30学时《电路实验》教材封面和正文内容--12版教学大纲

电 路 实 验

（试用）

河海大学电工电子实验中心

2014.9

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目 录

前言

实验一、直流电路的测试与研究

实验二、常用电子仪器的使用及典型信号的观测 实验三、数字电子仪器使用

实验四、一阶动态电路时域响应的测试与研究 实验五、二阶动态电路时域响应的测试与研究 实验六、稳态交流电路频域响应的测试与研究 实验七、Ｒ、Ｌ、Ｃ串联谐振电路的研究 实验八、单相交流电路的测试与研究 实验九、三相交流电路的测试与研究 实验十、二端口网络的测试与研究 实验十一、受控电源的测试与研究 实验十二、移相器的设计与测试

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前 言

《电路实验》是根据电工电子综合实验教学大纲，为电工电子实践教学编写的系列教材中的第一册教学用书，主要介绍电工电子测试与实践基础知识和电工、电路实验，适用于工科电类各专业和非电专业的电工电子基础实践教学。

实践的重要环节是实验，而实验离不开测试。为了今后能从容投入电工电子创新实践活动，在电工电子实践教学环节的第一阶段，同学首先要注重电工电子测试与实践基础知识的全面、系统学习，使自己牢固掌握电工电子基本测试原理与方法。本书将电工电子基本测试技术融汇在各实验中详细渐进地给予介绍，同学可通过事先预习和临场实践相结合加以掌握。

为了达到预期的实践能力培养目标，参与实践教学活动的师生还应该明确： 一、实验目的

《电路实验》课程的目的就在于培养学生：

1、正确做好科学实验前各项预备、预习工作，对开放性实验进行实验地点联系、实验时间协调、实验环境布置的能力；

2、正确运用理论指导科学实验的能力； 3、正确使用实验设备进行科学实验的能力；

4、正确编制科学实验计划、方案，正确设计实验实施步骤和应急措施的能力； 5、正确动手进行实验操作，实施科学实验的能力；

6、正确综合分析实验数据、现象，找出实际规律，总结实验结论，编写科学实验报告的能力；

7、正确分析和解决科学实验中遇到的实际问题，正确排查处理实验故障，改进科学实验计划、方案的能力；

8、正确进行资料查询，课题设计，工艺制作，实验调试，成果鉴定等初步设计性实验的能力；

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9、互相交流、协作攻关的创新能力； 二、实验须知

1、参与实验的学生按学号顺序，固定在实验桌位上进行试验。

2、每次实验前应予习实验指导书。复习有关理论。明确实验的目的、任务，了解实验的基本原理以及实验线路、方法、步骤。清楚实验中要观察哪些现象，记录哪些数据，注意哪些事项。

3、实验开始前，了解本次实验的所有仪器，设备的使用方法。

4、接好实验线路，经自查，互查无误后，再请指导教师复查，同意后才能合上电源。

5、试验时，按要求操作，观察现象，记录读数，审查数据。

全部实验项目完成后先自已核查实验数据，再经教师复查和批阅，在讨论完有关问题后，进行结尾工作。

6、结尾工作：拆线，放好仪器、设备，整理导线，桌面整洁完成后，经教师同意方可离去。

7、报告要求：文理通顺，简明扼要，字迹端正，图表清晰，分析合理，讨论深入，结论正确。 三、注意事项

1、人身安全和设备安全

切实遵守实验室的各项安全操作规程。

不擅自接通电源，不触及带电部分，遵守“先接线后合电源，先断电源后拆线”的操作程序。发现异常现象(声响、发热、焦臭等)应立即断开电源，保持现场，报告指导教师。造成仪器设备损坏者。需如实填写事故报告单。

注意仪器设备的量程和操作规程，不了解性能和用法时不得随意使用该设备，

2、联接线路

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（1）选择设备

注意设备容量，参数要适当，工作电压、电流不能超过额定值。仪表种类、量程、准确度等级要合适。尽可能要求测量仪表对被测电路工作状态影响最小。

（2）合理布局

原则是：安全、方便、整齐，防止相互间的电磁影响。 （3）正确连线

根据电路的结构特点，选择合理的接线步骤，一般是“先串后并”、“先分后合”、“先主后辅”。

接线前先弄清电路图上的节点与实验电路中各元件的接点的对应关系。 （4）仔细调整

电路参数要调整到实验所需值，分压器，调压器等可调设备的起始位置放在最安全处，仪表指零要调好。

3、操作时要注意：手合电源、眼观全局，先看现象，再读数据。

读数前要弄清仪表量程及刻度，读数时要注意姿势正确，要求“眼、针、影”成一线。记录要求完整清晰。力求表格化，一目了然。

4、绘制图表、曲线

报告中的所有图表、曲线都要绘制清楚。

波形、曲线—律画在坐标纸上，比例要适当，坐标轴上应注明物理量的符号和单位。标明比例和波形、曲线的名称。

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实验一 直流电路的测试与研究

一、实验目的

1、学会测量电源内阻及开路电压的方法； 2、验证叠加定理与戴维南定理；

3、通过实验证明负载上获得最大功率的条件。 二、原理说明

1、叠加定理：在线性电路中，任一支路电流（或电压）都是电路中每一个独立源单独作用时，在该支路中产生的电流（或电压）的代数和。（图1-1）。

图1—1

当某一独立源单独作用时，其他独立源应为零值，独立电压源用短路线替换；独立电流源用开路替换。

对实际电源的内阻（或内电导）必须保留在原电路中。

在线性电路中，功率是电压或电流的二次函数，所以，叠加定理不适用于功率分析与计算。

2、戴维南定理：任何一个线性有源二端（即一端口）网络，对外部电路而言。总可以用一个理想电压源和电阻串联的有源支路来代替。如图1-2，其理想电压源的电压等于原网络端口的开路电压Uoc，其电阻等于原网络中所有独立电源为零值时的入端等效电阻Ri。

图1—2

应用戴维南定理时，被变换的一端口网络必须是线性的，可以包括独立电源或受控电源，但是与外部电路之间除直接相联系外，不允许存在任何耦合，例如

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通过受控电源的耦合或者是互感的耦合等。外部电路可以是线性非线性或时变元件，也可以是由它们组合成的网络。

3、对于已知的线性有源一端口网络，其入端等效电阻Ri可以从原网络计算得出，也可以通过实验手段测出。下面介绍几种测量方法：

（1）由戴维南定理可知：R?Uoc因此，只要测出有源一端口网络的开路Isc电压Uoc和短路电流Isc，Ri就可得出，这种方法最简便，但是，对于不允许将外部电路直接短路的网络（例如有可能因短路电流过大而损坏网络内部的器件时），不能采用此法。

（2）测出有源一端口网络的开路电压Uoc以后，在端口处接一负载电阻RL，然后再测出负载电阻的端电压URL。因URL??Uoc??Ri???1??RL U?RL?UocRL，则入端等效电阻为：

Ri?RL（3）把有源一端口网络中的独立电源置零，然后在端口处加一给定电压u，测得流入端口的电流i，则Ri=

U。 i4、补偿法测量开路电压UOC。

该法测量精度较高，因为测量输出电压时，有源一端口网络输出电流可以做到为零。测量线路如图1-3所示，通过调整R2或U2使电流表的读数为零，此时测得电压表的读数即为UOC。

图1—3

三、实验任务

1、叠加定理的验证

实验电路如图1-4。U1、U2分别由两台直流稳压电源提供。K1、K2为两个

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转换开关，当它们合向1-1′时，表示电源已接入电路，若K1、K2合向短路线2-2′侧时，则表示该电源等于零。（即短路）

调整U1=6V，U2=12V，分别测量，U1单独作用时（U2=0），电路各支路电流I1′I2′I3′；U2单独作用时（U1=0），电路各支路电流I1″I2″I3″；U1和U2同时作用时，电路各支路电流I1、I2、I3。数据记入自拟表格；电表读数要注意用物理量的参考、实际方向决定其正负。

图1—4

2、有源一端口网络实验

（1）伏安特性及最大功率输出条件

实验线路如图1-5所示，调整U1=20V，由小到大改变电阻RL阻值，测量有源一端口网络输出电流及电压填入表1-1中。为保证测量精度，必须将电压表并接在RL两端时读取电流，这样计算的RL阻值将包括电压表的内阻在内，将所测得U除以I便得RL之值。

（2）用原理说明中3、4项的测量方法测量图1-5所示被测有源一端口网络的开路电压和等效电阻。自拟记录表格。

3、有源一端口网络的等效电压源——验证戴维南定理

利用稳压电源和电阻相串联，组成一实际电压源，调整稳压电源的输出电压U=Uoc（第2项实验中所测开路电压），电阻利用原被测一端口网络的电阻组成，如图1-6所示，依次改变负载电阻RL的阻值（如表1-2中所示），测量I和U，填入表1-2中。

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510Ω Ω

1K

510Ω 图1—5

表1-1

RL（Ω参考值） I（mA） U（V） RL=U/I（Ω） PL=UI（W） 0 ?

510Ω

1K 510Ω

图1—6

表1-2

RL（Ω参考值） 0 I（mA） U（V） ?

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四、实验设备

1、稳压电源 2.4V、2A 二台 2、直流毫安表 0-150 mA 一只 3、直流电压表 0-30V 一只 4、变阻器 一台 5、其他元件 若干 五、实验报告

1、实验要求及线路；

2、由实验1数据验证叠加定理，并与理论计算值进行比较；

3、绘制有源一端口网络的伏安特性及P=f（RL）关系曲线，计算Uoc和Ro，及验证最大的功率匹配条件。

4、用表1-1、1-2数据绘制等效电压源的伏安特性，验证戴维南定理； 5、用原理3、4中方法测得的Uoc及Ri与伏安特性法所测得数据列表比较。

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实验二 常用电子仪器的使用及典型信号的观测

一、实验目的

1、了解示波器的工作原理，正确使用示波器。初步掌握用示波器观察电信号波形并定量测出正弦信号和脉冲信号的波形参数的方法；

2、学习使用低频信号发生器； 3、学习使用毫伏表；

4、熟悉电路、信号与系统实验板。 二、原理说明

1、示波器的构造及各部分的作用

示波器是一种途广泛的电子测量仪器。它可以用来观察和测量随时间变化的电信号的图形。一般示波器包括有示波管，Y轴放大器、X轴放大器，扫描发生器及电源等五个主要部份组成，其结构方框如图2-1所示。

图2—1 示波器方框图

示波管是示波器的重要部件，示波管的功能是用电信号控制电子的集束（称电子束或电子射线），使之按电信号的规律射在荧光屏上，使荧光屏内层涂的荧光物质发光，而变为光信号，通常示波器用的示波管是单电子束静电偏转示波管，这种示波管由电子枪，偏转系统和荧光屏三部分组成。

电子枪包括灯丝、阴极、控制栅，第一阳极和第二阳极。灯丝用来加热阴极，使阴极发射电子，电子穿过控制栅后被子第一阳极和第二阳极加速和聚焦。所以电子枪起产生电子和使电子聚焦成束并加速的作用。

偏转系统包括一对Y轴偏转板，一对X轴偏转板，每对偏转板本身两板平行，两对偏转板空间位置相互垂直。Y轴偏转板控制电子束沿Y轴方向上下运

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动，X轴偏转板控制电子束沿X轴方向左右运动。运动距离与偏转板上所加的电压成正比，所以偏转系统使电子束按电信号大小而偏转。

最后电子束打在涂有荧光剂的屏面上，发出可见的光点，这样荧光屏就能把电子束的运动转换为光迹。

Y轴放大器把信号放大到一定的幅度，然后加在示波管的Y轴偏转板上，因而Y轴放大器带有衰减器用以调节垂直幅度，确保屏面上图形的垂直幅度适当，进行定量测量。

扫描发生器和X轴放大器称为扫描时基部份。扫描发生器产生一个与时间成线性关系的周期性锯齿波电压（又称扫描电压），经过X轴放大器放大以后，再加到示波管X轴偏转板上，X轴放大器带有衰减器。

电源部分示向示波管的和其他电子元件提供所需的各组高低压电源，以保证示波器各部分工作正常。

2、显示波形的原理

示波器是观察被测电信号的电压和时间关系，即uY=f（t）的图形，该图形在荧光屏上显示出来为y=f（x）。当示波管垂直偏转板上加有待测信号电压uY=UYm·Sin?t，水平偏转板上加线性扫描电压（锯齿电压）ux时，光点某一瞬间在荧光屏上的位置。就取决于此时刻uY和ux数值，当t=t0时，uY=0，ux=0，光点在荧光屏上O点，当t=t1、t2和t3、t4时刻，光点在荧光屏的1、2、3、4点等位置。（图2-2）

图2—2

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若把光点在所有时刻位置的轨迹全部画出，荧光屏上即显示出图中所示正弦波的图形。

扫描电压对荧光屏上所显示的图形影响很大，扫描电压信号周期是被测信号周期的几倍，这个倍数决定了屏上图形的周期数，这样图形才是稳定不动的。这由线性扫描电压发生器内的同步（整步）电路来完成的。扫描电压幅度Uxm决定了屏上图形在水平方向上的宽度。

3、示波器面板上各旋钮或开关的作用

示波器种类不同，旋钮开关数目以及在面板上的位置和称呼也不全相同，但大体上可以分为主机、Y通道、X通道三部分。

3．1、主机部分

（1）[电源]开关，用来接通或切断电源，接通电源时指示灯亮。 （2）[亮度]旋钮，或[辉度]旋钮，用来控制荧光屏上显示波形的亮度。 （3）[聚焦]旋钮，调节荧光屏上亮点的大小即图形的清晰度。 （4）[辅助聚焦]旋钮，作用与聚焦旋钮相同，通常二者配合调节。 （5）[标尺亮度]旋钮，调节荧光屏坐标照明的亮度。 3．2、Y通道

（1）[Y轴位移]旋钮，控制荧光屏上图形在垂直方向的位置，用 来表示。

（2）[Y轴增幅]和[Y轴衰减]旋钮，用以调节图形Y轴方向的幅度及校准Y轴灵敏度。

（3）[V/diV--Y轴灵敏度]（伏/厘米）开关，用以选择Y轴偏转灵敏度。即步级调节Y轴幅度，以便定量计算幅值。

3．3、X通道

（1）[X轴位移]旋钮，控制荧光屏上图形在水平方向上的位置，以 来表示。

（2）[X轴增幅]和[X轴衰减]旋钮，用来调节图形X轴方向的幅度及校准X轴灵敏度。

（3）*[扫描范围]开关，步级调节（粗调）扫描信号的频率。 （4）*[扫描微调]旋钮，微调扫描信号频率。

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（5）[整步选择]或[触发选择]开关，用以选择内、外或电源等同步或触发信号。

（6）[整步增幅]或[触发电平]旋钮，控制同步信号电压的幅度或触发电平的高低。

（7）[S/diV--X轴灵敏度]（秒/厘米）开关，用以选择扫描周期，以便定量计算时间量。

（8）水平工作选择开关，用来接通或切断X通道中的扫描信号，以转换示波器的工作方式。

4、示波器的基本测量方法 4．1、电压幅值测量

按示波器种类不同，常有以下两种方法测量电压幅值。

对于有[V/diV]开关的示波器，Y轴的坐标比例已经确定，故只需将被测信号占坐标的格子数（cm）乘以[V/diV]开关所指的刻度即可测出其峰一峰。若荧光屏上波形如图2-3所示，正弦电压峰一峰值占有7格子，[V/diV]开关指在1伏则Vp-p=7cm×1V/diV=7V 。因Vp-p是被测信号电压的幅值Um的2倍，Um=Vp-p/2，进而被测信号电压的有效值U=Vp-p/22。

对Y轴只有连续调节增幅的示波器，需要首先输入一个已知幅值的标准信号电压，调节Y轴增幅以确定荧光屏上Y轴的坐标单位（即定标V/cm），再将被测信号输入，幅值计算方法与上述的相同，注意，定标后，不能再旋动Y轴增幅旋钮。

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9.5cm 7cm 周期的测量 图2-3 电压幅值、

4．2、电流幅值测量

测量电流一般是用电阻取样法将电流信号转换为电压信号以后，再进行测量。例如，如图2-4中，为要测量Z支路的电流i，先串接一个取样电阻r，因ur = i * r ，则i = ur/r，因此，用示波器测出ur幅值后，再除以取样电阻即可得出支路电流i。

在这里有几个问题要注意：为了减少取样电阻r对原电

路的影响，通常取r＜＜z，取样电阻应为无感电阻，同时阻值要测定。

注意示波器地线的合理选取。若电源采用信号发生器，那末，信号发生器和示波器的地线一般要联接在一起，这时取样电阻的地线取法常用图2-5（a）所示的形式，若信号源和示波器接地线不需联接在一起，则地线也可采用图2-5(b）形式，这时接地点不同，观察到的ur 相位也不同。

图2-4

图2—5 示波器地线的联接方式

4．3、频率（周期）的测量

测量信号频率（或周期）的方法基本上可分为两大类，一种是利用扫描工作方式，另一种是利用示波器的X-Y工作方式（即水平工作方式），下面分别加以介绍：

用扫描工作方式测量信号的频率（或周期），实质上是在确定锯齿波的周期（时间）坐标（称为定时标）之后，再与被测信号的周期进行比较测量。

对X通道部分有[s/diV]开关的示波器，X轴的时间坐标已经确定。因此，只须将被测信号的一个周期所占有的格子数（厘米）乘以[s/diV]开关所示的刻度。即可测出周期。若仍如图2-3所示的波形，正弦信号一个周期在水平方向占有9.5个格子，[s/diV]开关指向5毫秒，则

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T=9.5cm×5×10-3 s/cm=4×10-3s=47.5ms

所以正弦信号周期为47.5毫秒，即频率约为21赫兹。

注意：此时示波器的[X轴增幅]（扫描扩展）旋钮应置于校正位置。 对X轴只有扫描范围（粗调）和扫描微调的示波器，轴的时间坐标未被确定。因此需要首先输入一个已知周期的标准信号，调节扫描频率和[整步增幅]或[触发电平] ，使其图形稳定下来。这时由标准信号一个周期所占的格子数即可确定[s/cm]的数值，然后再将被测信号输入。周期的计算方法与上相同。注意，确定了X坐标之后，不能再旋动扫描范围（粗调）和微调旋钮。

此外，还有一些示波器设有专门用来测量频率的时标开关。被测信号稳定后将时标开关合上。于是，被测波形轮廓成为间断亮点（线），时标旋钮所指的刻度即代表两个亮点之间的时间。

利用示波器的X-Y工作方式，即把水平工作选择开关置于水平工作状态，此时，锯齿波信号被切断，X轴输入已知标准频率的信号，经放大后加置水平偏转板。Y轴输入待测频率的信号，经放大后加置垂直偏转板，荧光屏上呈现的是ux和uY的合成图形，即李沙育图形。从李沙育图形的形状可以判定测信号ur的频率。当李沙育图形稳定后，设荧光屏水平方向与图形的切线交点数为Nx，垂直方向与图形的切线交点数为NY，则已知频率fx与待测频率fY 有如下关系：fY：fx=Nx:NY，即fY=fx

fx:fY NX。图2-6示出几种常见的李沙育图形及对应的频率比 NY1:2 1:3 3:1 图2—6

4．4、同频率两信号之间相角差的测量

相角差实际上仍然是一种时间量，只不过输入是两个信号，利用X轴扫描定时标的方法，需要采用能同时显现出两个输入信号的双踪示波器，将Y1、Y2之间的相角差折算为时间量后即可测出。例如，若测得信号一周期所占的格子数为T，两信号波形水平方向差距的格子数为Δt，见图2-7所示，则相角差为

?=

?t* 360° T16

u/Vt/s?tT图 22－4图2-7 相位差的测量

用李沙育图形也可以测量相角差，测量时，u1接示波器X轴输入，u2接Y轴

输入，U1与U2相位不同，荧光屏上就会出现不同的图形。如图2-8中，u2比u1滞后?角，李沙育图形为一斜椭圆。其中，a表示t1（u2过零）时刻，u1的幅值，b

a表示在t2时刻u1的峰值，则a=b·sin?，即?=sin-1（b）。

利用示波器的X-Y工作方式除了可以用来显示李沙育图形，

Y a 0 0 t1 t2 b X u1 t 0 t1 t2 t u2 图2-8 用李沙育图形测量相角差

还可以用来显示元件的特性曲线，以及状态轨迹等。总之，示波器X-Y工作方．．．．．．．．．．．式是将两个互相关联的电信号分别从X轴和Y轴输入，显示的图形则是这两个信号的合成，图解的方法与图2-2所示的相类似。

5．函数信号发生器

函数信号发生器是输出信号频率为0--3MHz、输出信号幅度为Vp-p =

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0—20v可调的低频信号发器。能产生多种波形（正弦波、方波、脉冲波、三角波、斜波）信号，并可以点频、扫频两种方式输出信号。

6、交流毫伏表伏表

交流毫伏表是在电工电子等电科学实验中用来测量电路中激励或响应信号电压有效值的电子仪表。 三、实验任务

1、熟悉示波器和信号发生器的各主要开关和旋钮的作用。

1．1、示波器置于扫描（连续）工作方式。接通电源并经预热以后，在示波器的荧光屏上调出一条水平扫描亮线来。分别旋动[聚焦]、[辅助聚焦]、[亮度]、[标尺亮度]、[垂直位移]、[水平位移]等旋钮。体会这些旋钮的作用和对水平扫描线的影响。

1．2、把信号发生器输出调到零值位置并接示波器的输入端，然后合上信号发生器的电源开关，预热后选定其输出波形（三角波）、频率（1kHz) 和输出电压（Vp-p=1V），在示波器的荧光屏上，调出被测信号的波形来，分别旋动（或转换）示波器的水平扫描系统（X通道）和垂直系统（Y通道）的各旋钮（或开关）。体会这些旋钮（或开关）的作用以及输入信号波形的形状和稳定性的影响。

1．3分别改变信号的幅值和频率，重复调节和加以体会。 2、几种典型信号的测试

正弦波、方波、三角波波形的有效值Urms、平均值Uav、峰值Um之间的关系如表2-1：

表2-1 波形\\系数 正弦波 方 波 三角波 Urms / Uav 1.11 1 1.15 Uav / Um 0.64 1 0.5 Urms /Um 0.71 1 0.56

2.1几种周期信号的幅值、有效值及频率的测量

调节函数信号发生器，使它的输出信号波形分别为正弦波、方波和三角波，信号的频率为1kHz，信号的有效值大小为1V；

用示波器显示波形。测量相应波形的周期和峰值，记入表2-2内,并计算出频

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率和有效值：

表2-2

信号频率信号波形 (KHz) 正弦波 方 波 三角波

2.2、用示波器观测正弦交流电路的参数 按图2-9接线:

示波器CH1通道(红)

C=0.1μF 示波器CH2通道(红)

函数信号 us R=1k uR

发生器

示波器接地端

示波器CH1、2通道(黑)

图2-9

1 1 1 信号有效值(v) 示波器测量值 周期 Vp-p （ms） (v) 计算值 频率有效值(KHz) (v)

调节函数信号发生器，使它的输出信号波形为正弦波，信号的频率分别为1KHz和2kHz，信号的有效值为1V；

用示波器显示波形。分别测量电阻R上电压VRp-p、周期TR及us与uR之间的相位差，记入表2-3内,并计算出频率和有效值：

表2-3 信号频率信号波形 (KHz) 正弦波

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1 2 5 示波器测量值 周期 Vp-p 相位差 （ms） (v) ( °) 计算值 频率有效值(KHz) (v) * * * *

四、注意事项

1、在用示波器测量前，各旋钮先要调到初始状态。

2、示波器上两个信号输入探头在同时接入被测实验电路时，要做到接地点统一。

五、实验设备

1、示波器 一台 2、低频信号发生器 一台 3、万用表 一只 4、元件实验板 一块 五、实验报告

1、由实验1测量各种波型信号的幅度； 2、由实验2观察的相位差与计算值相比较；

3、分析实验数据，找出电路激励与响应之间的关系并给出结论； 4、如用示波器观察正弦信号时，荧光屏上出现图2-10几种情况时，试说明示波器哪些旋钮的位置不对？应如何调节？

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.(ａ)(ｂ)(c)(d)(ｅ)(ｆ)图 15－3图2-10

三相四线制电路中负载消耗的总功率P需用单相功率表分别测出A、B、C各相负载的功率，然后相加，即P=PA+PB+PC。式中PA、PB 、PC分别为A、B、C相负载消耗的功率。若三相负载对称，则每相负载消耗的功率相同，这时只需要一只功率表测量任一相功率，将其读数乘以3，即为三相电路的总功率。接法见图9-1。

三相三线制电路中，通常用两只功率表测量三相电路功率，此法称二瓦计法，如图9-2所示，三相负载所谓消耗的总功率P为两只功率表读数的代数和。

P=P1+P2=UAC·IA·cos?1+UBC·IB·cos?2=PA+PB+PC 式中P1和P2分别为两只功率表的读数。 当负载对称时，两只功率表的读数分别为： P1=UAC·IAcos?1= UACIAcos（30°－?） P2= UBC·IBcos?2= UBCIBcos（30°+?） 其中?为负载的阻抗角。

图 9-2

4、用二瓦计法测量三相电路功率时，应注意下列问题：

（1）二瓦计法只适用于对称或不对称的三相三线制电路，而对于三相四线制电路是不适用的。

图9-2中只是二瓦计法的一种接线方法，而一般接线原则为：

两只功率表的电流线圈分别串入任意两相火线，电流线圈的发电机端（对应端）必须接在电源侧。

两只功率表的电压线圈的发电机端必须各自接到电流线圈的发电机端，而两只功率表电压线圈的非发电机端必须同时接到没有接入功率表电流线圈的第三相火线上。

（2）在对称三相电路中，两只功率表的读数与负载阻抗角之间有如下关系： 负载阻抗角?=0（即cos?=1） ，负载为纯电阻时，两只功率表的读数相等。 负载阻抗角?＜60°（即cos?＞0.5）时 ，两只功率表的读数均为正。

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负载阻抗角?=60°（即cos?=0.5）时 ，某一只功率表的读数为零。 负载阻抗角?＞60°（即cos?＜0.5＝时 ，某一只功率表的读数为负。 （3）在对称三相电路中，可以用二瓦计法测得的读数P1和P2来求出负载的无功功率Q和负载的功率因数角?，其关系式为：

Q?（ 3P1?P2） ??tg?1（3图9—3

P1?P2 ）P1?P2对称三相电路中的无功功率还可以用一只功率表示来测量。将功率表的电流线圈串接任一相火线，而电压线圈跨接到另外两相火线之间（见图9-3）则有Q=3P，式中P是功率表的读数，当负载为感性时，功率表正向偏转，负载为容性时，功率表反向偏转（读数取负值）。 三、实验任务

1、负载星形连接

电路如图9-4所示，表计接法参考实验中图8-4，功率表的电流线圈用0.5A一挡，电压线圈用250V挡。

平衡负载：每相3只220V15W灯泡。

不平衡负载：RA（A相）为3只；RB（B相）为2只；RC（C相）为1只，220V15W灯泡。

在上述两种负载情况下，并分别在有、无中线时按表9-1各项要求测量数据，填入表内。

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图9—4

2、负载三角形连接

电路如图9-5所示，注意表计接法同上，但功率表的电流线圈改用1A挡。

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图9-5

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表9-1

项目 数据 条件 平衡 （无中线） 平衡 （有中线） 不平衡 （无中线） 不平衡 （有中线）

UA 相电压 UB UC UAB 线电压 UBC UCA IA 电 流 IB IC I0 功 率 三瓦法 PA PB PC ?P 灯泡亮度 二瓦法 RA RB RC P1 P2 ?P 50

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