而实际使用的电工仪表都不能满足上述要求，这就导致仪表的读数值与电路原有的实际值之间出现误差，这种误差值的大小与仪表本身内阻值的大小密切相关。

1、“分流法”测量电流表的内阻

分流法”测电流表内阻的电路如图1-1所示。

先将一内阻为R_A的直流电流表与一恒流源相连，调节恒流源的输出电流I_S，使电流表指针达到满偏；然后合上开关S，将阻值较大的定值电阻R₁与可变电阻箱R_B并联接入电路，并保持I_S值不变，调节R_B的阻值，使电流表的指针指在1/2满偏转位置，此时有

I_A=I_R=

∴R_A＝R_B∥R₁    R₁为定值电阻器之值，R_B由可调电阻箱的刻度盘上读取。选R₁与R_B并联，其阻值调节可比单只电阻箱更为细微、平滑。

2、“分压法”测量电压表的内阻

“分压法”测量电压表内阻的电路如图1-2所示。

先将开关S投向1，用一块内阻为Rv的电压表测量直流稳压电源的输出电压U_S，调节电源的输出，使电压表V的指针为满偏值；然后将开关S掷向2，将保护电阻R₁与可调电阻R_BS串入电路，并调节R_B的阻值使电压表V的指示值减半。即

U＝

此时有Rv＝R₁＋R_B

电压表的精度等级可以用灵敏度S来表示

S＝Rv／U(Ω/V)

3、仪表内阻引入的测量误差的计算

仪表本身构造上引起的误差一般称之为仪表基本误差，可以由仪表的精度等级来表示。而仪表内阻引入的测量误差通常称之为方法误差，可以通过实验的方法(见实验二)来减小。

将电压表接入图1-3所示分压电路．

R_B上的电压为U_AB＝，若R_B=R₁，则U_AB= Us现用一内阻为R_V的电压表来测量U_AB之值，当R_V与R_B并联后，

R_AB= ，以此来替代上式中的R_B，则得

U_AB´=

测量值与理论计算值之间的绝对误差则为

△U＝U´_AB－U_AB＝U_S

由于R_AB＜R_B，所以U’AB＜U_AB

即△U＜0

若R_B＝R₁＝Rv，则U’AB＝Us／3

其绝对误差为△U＝－Us／6

相对误差将变为△U／U_AB％＝ ·100％＝－33.3%

三、实验仪器与设备

序号	名     称	型号与规格	数量	备  注
1	可调直流稳压电源	0-30V	1台	RTDG-01
2	可调恒流源	0-300mA	1台	RTDG-01
3	指针式万用表	MF-30或其他	1块	另备
4	可调电阻箱	0-99999.9Ω	1个	RTDG-08
5	电阻器	1KΩ，10KΩ，20KΩ	若干	RTDG-08
6	实验板		1	RTDG-02

 

四、实验内容与步骤

1.根据“分流法”原理测定MF-30型(或其他型号)万用表直流电流档0.5mA和5mA两个量限的内阻，线路如图1-1所示。

 

先将开关S断开，万用表置0.5mA档，调恒流源输出电流Is，使电流表满偏；保持恒流源输出电流Is不变，将开关S闭合，把分流电阻并入电路，调电阻箱R_B之值，使电流表指示为半偏。将数据记入表1-1中，并计算电流表内阻R_A。改变电流表量限为5mA，重复上述步骤。

表1-1“分流法”测电流表内阻

被测电流表型号	量限	电流表满偏值IA（mA）	电流表半偏值IA /2（mA）	R1（Ω）	RB （Ω）	计算电流表内阻RA（Ω）

2.根据“分压法”原理按图1-2接线，测定万用表直流电压档1V和5V两个量限的内阻。先将开关S→1，万用表置1V档，调直流电压源输出Us，使电压表满偏；再将开关S→2，将分压电阻接入电路，并保持电压源输出Us不变，调电阻箱RB使电压表指示为满偏时的一半，数据记入表1-2中，计算电压表内阻Rv。改变量程，重复上述步骤。

表1-2“分压法”测电压表内阻

被测电压表型号	量限	电压表满偏值（V）	电压表半偏值（V）	R1（KΩ）	RB（KΩ）	计算内阻RV（KΩ）	S （Ω/V）
MF-30	1V
	5V

3.测量仪表内阻引入的误差，电路如图1-3所示。定值电阻R₁和可变电阻R_B按表1-3取值，调直流电压源输出U_S为5V，万用表置直流电压5V档，计算与测量R_B上的电压U_AB之值，并计算测量的绝对误差与相对误差，相应数据记入表1-3中。

US	R1	RB	RV（KΩ）	计算值UAB（V）	实测值U’AB（V）	绝对误差ΔU	相对误差ΔU/UABX100%
5V	20（KΩ）	20KΩ
		80 KΩ

五、实验注意事项

1.直流稳压源和恒流源均可通过粗调(分段调)旋钮和细调(连续调)旋钮调节其输出量，并可显示其输出量的大小，启动实验台电源之前，应使其输出旋钮置于零位，实验时再缓慢地增、减输出，其数值的大小应由相应的测量仪表来监测。

2.稳压源的输出不允许短路，恒流源的输出不允许开路。

3.电压表应与电路并联使用，电流表与电路串联使用，并且都要注意极性与量程的合理选择。

六、预习思考题

1.根据实验内容1和2，若已求出0.5mA档和5V档的内阻，可否直接计算得出5mA档和10V档的内阻？

2.用量程为10A的电流表测实际值为8A的电流时，实际读数为8.1A，求测量的绝对误差和相对误差。

3.在伏安法测量电阻的两种电路(即电流表内接和外接电路)中，被测电阻的实际值为R_X，电压表的内阻为Rv，电流表的内阻为R_A，求两种电路测电阻Rx的相对误差。

七、实验报告

1.列表记录实验数据，并计算各被测仪表的内阻值。

2.计算实验内容3的绝对误差与相对误差。

3.对思考题的计算。

4.本次实验的收获和体会。

 

 

实验五  基尔霍夫定律

一、实验目的

1.对基尔霍夫电压定律和电流定律进行验证，加深对两个定律的理解。

2.学会用电流插头、插座测量各支路电流的方法。

二、原理说明

KCL和KVL是电路分析理论中最重要的的基本定律，适用于线性或非线性电路、时变或非变电路的分析计算。KCL和KVL是对于电路中各支路的电流或电压的一种约束关系，是一种“电路结构”或“拓扑”的约束，与具体元件无关。而元件的伏安约束关系描述的是元件的具体特性，与电路的结构（即电路的接点、回路数目及连接方式）无关。正是由于二者的结合，才能衍生出多种多样的电路分析方法（如节点法和网孔法）。

KCL指出：任何时刻流进和流出任一个节点的电流的代数和为零，即

Σi(t)＝０或ΣI＝0

KVL指出：任何时刻任何一个回路或网孔的电压降的代数和为零，即

Σu(t)＝０或ΣU＝0

运用上述定律时必须注意电流的正方向，此方向可预先任意设定。

三、实验设备

同实验四

四、实验内容

实验线路如图5-1和图5-2所示，用户可根据自己使用的实验挂箱选择其中之一。

 

图5-1

图5-2

1.实验前先任意设定三条支路的电流参考方向，如图中的I₁、I₂、I₃所示，并熟悉线路结构，掌握各开关的操作使用方法。

2.分别将两路直流稳压源接入电路，令E₁＝6V，E₂＝12V，其数值要用电压表监测。

3.熟悉电流插头和插孔的结构，先将电流插头的红黑两接线端接至数字毫安表的“＋、－”极；再将电流插头分别插入三条支路的三个电流插孔中，读出相应的电流值，记入表5-1中。

4.用直流数字电压表分别测量两路电源及电阻元件上的电压值，数据记入表5-1中。

表5-1基尔霍夫定律的验证

内容	电源电压(V)		支路电流(mA)				回路电压(V)
	E1	E2	I1	I2	I3	ΣI	UFA	UAB	UCD	UDE	ΣU
计算值
测量值
相对误差

五、实验注意事项

1.两路直流稳压源的电压值和电路端电压值均应以电压表测量的读数为准，电源表盘指示只作为显示仪表，不能作为测量仪表使用，恒压源输出以接负载后为准。

2.谨防电压源两端碰线短路而损坏仪器。

3.若用指针式电流表进行测量时，要识别电流插头所接电流表的“＋、－”极性。当电表指针出现反偏时，必须调换电流表极性重新测量，此时读得的电流值必须冠以负号。

六、预习思考题

1.根据图5-1的电路参数，计算出待测的电流I₁、I₂、I₃和各电阻上的电压值，记入表中，以便实验测量时，可正确地选定毫安表和电压表的量程。

2.若用指针式直流毫安表测各支路电流，什么情况下可能出现指针反偏，应如何处理？在记录数据时应注意什么？若用直流数字毫安表进行测量时，则会有什么显示？

七、实验报告

1.根据实验数据，选定实验电路中的任一个节点，验证KCL的正确性；选定任一个闭合回路，验证KVL的正确性。

2.误差原因分析。

3.本次实验的收获体会。