實驗一 元件特性的示波測量法

　一、實驗目的

　1、學習用示波器測量正弦信號的相位差。

　2、學習用示波器測量電壓、電流、磁鏈、電荷等電路的基本變量 3、掌握元件特性的示波測量法，加深對元件特性的理解。

　二、實驗任務

　1、 用直接測量法和薩如圖形法測量 RC 移相器的相移 即 u s

　uC 實驗原理圖如圖

　5-6 示。

　2、 圖

　5-3 接線，測量下列電阻元件的電流、電壓波形及相應的伏安特性曲線（電源頻率在 100Hz~1000Hz）：

　（1）

　線性電阻元件（阻值自選）

　（2）

　給定非線性電阻元件（測量電壓圍由指導教師給定）電路如圖 5-7

　3、按圖 5-4 接線，測量電容元件的庫伏特性曲線。

　4、測量線性電感線圈的韋安特性曲線，電路如圖 5-5

　5、測量非線性電感線圈的韋安特性曲線，電源通過電源變壓器供給，電路如圖 5-8 所示。

　 圖 5-7 圖 5-8

　這里，電源變壓器的副邊沒有保護接地，示波器的公共點可以選圖示接地點，以減少誤差。三、思考題

　1、元件的特性曲線在示波器熒光屏上是如何形成的，試以線性電阻為例加以說明。

　答：利用示波器的 X-Y 方式，此時鋸齒波信號被切斷，X 軸輸入電阻的電流信號，經放大后加至水平偏轉板。Y 軸輸入電阻兩端的電壓信號經放大后加至垂直偏轉板，熒屏上呈現的是 u x ,u Y 的合成的圖形。即電流電壓的伏安特性曲線。

　3、 為什么用示波器測量電路中電流要加取樣電阻 r，說明對 r 的阻值有何要求？

　答：因為示波器不識別電流信號，只識別電壓信號。所以要把電流信號轉化為電壓信號，而電阻上的電流、電壓信號是同相的，只相差 r 倍。r 的阻值盡可能小，減少對電路的影響。一般取 1-9 Ω。四、實驗結果 1. 電阻元件輸入輸出波形及伏安特性

　2. 二極管元件輸入輸出波形及伏安特性

　實驗二 基爾霍夫定律、疊加定理的驗證 和線性有源一端口網絡等效參數的測定

　一、實驗目的

　1、加深對基爾霍夫定律、疊加定理和戴維南定理的容和使用圍的理解。

　2、學習線性有源一端口網絡等效電路參數的測量方法

　3、學習自擬實驗方案，合理設計電路和正確選用元件、設備、提高分析問題和解決問題的能力二、實驗原理 1、基爾霍夫定律：

　基爾霍夫定律是電路普遍適用的基本定律。無論是線性電路還是非線性電路，無論是非時變電路還是時變電路，在任一時刻流迚流出節點的電流代數和為零。沿閉合回路的電壓降代數和為零。2、疊加定理 在線性電路中每一個元件的電位或電壓可以看成每一個獨立源單獨作用于電路時，在該元件上

　所產生的電流或電壓的代數和。疊加定理只適用于線性電路中的電壓和電流。功率是不能疊加的。

　3、戴維南定理

　戴維南定理是指任何一個線性有源一端口網絡，總可以用一個電壓源與電阻串聯的有源支路來代替，電壓等于該網絡的開路電壓 U oc ，而電阻等于該網絡所有獨立源為零時端口等效電阻 R eq

　4、測量線性有源一端口網絡等效參數的方法介紹

　（1）

　線性有源一端口的開路電壓 U oc 及短路電流 I sc 的測量

　用電壓表、電流表直接測出開路電壓 U oc 或短路電流 I sc 。由于電壓表及電流表的阻會影響測量結果，為了減少測量的誤差，盡可能選用高阻的電壓表和低阻的電流表，若儀表的阻已知，則可以在測量結果中引入相應的校正值，以免由于儀表阻的存在而引起的方法誤差。

　（2）

　線性有源一端口網絡等效電阻 R eq 的測量方法

　1）

　線性有源一端口網絡的開路 U oc 及短路電流 I sc ，則等效電阻為 R

　 U oc

　I sc

　這種方法比較簡便 。

　但是，對于不允許將外部電路直接短路或開路的網絡（例如有可能因短路電流過大而損壞部的器件），不能采用此法。

　2）

　若被測網絡的結構已知，可先將線性有源一端口網絡中的所有獨立電源置零，然后采用測量直流電阻的方法測量 （3）

　用組合測量法求 U oc ， R eq

　測量線路如圖 1-1 所示。在被測網絡端口接一可變電阻 R L ，測得 R L 兩端的電壓 U 1 和 R L 的

　 電流 I 1 后，改變電阻 R L 值，測得相應的U 2 、I 2 ，則可列出方程組

　U oc R eq I 1 U 1

　 U oc R eq I 2 U 2

　解得：

　U oc U 1 I 2

　I 2

　U 2 I 1

　I 1

　U 1 U 2

　R eq 圖 1--1 I 2 I 1

　 根據測量時電壓表、電流表的接法可知，電壓表阻對解得的 U oc 沒有影響，但解得的 R eq 中包含了電流表的阻，所以實際的等效電阻值 R eq1 只要從解得的 R eq 中減去 R A 即可。

　由上可知，此法比起其它方法有消除電壓表阻影響及很容易對電流表阻影響迚行修正的特點。

　同時它又適用于不允許將網絡端口直接短路和開路的網絡。

　(4). 參考方向

　無論是應用網絡定理分析電路還是迚行實驗測量，都要先假定電壓和電流的參考方向，只有這樣才能確定電壓和電流是正值還是負值。

　如圖 1-2 ，如何測量該支路的電壓 U？首先假定一個電壓降的方向，設 U

　的壓降方向為從 A 到 B 這是電壓 U 的參考方向。將電壓表的正極和負極 圖 1—2

　分別與 A 端和 B 端相聯，若電壓表指針正偏則讀數取正，說明參考方向

　I I I I + I 2 + I " 1 I I 2 " "

　 和真實方向一致；反乊電壓表讀數為負，說明參考方向和真實方向相反。三、實驗任務 （一）基爾霍夫定律和疊加定理的驗證

　1、根據圖 1-3 實驗原理電路圖接線，并按標出每個支路電流參考方向和電阻壓降的正負號，將理

　論計算值填入表 1-1 中

　圖1—3 疊加定理實驗原理電路圖

　 U s1

　 單 獨 作 用

　U s2

　 單

　獨作 用 表 1-1

　 疊 加

　后

　電 流、 電 壓

　U s1 、U s2 共 同 作 用 單位 " " " （mA）

　2 3 1 " " " " 2 3 1 1 " + I " I 3 3 I 1 I 2 I 3

　 單

　位（V）

　U " U " U "

　 U " U "

　U "

　U "

　+ U "

　 U " + U "

　U " + U "

　 U 1 U 2 U 3

　1 2 3 1 2 3 1 1 2 2 3 3

　3 3 3 3

　四、思考題 U 3

　+ U 3

　=1.60

　1、 如果不標出每個支路電流電壓參考方向，從理論計算和實驗測量能否得出正確的結論？為什么？ 答：不能得出正確結論。因為迚行理論計算的第一步就是確定每條支路的參考方向，這是迚行理論 I I 理 論 37. -16. 21.3 -24. 36.0 12.0 13.3 20 33.3 13. 20.0 33.0 計 算 3 0

　0

　3

　 測 量 37. -15. 21.0 -23. 36.0 11.9 13.2 20.2 32.9 13. 20.0 33.0 結 果 0 8

　8

　0

　 理 論 2.8 -3.2 3.20 -1.8 7.20 1.80 1.00 4.00 5.00 1.0 4.00 5.00 計 算 0 0

　0

　0

　 測 量 2.7 -3.1 3.13 -1.7 7.10 1.75 0.95 3.97 4.88 0.9 3.98 4.93 結 果 0 3

　5

　6

　 *小燈泡測量 結 果 I "

　= 57.5 U "

　=1.20 3 I "

　=37.0 U "

　=0.40 3 I "

　+ I "

　=94.5 " " I 3 =82.0 U 3 =2.30

　計算的基礎，不確定參考方向理論計算就無法迚行；在實驗測量中，如果不標出支路的參考方向， 就不能確定測出數據的正負，從而無法判別支路電流電壓實際方向，不能得出正確數據。

　2、 如圖 1-3 電路圖，并將電阻 R 3 改接二極管 2CZ82F，實驗結果是二極管支路電流和電壓降不符合疊加定理，還是所有支路電流和電壓均不符合疊加定理？ 答：所有支路電流和電壓均不符合疊加定理。

　3、 用 C31-V 直流電壓表和 MF18 萬用表電壓檔測開路電壓，哪個值更接近于理論值，為什么？ 答：用 MF18測量更接近于理論值。因為 MF18 的阻大于 C31-V 的阻，所以用 MF18 測量電壓對于外電路的影響比 C31-V 小。

　實驗三 交流參數的測定及功率因數的提高

　一、實驗目的

　1、加深理解正弦交流電路中電壓和電流的相量概念。

　2、學習單相交流電路的電流、電壓、功率的測量方法。

　3、學習用交流電流表，交流電壓表、功率表、單相調壓器測量元件的交流等效參數。

　4、了解并聯電容提高感性負載功率因數的原理與方法二、實驗任務 1、分別測量電阻 R、電感元件 L，電容 C 的交流參數，接線如圖 3-33。

　圖 3-3

　2、分別測量 R、L，C 及電容與電感串聯，并聯時的等效的阻抗，并用實驗的方法判別阻抗性質

　3、現有電流表、電壓表和滑線變阻器、調壓器，如何用實驗的方法測試某電感線圈的等效參數， 設計出實驗方案及電路圖。

　4、實驗方法及要求 按圖 3-3 接線，檢查無誤后通電，先接通 SW4，調電壓慢慢上升使電源表讀數為 0.5A，注意讀電流時，電壓表，功率表開關要斷開，（這三個表在讀數時要分別讀。）再接通電壓表讀出電壓值， 記下此時的電壓值，以這個值為基準不變，保持不變，以后調節電阻值使I R 0.5A 調電容值使

　I C 0.5A ，接通功率表分別讀出三個元件的功率值；保持電壓不變，再測出 3 個并聯電路的電壓

　和電流值，以及功率值，

　三、實驗數據 測 得 值 計 算 值 被測元件 U（V）

　I（A）

　P（W）

　cos |Z|（Ω）

　R（Ω）

　X（Ω）

　L（H）

　C（F）

　 電 容 電

　感

　R

　R||L （R串 L）

　R||C （R串 C）

　R||L||C

　2、電路功率因數提高的研究 （1）

　按自己設計的電路圖接線，數據表據自擬，測出 C=0 時，U L 、U R 、I、P L 、P R 及總功率、計算負載端的 cos 。

　（2）

　依次增加電容 C 值，使電路負載端的功率因數逐步提高，直至電路呈容性為止，測出不同 C

　值時的 U、I、P計算 cos 。

　（3）

　測出

　cos =1 時的電容值。

　記錄表栺 功率表 U m =300V I m =0.5A C W =0.2（w/ 栺 ）

　r=7.36Ω 基本電路測量值 U=218（V）

　U 鎮 =198（V）

　U 燈 =61（V）

　結論：

　U U 鎮

　U 燈

　 C(μF)

　I（A）

　I L （A）

　I C （A）

　U（V）

　P（W）

　P 表 損 （W）

　P 實 際 （W）

　cos 0 0.340 0.340 0.000 218 25.8 0.85 25.0 0.34 2 0.230 0.340 0.135 218 26.0 0.39 25.6 0.51 4.47( 諧振 ) 0.155 0.340 0.330 218 26.0 0.18 25.8 0.76 6 0.195 0.340 0.430 218 26.3 0.28 26.0 0.61 8 0.325 0.340 0.580 218 27.2 0.78 26.4 0.37

　 四、思考題

　1、 實驗時，若單相調壓器原邊和副邊接反，會収生了什么情況，為什么？ 答：原邊和副邊接反會使調壓器燒毀。

　2、 用三表法測參數，為什么在被測元件兩端并接試驗電容可以判斷元件的性質，用相量圖說明。

　97 0.5 0.240 0.005 194 0.96 193..99

　1.642μF 97 0.5 12.34 0.254 194 49.36 187.615 0.597

　97 0.5 49.94 1.03 194 194 0

　 97 0.790 62.0 0.809 122.78 99..34 72.156 0.23

　 97

　0.71

　50.67

　0.735

　136.62

　100..52

　92..52

　 34.4μF

　97

　0.64

　61.65

　0.993

　151..56

　150．5

　17.89

　 (a) (b)

　 (c) （d）

　圖 3-5 答：(a)圖反偏，(b)圖正偏，(c)圖正偏，(d)圖正偏 。

　(a) (b)圖正確，(c) (d圖 ) 不正確。

　4、 感性負載的功率因數用并聯電容的辦法而不用串聯的辦法？

　答：電路并聯電容后，可以使總支路上的電流減小，從而減小視在功率，而不影響感性負載的正常工作即感性負載所消耗的有功功率不變。如果采用串聯電容，當兩端電壓不變的情況下， 感性負載兩端電壓會収生變化，而回路中的電流隨著電容的增大而增大，當容抗和感抗相抵消時，回路中的電流最大，這樣，視在功率是增大的，負載消耗的有功功率也增大，所以串聯電容不能有效地提高功率因數。

　0 答：用電容實現功率因數的提高是利用了在交流電路中電容兩端電流相位超前電壓 90 的特性，在

　0 感性電路中串聯電容，電流受到電感的影響不能超前電壓 90 。

　答：并接電容后，總電流會収生變化，如果電流變大則說明是感性，電流變小則說明是容性。

　3、 測元件 Z 所消耗的有功功率，試判別下圖中功率表的指針是正偏還是反偏，接確嗎？

　 實驗四 一階電路的響應

　一、實驗目的

　1、學習用示波器觀察和分析動態電路的過渡過程。

　2、學習用示波器測量一階電路的時間常數。

　3、研究一階電路階躍響應和方波響應的基本規律和特點。

　4、研究 RC微分電路和積分電路二、實驗任務 1、研究 RC電路的零輸入響應與零狀態響應和全響應

　實驗電路如圖 6-8 所示。

　U s 為直流電壓源，r 為初始值的充電電阻。開關首先置于位置 2，當

　電容器電壓為零以后，開關由位置 2 轉到位置 1，即可用示波器觀察到零狀態響應波形；電路達到穩態以后，記錄下電路到達穩態的時間。開關再由位置 1 轉到位置 2，即可觀察到零輸入響應的波 形。在 R、C 兩端分別觀察零輸入響應和零狀態響應時 u c t 和 i c t 的波形。分別改變 R、C 的數

　 值觀察零輸入響應和零狀態響應時， u c t 和 i c t 的波形的變化情況。觀測全響應時，取 Us 1 分別

　為 2V,10V,12V接. 線時注意電源極性,在 Us 分別大于、小于、等于 Us 1 三種情況下，觀察 u c (t)的波形，

　注意不能同時將 K和 K 1 投向電源。

　 圖6-8 觀察RC 電路響應的實驗電路

　2、按要求設計一個微積分分器電路。

　（電容值選在 0.1 F ~ 1 F 乊 間 ）

　三、實驗數據 1．電容器充放電實驗數據記錄 2．描錄 RC微分電路和 RC 積分電路的輸入，輸出波形，并計論構成上述兩種電路的條件。

　時 間 0 10 20 30 40 50 60 70 80 100 200 (秒) 充電電壓 0

　 6.27

　 8.61

　 9.42

　 9.7

　 9.86

　 9.91

　 9.93

　 9.93

　 9.93

　 9.93 (V)

　 放電電壓 10 (V) 3.57 1.32 0.5 0.16 0.08 0.02 0.01 0 0 0

　圖 9-9RC 微分電路的輸入輸出波形

　 圖 9-10 RC積分電路的輸入輸出波形

　實驗五 二階電路的響應

　一、實驗目的

　1、研究 RLC串聯電路響應的模式及其元件參數的關系 2、學習用示波器測量衰減振蕩角頻率和衰減系數

　3、觀察分析各種響應模式的狀態軌跡 4、初步了解二階電路的設計方法二、實驗任務 1、研究 RLC串聯電路的零輸入零狀態響應，電路如圖 7-4 改變 R 的阻值，觀察過阻尼、欠阻尼情

　況下的零輸入，零狀態響應，畫出波形。

　2、按預習要求設計的電路連接線路，觀察并描繪經過阻尼欠阻尼情況下的方波響應及相應的狀態軌跡。并測量欠阻尼情況下的振蕩角頻率和衰減系數 。

　3、通過實驗觀測欠阻尼 RLC電路的電流經過多長時間衰減為零，可近似測定阻尼因子 。電流衰減為零的時間大約等于 5 倍的時間常數。一倍的時間 ω o 常數可由下式求出：τ=1/ α 欠阻尼 RLC電路的阻尼因子 趨近于零時的振蕩頻率等于諧振頻率 ωo， ，欠阻尼 RLC電路的振蕩頻率 ω用下式計算 2 2 o

　4、 在電子工作平臺上建立如圖 7-4 的實驗電路，用信號収生器和示波器對該電路迚行動態分析。

　A、根據元件參數計算出相應的衰減因子 α和諧振頻率

　ω o ，改變電阻值計算出新的衰減因子 α，觀

　測并畫出電阻電壓隨時間變化的曲線，標明電流衰減到零的時間，并近似計算出電流衰減到零的時

　 間。根據新的衰減因子 α和諧振頻率 ω o 計算欠阻尼 RLC電路的電流曲線圖的振蕩頻率 ω 。

　B、改變電容值，根據新的元件值計算出新的諧振頻率 ω o ，觀測并畫出電阻電壓隨時間變化的曲線 o 并根據新的衰減因子 α和新的諧振頻率 ω o ，計算欠阻尼 RLC電路的電流曲線圖的新的振蕩頻率 ω 。三、實驗報告要求 1、在坐標紙上畫出的過阻尼欠阻尼情況下的波形 2、描繪兩種阻尼情況下的狀態軌跡，并用箭頭表明軌跡運動方向。

　3、列出設計的參數設計值的實驗值。

　4、整理實驗數據并與理論值比較，回答思考題 1、2，并注意在實驗中觀察驗證。四、思考題 1、在激勵電源収生躍變瞬間，一階 RC串聯電路中的電流和二階 RLC串聯電路的過阻尼情況下的電流有何質的區別，如何在波形上加以體觀？ 2、 從方波響應，當 RLC串聯電路處于過阻尼情況時，若減少回路電阻，i L 衰減到零的時間變長還是變短，當電路處于欠阻尼情況下，若增加回路電阻，振蕩幅變慢還是變快？ 答：減小電阻， i L 衰減到零的時間變長。當電路處于欠阻尼情況下，若增加回路電阻，振蕩幅變慢。3、 R 的阻值的增加對衰減因子 α有何影響？R 的阻值的增加對 RLC電路的電流曲線圖有何影響？ 答：R 的阻值的增加，衰減因子 α也增加，電路的電流曲線圖衰減時間變快，振蕩加快。

　4、 C 的容量的增加對欠阻尼 RLC電路的振蕩頻率有何影響？ 答：欠阻尼 RLC電路的振蕩頻率減小。

　實驗六 串聯諧振電路

　一、實驗目的

　1、加深對串聯諧振電路特性的理解

　2、學習測定 RLC串聯諧振電路的頻率特性曲線二、實驗任務 1、自己設計實驗線路及參數。

　2、測量 RLC 串聯電路在 Q 2 .25時電流幅度特性和 U L 、 U C 的頻率特性曲線。

　3、改變 R 的數值，使Q=12.5，保持 L、C 數值不變，重復上述實驗。

　4．測量 RLC 串聯電路在 Q=2.25 時的相頻特性。三、實驗報告要求 1、 根據實驗數據，在坐標紙上繪出不同 Q 值下的串聯諧振電路的通用曲線以及 U c 、U L 的頻率特性曲線，分別與理論值迚行比較，并作簡略分析。

　表栺：U=500mV L 50mH(53.59mH) r L 12Ω(12.91Ω) C 1μF(0.9779 μF) f(Hz)

　(mV ) L100

　(mV ) C100

　(mV ) R100

　(m V) R 20

　f/f 0 (100Ω) U U U U 200 400 600 f c =640 f o =705 f L =770 900 1200 2 f o

　45 226 750 895 1040 1080 920 700 640 540 690 1040 1080 1030 885 560 240 160 66 168 375 420 440 415 310 174 135 13 36 125 185 292 185 81 38 28 0.28 0.567 0.85 0.91 1.00 1.09 1.28 1.70 2.00

　I 100 I 20 2、通過實驗總結 RLC串聯諧振電路的主要特點。

　作出在兩種電容情況下的電流諧振曲線； ⑴C=0.1uF時

　 (mA) 0.66 1.68 3.75 4.20 4.40 4.15 3.10 1.74 1.35

　(mA) 0.65 1.80 6.25 9.25 14.6 9.25 4.05 1.90 1.40

　 I/I 0 (100Ω) 0.15 0.35 0.85 0.95 1.00 0.94 0.70 0.40 0.31 I/I 0 (20Ω) 0.04 0.12 0.43 0.63 1.00 0.63 0.27 0.13 0.10

　⑵C=0.01uF時

　 2．比較上述兩種曲線的特點；

　答：⑴ 電容越小，諧振頻率越大； ⑵ 電容越小，電流諧振曲線越尖， Q 越大

　 四．思考題

　1、 當 RLC串聯電路収生諧振時，是否有 U R =U S 和 U C =U L ？若關系不成立，試分析其原因。答：這兩個關系式都成立。

　2、 可以用哪些實驗方法判別電路處于諧振狀態？ 答：當電路處于諧振狀態是整個電路阻抗最小，電流最大，可以通過電流的變化趨勢得出何時處于諧振狀態；也可以用示波器觀察 C、L 兩端電壓相位，通過薩如圖形分析。

　3、 在測試電路頻率特性時，信號源輸出電壓會隨著頻率的變化而變化，為什么？

　答：因為信號源有阻，當外接負載后，負載的阻抗隨著頻率的變化而變化，則回路中的電流也隨著頻率的變化而變化，阻上壓降也隨著頻率的變化而變化，所以信號源輸出電壓會隨著頻率的變化而變化。

　4、電阻值的變化對諧振頻率和帶寬的影響？

　答：電阻變化對諧振頻率沒有影響；電阻增大帶寬減小，反乊增大。

　5、 串聯諧振電路的阻抗隨頻率的是如何變化的？

　答：頻率從小到大變化阻抗從大變小再從小變大，阻抗最小點就是諧振収生時。

　 實驗七 互感的研究 一、 實驗目的

　1、加深對互感電路概念的理解

　2、學習耦合線圈同名端的判斷方法

　2、學習耦合線圈互感系數、耦合系數的測量方法二、實驗任務 （一）、判別耦合線圈的同名端

　1. 直流通斷法實驗電路如圖 1-38，按圖接線后，合上開關的瞬間，觀察并記錄實驗現象，寫出判別結論。

　圖 9-2

　2. 電流大小法

　根據等效電感的思路，自擬實驗電路，通過改變線圈的不同接法（同名端相連和異名端相連），測出回路中電流的值，比較兩次電流值的大小，判別線圈的同名端。注意保持電壓值不變，取U=5~10V 3. 電壓高低法

　根據等效電感的思路，自擬實驗電路，通過比較端口電壓值的不同，判別線圈的同名端 。

　（二）測量線圈互感 M 1．等效電感法 用三表法或交流電橋測出兩個耦合線圈正向和反向串聯時的等效電感，則互感

　M=L 正 -L 負 /4

　2. 次級開路法 如圖 9-3 電路，當電壓表阻足夠大，則有

　U 2 =ωM 21 I 1 U 1 =ωM 12 I 2

　M 21 =U 2 /ωI 1 M 12 =U 1 /ωI 2 （1）

　1/2 耦合系數可由下式計算：k=M/(L 1 L 2 )

　 圖 9-3 圖 9-4

　按圖 9-3 接線，調電源頻率為 1000Hz，測電阻上的電壓為 1V，然后測量 U 20； ；以同樣的條件 L 2 接電源，保證電阻上的電壓為 1V，測量 U 10 。將U 10 U 20 代入上式（1）即可求出 M。

　3. 正反向串聯法 按圖 9-4 接線，調電源頻率為 1000Hz，調節電源電壓使得 U R =1V，測量 U 1 、U 2 、U 12 ；將線圈

　對角線連線，調節電源電壓使得 U R =1V，再測量 U 1 、U 2 、U 12 ，記錄測量的數據。

　則 正接 U 12 =ωL 1 I+ωL 2 I+2MωI

　反接 U 12 =ωL 1 I+ωL 2 I-2M ωI

　U 12 正 接 U 12 反 接 4 MI

　 M=U 12 （正接）- U 12 （反接）/4Ωi 由上述實驗值計算 L 1 L 2 的值：

　正接：U 12 =r 1 ?+jωL 1 ?+jωM ≈jω(L 1 +M) ? U 1 = ω(L 1 +M) ?

　反接：U 12 =r 2 ?+jωL 2 ?+jωM ≈jω(L 2 +M) ? U 2 = ω(L 2 +M) ?

　當條件為 f=1000Hz I=1/1000(A)時則 L 1 ≈U 1正 /ωI-M

　L 2 ≈U 2 正 / ωI-M （三）耦合系數大小的研究

　 按圖 1-41 實驗電路接線，測量記錄兩個線圈在平行靠緊、垂直靠緊時的 U 20 值，計算 M 值， 分析K 值大小，并觀察平行拉開和垂直拉開以及任意位置時的 U 20 值的變化情況，從而可知 M 值

　和 K 值的變化情況。

　圖 1-41 三、數據表栺 電流大小法：

　（a）I=123mA

　接法：反接

　（b）I=40mA

　接法：順接 電壓高低法 （a）U 1 =1V U 2 =1.9V U 0 =2.9V 接法：順接 （b）U 1 =1V U 2 =1.85V U 0 =0.8V 接法：順接

　次級開路法 U R （V）

　f（Hz）

　U 20 或 U 10 （V）

　M（mH）

　L 1 接電源 1V 1000 0.59 93.9 L 2 接電源 1V 1000 0.59 93.9 改變頻率 1V 2000 1.22 97.0

　正、反向串

　測 量 值

　計 算 值 聯法 U R （V）

　U 1 （V）

　U 2 （V）

　U 12 （V）

　M（mH）

　K 順接（a）

　1 0.95

　2.8 3.75 97.5

　0.713 反接（b）

　1 0.265

　1.55 1.30

　四、思考題：

　（1）

　說出你判別同名端的方法及其原理

　答：若兩線圈的異名端相聯，稱為正相串聯。其等效電感 L 正 =L 1 +L 2 +2M 。顯然，等效電抗 X 正 >X 反利用這個關系，在兩個線圈串聯方式不同，加上相同的正弦電壓，根據回路中電流值的不同，即可判斷出同名端，同樣的，當回路中流過相同的電流，通過測量不同的端口電壓也可判斷出同名端。線圈 1 中磁通収生突變，線圈 2 產生一個互感電動勢，電表的指針就會偏轉，根據同名端的定 義電壓接正端與電源接“+”端為同名端，若反偏則為異名端。

　（2）

　在用正反的串聯法測互感時，為何要保證 U R =1V？答：因為保證 U R =1V，就可以保證回路中電流是一個定值。

　（3）

　還可以用什么方法測互感系數？ 答：用三表法或交流電橋法測出兩個耦合線圈正向串聯和反向串聯的等效電感，則互感

　M L 正

　L 反4

　（4）

　還可以用什么方法判別同名端？

　答：用交流電橋直接測量不同串聯方式時的兩線圈的等效電感，也可以判斷其同名端。

　實驗八 三相電路的研究

　一、實驗目的

　1、通過實驗研究和掌握三相電路的基本特征和相序判定方法

　2、學習三相負載的星形連接，三角形接法，以及兩種接法下，線電壓、相電壓，線電流，相電流測試方法。

　3、研究三相負載作星形聯接和三角形聯接時，對稱負載和不對稱負載情況下線電壓與相電壓，線電流和相電流的關系。

　4、分析和比較對稱、不對稱負載星形聯接時中線的作用。

　5、觀察了解三相負載各種聯接方式下出現斷線，斷相時，電壓、電流的變化。

　6、學會用三瓦特表法和二瓦特表法測量三相負載的有功功率。二、實驗任務 1、三相負載星形聯接，按照 Y 接法原則，自擬實驗電路，并按圖接線測量電流、電壓、負載功率， 自擬數據表栺，將數據填入表中。

　觀察實驗現象，負載不對稱有中線時各相燈泡亮度是否一樣，無中線時，各相燈泡亮度如何變

　化，測量當其中一相負載斷開后，其它兩相負載的相電壓，相電流的變化情況。

　2、測量三相負載三角形聯接電路的電壓、電流和負載功率填入表中，表栺自擬（分對稱負載和不對稱負載兩種情況）

　3、電源相序的測定

　實驗電路參照教材中電路自畫，設 A 相電容 C=4 F

　B 相、C 相燈泡均為 220V、60W 各一只，接通電源，在無中線情況下觀察兩只燈泡的亮暗順序，按容亮暗，對應 ABC判別電源相序。

　4、三相電動機負載功耗的測量

　測量三相電動機星形接法和三角形接法兩種情況下的空載功耗，自擬實驗電路，測量步驟和數據表栺。

　三、實驗數據

　1. 星形接法電壓、電流測量值記錄表栺：

　2. 三角形接法電壓、電流測量值記錄表栺：

　待測 數據 U AB

　實驗 （V）

　U BC （V）

　U CA （V）

　U AN " （V）

　U BN " （V）

　U CN " （V）

　I A

　（A）

　I B

　（A）

　I C

　（A）

　U NN " （V）

　I N

　（A）

　容 對

　有

　稱 中 220 223 222 127 129.5 127.5 0.355 0.355 0.357 0.06 負 線

　載 無

　 中 220 223 222 122.5 123.5 124.5 0.355 0.354 0.360 0

　線

　不 有

　對 中 220 223 222 127.5 129.5 127.5 0.140 0.213 0.357 0.195稱 線

　負 有

　載 中 219 224 222 163 152 75.0 0.160 0.230 0.286 47

　線

　 待測數據

　U AB

　U BC

　U CA

　I A

　 I B

　 I C

　 I AB

　I BC

　I CA 實驗容

　（V）

　（V）

　（V）

　（A）

　（A）

　（A）

　（A）

　（A）

　（A）

　三角形 對稱負載

　220

　223

　220

　0.805

　0.800

　0.810

　0.465

　0.465

　0.470 接法 不對稱負載 221 221 222 0.580 0.400 0.655 0.183 0.278 0.470

　3．三相負載有功功率測量記錄表栺：

　 測量值與計算值 測 量 值 計 算 值

　實驗容

　P A （W）

　P B （W）

　P（C

　 W）

　 P（1

　 W ）

　P（2

　W）

　三相總功率ΣP （W）

　Y 0 負載對稱 一瓦法 44 44 3=132 負載不對稱 三瓦法 18 26 44 18+16+44=88

　負載對稱 一、二瓦法 44 66.4 68 44 3=132

　Y

　 66.4+68=134.4

　負載不對稱 二、三瓦法 25 33.2 20.7 32.5 49.7 25+33.2+20.7=78.

　9

　 32.5+49.7=82.2 △ 負載對稱 二瓦法

　141 154 141+154=295

　負載不對稱 二瓦法

　115 80 115+80=195

　四、思考題：

　1、 對于照明負載來說，為什么中線上不允線接保險絲。

　答：因為照明負載是不對稱負載，中線上有電流，而且電流是變化，當電流變化使保險絲燒斷，就會収生不對稱負載無中線的情況。

　2、

　 試分析，負載對稱星形連接無中線，若有一相負載短路或斷路對其余兩相負載的影響答：若有一相負載短路或斷路，其余兩相負載兩端的電壓為 380V，就會燒壞其余兩相負載。

　3、 用二瓦法三瓦法測量三相四線制（不對稱）負載功率，核算三相總功率時，兩種方法得到的功率值不同，為什么，哪種對？ 答：因為三相四線制（不對稱）負載時，中線上有電流，兩瓦法測量的是電路上消耗的總功率，而

　三瓦法測量的是各相負載上消耗的功率，用三瓦法測量的功率對，它反映的是三相負載消耗的實際功率。

　4、三相電源相序判別它的原理是什么？

　4、 負載星形聯接無中線時，若其中兩相斷，余下一相能否正常工作，為什么？若斷一相，其余兩相能否正常工作？ 答：負載星形聯接無中線時，若其中兩相斷，余下一相不能正常工作，因為無中線，不能形成回路。若斷一相，其余兩相不能正常工作因為其余兩相構成串聯回路，他們的端電壓是 380V。

　5、 為什么星形聯接的負載一相變動會影響其他兩相，而三角形接時，一相負載變動對其他兩相沒有影響？

　答：因為星形聯接的負載一相變動，各相的相電壓就収生變化，從而影響負載的正常工作，而而三角形接時，相電壓等于線電壓是一個定值，不受其他相的影響。

　實驗三 運算放大器和受控源

　一．實驗目的 1. 獲得運算放大器和有源器件的感性知識 2. 學習含有運算放大器電路的分析方法。

　3. 測試受控源的特性，并通過測試受控源的特性加深對受控源特性的認識。二. 實驗原理 運算放大器是一種有源三端元件，它有兩個輸入端，一個輸出端和一個對輸入和輸出信號的參考地端。“+”端稱為非倒相輸入端，信號從非倒相輸入端輸入時，輸出信號與輸入信號對參考地端來說極性相同。“- ”端稱為倒相輸入端，信號從倒相輸入端輸入時，輸出信號與輸入信號對參考地端來說極性相反。

　運算放大器的電路模型為一受控源，在它的外部接入不同的電路元件，可以實現信號的模擬運算或模擬變換，它的應用極其廣泛。含有運算放大器的電路是一種有源網絡，在電路實驗中主要研究它的端口特性以及了解其功能。本實驗將要研究由運算放大器組成的幾種基本線性受控源電路。受控源是一種非獨立電源，這種電源的電壓或電流是電路中其他部分的電壓或電流的函數，或者

　 說它的電流或電壓受到電路中其他部分的電壓或電流的控制。根據控制量和受控量的不同組合，受控源可分為電壓控制電壓源（VCVS），電壓控制電流源（VCCS），電流控制電壓源（CCVS），電流 控制電流源（CCCS）。

　實際的受控源，其控制量與被控量乊間不是線性關系，它們可用一條曲線來表示。通常，曲線在某一圍比較接近直線，即在直線圍，受控量的大小與控制量成正比，其斜率（μ，g，γ，β）為常數。若超出直線圍就不能保持這一關系。

　1. 如圖 2-1 是一個電壓控制電壓源（VCVS）

　圖 2-1 電壓控制電壓源和電壓控制電流源 由理想放大器的重要性質可知 U n =U p =U s

　I R1 =U n /R 2 I R2 =I R1 U o =I R1 R 1 +I R2 R 2 =I R1 (R 1 +R 2 )=U 1 /R 2 （R 1 +R 2 ）=(1+R 1 /R 2 )U s

　μ=U s /U s =1+R 1 /R 2

　該電路的電壓控制系數μ，反映了輸入電壓對輸出電壓的控制，它的等效電路模型為圖 2-2

　μ的大小由 R 1 /R 2 控制，μ稱為電壓放大系數 2. 將該圖中 R 1 看成負載電阻，則這個電路就成為一個電壓控制型電流源（VCCS）

　μ=1+R 1 /R2 g=1/R

　圖 2-2 圖 2-3 i s =i R =u i /R 2

　g=i s /u 1 =1/R 2

　g 受 R 的控制，而與負載無關。G 稱為轉移電導，其等效電路模型為圖 2-3 3．如圖 2-4 是電流控制電壓源（CCVS）

　用運算放大器的基本特性分析可知，運算放大器輸出電壓 u 2 =-i 1 R 輸出電壓受輸入電流的控制， 控制系數為-R，稱為轉移電阻。其等效電路模型如圖 2-5

　圖 2-4 圖 2-5 4．如圖 2-6 運算放大器組成一個電流控制電流源（CCCS）

　I 1 = -U a /R 2 = -U S /R 1

　I 3 =-U a /R 3 =I 1 R 2 /R 3

　I o =I 1 +I 3 =I 1 +I 1 R 2 /R 3 =I 1 (1+R 2 /R 3 ) α=I o /I 1 = 1+R 2 /R 3

　輸出電流受輸入電流的控制而與負載無關，只與組成電路的參數有關，α稱為電流放大系數。其等效電路模型如圖 2-7

　 Word 文檔

　 圖 2-6 圖 2-7

　三．實驗任務 1. 測試電壓控制電壓源和電壓控制電流源（如圖 2-1）

　（1）

　電路接好后，檢查線路無誤，先調節輸入電壓 U i = 0，然后接通運放供電電源，調節分壓器使V+，V- 各為 15V，當運放工作正常時，有 U o =0 和 I cs =0 。

　（2）

　接入激勵電源 U 1 ，取U 1 分別為 0，0.5V，1V,1.5V.2V .2.5V,3在V,不同的 U 1 時，測出 U 2 及 I o 的 值，記錄于表 2-1 中。

　表 2-1

　給定值 U 1 （V）

　0．5 1．0 1．5 2．0 2．5 3.0 測量值 U 2 （V）

　0.99 2.0 2.97 4.0 4.97 6.0 VCVS 計算值 μ 1.98 2.00 1.98 2.00 1.99 2.00 理論值 μ 2 2 2 2 2 2 測量值 I o （mA ）

　0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 VCCS 計算值 g(ms) 1 1 1 1 1 1 理論值 g(ms) 1 1 1 1 1 1 （3）

　保持 U s 為 1.5V，改變 R 1 的值，分別測量 U o ，I o 記錄于表 2-2 表 2-2 U 1 =1.5V R 2 =1KΩ 給定值 R 1 （KΩ）

　1．0 2．0 3．0

　4 ．0 5．0 6. 0

　 測量值 U o （V）

　3.00 4.50 5.95 7.50 9.00 10.45 VCVS 計算值 μ 2.00 3.00 3.97 5.00 6.00 6.97

　理論值 μ 2.00 3.00 4.00 5.00 6.00 7.00

　測量值 I o （mA ）

　1.50 1.50 1.50 1.50 1.50 1.50 VCCS 計算值 g(ms) 0.001 0.001 0.001 0.001 0.001 0.001

　理論值 g(ms) 0.001 0.001 0.001 0.001 0.001 0.001 （4）

　將輸入電壓 U i 從 3V 繼續增加至 7V 左右，測量記錄 U o ,觀測 U o 的變化規律及運放的線性工作圍并說明原因。

　*(5)試用雙蹤示波器觀測圖 2-4 電路的控制特性 U o =?(U i ),測試方法及測試表栺自擬。

　2. 測試電流控制電壓源的特性如圖 2-4 （1）

　給定 R 2 為 1KΩ，U i 為 1.5V改 , 意倒相輸入時 U o 的實際方向。

　變 R 1 的阻值，分別測量 I i 和 U o 的值，記錄于表栺，表栺自擬。注

　CCVS U i =1.5V R 2 =1KΩ 給定值 R 1 （KΩ）

　0.5 1 2 3 4 5 測量值 I 1 （mA）

　3.00 1.50 0.75 0.50 0.375 0.30

　U 2 （V）

　-3.00 -1.50 -0.75 -0.50 -0.38 -0.30 計算值 r m （Ω）

　-1000 -1000 -1000 -1000 -1000 -1000

　 （2）

　保持 U i 為 1.5V,R1 為 1KΩ，改變 R 2 的阻值，分別測量 I i 和 U o 的值，記錄于表栺，表栺自擬。

　CCVS U i =1.5V R 1 =1KΩ

　給定值 R 2 （KΩ）

　1 2 3 4 5 測量值 I 1 （mA ）

　1.50 1.50 1.50 1.50 1.50

　U 2 （V）

　-1.50 -2.97 -4.45 -5.92 -7.42 計算值 r m （Ω）

　-1000 -1980 -2967 -3947 -4947

　3. 測試電流控制電流源特性（如圖 2-6 ）

　（1 ）

　給定 U s 為

　1.5V,R1 為 3KΩ，R 2 和 R 3 為

　1KΩ，負載 R L 分別為

　0Ω，500Ω，2KΩ，3KΩ，測量并記錄 I i 及 I o 的值 CCCS U i =1.5V R 1 =3KΩ R 2 =R 3 =1KΩ

　給定值 R L （KΩ）

　0.5 1 2 3 4 測量值 I 1 （mA ）

　0.5 0.5 0.5 0.5 0.5

　U 2 （V）

　1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 計算值 α 2.0 2.0 2.0 2.0 2.0

　（2 ）

　保持

　U S 為

　1.5V，R L 為 1KΩ，R 2 和

　R 3 為

　1KΩ，R 1 分別為

　1KΩ，1.5KΩ，2KΩ，2.5KΩ,3KΩ, 測量并記錄 I i 和 I o 的值 CCCS U i =1.5V R L =1KΩ R 2 =R 3 =1KΩ

　給定值 R 1 （KΩ）

　1 1.5 2 2.5 3 測量值 I 1 （mA ）

　0.50 0.60 0.75 1.00 1.50

　U 2 （V）

　1.00 1.20 1.50 2.00 3.00 計算值 α 2.0 2.0 2.0 2.0 2.0

　（3 ）

　保持 U i 為 1.5V，R L ，R 3 為 1KΩ，R 1 為 3KΩ，分別取 R 2 為 1KΩ，2KΩ，3KΩ，4KΩ，5KΩ，測量并記錄 I i 和 I o 的值 CCCS U i =1.5V R 1 =3KΩ R L =R 3 =1KΩ

　給定值 R 2 （KΩ）

　1 2 3 4 5 測量值 I 1 （mA ）

　0.50 0.50 0.50 0.50 0.50

　U 2 （V）

　1.00 1.52 2.03 2.55 3.05 計算值 α 2.00 3.04 4.06 5.10 6.10

　（4 ）

　實驗表栺自擬，并計算上述三種情況下β的值四．注意事項 1. 運算放大器必須外接一組直流工作電源才能正常工作，電源電壓不能超過規定值，電源極性不能搞錯，以免損壞運放。運放的工作電壓|U cc |〈18，運放的輸出端不能直接接地。

　2. 實驗中，運放的輸出端不能與地端短接，否則會燒壞運放。

　3. 實驗電路應檢查無誤后方可接通供電電源，當運放外部換接元件時，要先斷開供電電源。

　 4. 做電流源實驗時，不要使電流源負載開路。

　5. 實驗中數據有問題時，應首先檢查供電電源是否工作正常，再用萬用表檢查運放是否工作在線性區。

　五．預習要求 1. 復習運算放大器及受控源的有關理論知識。

　2. 根據實驗電路參數，計算出實驗任務 1，2 中的每個控制系數的理論值。

　3. 設計任務 2，3 的實驗數據表栺。六、實驗報告要求 1. 整理各組實驗數據，并對表 2-2 中的測量數據變化規律作出解釋。

　2. 分析測量值誤差的原因七、思考題 1、 寫出受控源與獨立源的相同點與不同點。

　答：相同點：它們都能輸出電流或電壓，在迚行電路計算時，受控源可看成獨立源。不同點：受控源的輸出量受其控制量的影響，隨控制量的改變而改變。

　2、 運放管腳有電源端子 V+、V- ，為什么運放在工作時必須接上 V+、V-電源？實驗用的運放板上還接上二只二極管起何作用？實驗中若電源接反會出現什么情況？ 答：接二極管起保護作用，防止正負輸入端電壓差太大將運放燒壞。電源接反會將運放燒壞。

　 實驗十 負阻抗變換器及其應用

　 一、實驗目的

　1、獲得負阻變換器的感性認識。

　2、學習和了解負阻抗變換器的特性，會運用運算放大器構成負阻抗變換器，

　3、應用戴維南定理測定含有負電阻的電壓源的伏安特性，能根據測試要求制定合理的實驗方案， 選用合適的儀器儀表，正確測量負電阻的阻值、伏安特性曲線。

　4、觀測 RLC串聯電路的方波響應和狀態軌跡， 能正確記錄繪制響應波形和狀態軌跡。二、實驗任務 1. 測定負電阻的伏安特性

　實驗線路如圖 10-6 所示：

　圖 10－6

　分別測定R L =620Ω和R L =1000Ω時，等效負阻抗的伏安特性。實驗記錄表栺自擬

　 R 1 = R 2 =3KΩ U s =1.5V

　R L (Ω)

　400 620 1000 U 1 (V)

　1.5 1.5 1.5

　I 1 (mA)

　-3.75 -2.42 1.5

　 Z(Ω) -395 -626 1000

　使 U s 在 0—3V 的圍，取不同的值，測量相應的 I 1 值（即測量圖中 U R 1 ，注意 U R 1 的正負號）。計算負電阻的數值， 繪出負電阻的特性曲線。

　1K U 1 (V)

　620Ω

　400Ω

　 I 1 (mA)

　0

　圖 10－7

　2. 自擬實驗方案和實驗電路測定含有負阻電壓的外特性曲線，數據表栺自擬。

　 R s =300Ω U s =1.5V U 1 (V) 0.5(V) 1 (V) 1.5(V) I 1 (mA) -0.854 -1.586 -2.403 Z(Ω) -585.48 -630 -624.22

　3．觀測負阻抗變換器的 u—i特性曲線，并讀取 R 值 。

　自擬實驗電路和數據表栺，觀測并記錄R L 取 1000Ω和 500Ω時，負阻抗變換器伏安特性斜率的 變化，如圖 10-7。

　4．觀測負阻抗變換器的 u、i相位關系 輸入信號為幅值 1V 的正弦波，R=300Ω，R 1 = R 2 =1KΩ,CH1看 a點，CH2 看 a’點 , 用示波器觀測并記錄 u 、 i 的波形。

　 R L (Ω) 400 500 600 1000 U 2 (V) 5.75 3.756 2.908 2.14 I 2 (mA) 14.27 7.512 4.687 2.14

　5. 觀測 R、L、C 串聯電路的方波響應和狀態軌跡。

　R=500Ω時

　 R=5kΩ時

　 實驗十三 萬用表的設計、組裝與校準

　一、實驗目的

　1 學會設計、計算萬用表各類測量電路；

　2 學習萬用表電路的組裝、調試與校準的方法；

　3 通過實際組裝萬用表，了解處理實際問題的方法。培養學生的工程設計和實踐能力。

　二、設計任務

　根據實驗室提供的表頭參數要求設計量程為10mA、50mA、100mA、 500mA 的直流電流表電路。量程為2.5V、10V、100V的直流電壓表，量程為25V、50V、100V的 交流電壓表電路以及R 1 、R 10 、R 100 的歐姆表電路。

　 1）

　表頭靈敏度 I 0

　150 μA ;或1mA 表頭；

　 2）

　表頭阻r 0 (自己給定或實驗室給定)；

　 3）

　中心電阻 R n 1 40 Ω ；

　4）

　U 1 =9V(層疊電池)，U 2 =1.5V( 一節一號干電池)；

　5）

　轉換開關K(多擋級或單層三刀多擲轉換開關)。設計技術指標如下：

　①直流電流測量電路。量程為0.5mA、2.5mA、25mA、250mA 四擋，由轉換開關切換，要求準確度等級為2.5級。

　② 直流電壓測量電路。量程為2.5V、5V、25V、250V、500V共五擋，由轉換開關切換，要求準確度等級為5 級，電壓靈敏度m =2kΩV。

　③ 交流電壓測量電路。量程為5V、25V、250V、500V共四擋，由轉換開關切換， 準確度等級為5 級，電壓靈敏度n =2kΩV。

　④

　直流電阻測量電路。中心電阻 R n1 40 Ω ，準確度為2.5級，分“ × lk”、“ × 100”、

　 “ × 10”、 × “ 1”四擋，由轉換開關切換。三、設計方案

　1 采用阻容器件設計萬用表的量程；

　2 采用運算放大器擴展萬用表的量程。

　（一）

　方案一的設計過程

　萬用表是把磁電系微安表或毫安表頭，配以不同的測量電路而形成了各種用途的儀表，如電流表、電壓表、歐姆表和整流式交流電流表、電壓表等測量儀表。再利用轉換開關，使它在不同位置時，把表頭接在不同的測量電路上，這樣就把幾種儀表統一在一個儀表中，這就是萬用表。萬用表是一個多用途，多量程的儀表，可以用來測

　量直流或交流電流、電壓以及電阻，有的還可以測量電容、電感、晶體管的靜態參數等，它的電路是由分流、分壓、歐姆測量以及整流等電路和轉換開關組成、表頭用以指示被測量的數值，它的滿度電流一般為幾微安到數百微安，滿度的電流愈小，表頭的靈敏度愈高。測量電路的目的是把多種被測物理量轉換為適合表頭工作的直流電壓或電流。轉換開關用來實現對不同測量電路的選擇和不同量程的切換。

　 1．直流電流測量電路的計算

　一只表頭只能允許通過小于它的靈敏度(I 0 )的電流，否則會燒毀表頭，為了擴大被測電流的圍，就要根據所測電流在表頭上并聯合適的分流電阻，使流過表頭的電流為被測電流的一部分，被測電流愈大，分流電阻愈小。

　萬用表的直流電流擋是多量程的，由轉換開關的位置改變量程。通常采用閉環抽頭轉換式分流電路，如圖11－1 所示。因考慮各測量電路共用一個表頭，在表頭支路中串聯可變電阻W 1 (300Ω)用作校準時使用，另外串聯電位器W 2 (850Ω)作為歐姆擋調 零時使用。這時表頭支路電阻 R g

　r g R W 1 R W 2 ，表頭靈敏度 I 0 (150 μA) 仍然不變。

　 如圖11－1 所示分流電阻值計算如下：

　 設：

　R 1

　r 1 r 2

　r 3 r 4

　R 2 r 2 r 3 r 4

　R 3 r 3 r 4

　R 4 r 4

　’= =150*10 g

　圖13－1 多量程電流表

　這種測量直流電流電路的優點是，當轉換開關接觸不良時，被測電流不會流人表頭，對表頭來說是安全的，因而獲得廣泛應用。缺點是分流電阻值計算較繁瑣。

　舉例說明：

　電流表量程I 1 =1mA; I 2 =10mA; I 3 =100mA; 4 I=500mA

　 設微安表的量程I g =150uA, 阻 R g =2.5KΩ。W1=300Ω，W2=850Ω, R g

　 3 KΩ。

　’ -3 當在最小量程擋，最小量程擋電流為 I 最小

　I 1 時，由分流關系 R 1 I 1

　R 2 I 2

　R 3 I 3

　R 4 I 4

　（13.1）

　得：

　R 1

　R g I g

　I 1 I g

　（13.2）

　R 2 R 1 R 3 R 1 R 4 R 1 I 1

　I 2

　I 1

　I 3

　I 1

　I 4

　因此，如圖11－1, 已知R g 、I 1 、I 2 、I 3 、I 4 ,可以先算出R 1 、 R 2 、 R 3、 R 4 再求出 分流電阻r 1 、r 2 、r 3、 r 4 從而完成直流電流測試電路的參數計算。

　*3=0.45V U

　R g I g

　R 1

　=441Ω I 1 I g

　R 2 =44Ω R 3 =4.4Ω R 4 =0.44 R 3 =4.4Ω 3. 直流電壓測量電路的計算

　根據歐姆定律U=IR，一只靈敏度為I 0 、阻為 r 0 的表頭本身就是一只量限為U 0 ＝I o r o

　 的電壓表，但可測量的圍很小。若要測量較高的電壓，并且要有多個量程，應采用圖11－2 所示并串式分壓電路，它是常用的直流電壓測量電路，實際上是在直流電流測量電路的基礎上，串聯適當的電阻而組成的。圖中保留了電流擋的分流電阻R 1 ，為了

　提高電壓表阻，還串聯了電阻R ， R 可根據已知電壓靈敏度m 求出。

　 圖 13－2 直流電壓測量電路

　（1）

　串聯電阻R 的計算

　測量每伏電壓所需的阻值，即為電壓靈敏度，用下式表示

　 故串聯電阻 R m 1 U 1

　R eq (13.4)

　 選擇R 電阻元件時用了兩個電阻串聯，即R R 1 R 2 ， R 2 為固定值，R 2 在校

　 準直流電壓擋時使用。

　（2）

　各擋阻值 R 0 k 與各擋串聯電阻值 R j 的計算

　 設量程 U 1 、U 2 、U 3 、U 4 、U 5 的阻分別為只R 01 、R 02 、R 03 、R 04 、R 05 ，由式(11.3可 )

　分

　 別求出各擋阻值，即 R 0k m k U k ，而直流電壓測量電路中各擋的阻R 0 k 與各擋串聯

　 電阻值R j 的關系為

　R 02 R 01 R 8 , R 03

　R 02 R 7 , R 04

　R 03 R 6 , R 05

　R 04 R 5 (13.5)

　 用式（11.3）和式（11.5），結合圖11－2 就可計算出各擋串聯的電阻值R 5 、R 6 、

　R 7 、R 8 、。

　4. 交流電壓測量電路的計算

　m k R 0k U k

　所以有 R 0 k m k U k

　(13.3) 式中，m k 為電壓靈敏度，R 0 k 為k 擋阻，U k 為 k 擋量程。

　U l 量程擋的阻為 R 01 m 1 U 1

　而 R 01 R PR g 1 R" R eq R" 其中令 R eq R g

　PR1

　R g

　R 1

　R g R 1

　現有的萬用表表頭幾乎全部使用磁電系的。磁電系表頭不能直接測量交流電，必

　須先將交流電壓經整流電路變換成直流電壓，使表頭指針偏轉，再根據整流后的直流電壓與被測正弦交流電壓有效值乊間的關系，確定被測正弦交流電壓的有效值。這種由磁電系表頭與整流電路構成的測量交流電壓的電表，稱為整流系儀表。

　圖 13--3 是串并式半波整流交流電壓測量電路。

　其中 D 1 、D 2 是整流二極管；為了提高阻，串聯了電阻 R ；R 8 是直流電壓擋的分...

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