实验室安全卫生制度
为了搞好以防盗、防火、防爆、防灾害等事故为中心的安全预防工作，保障师生员工人身和实验室的安全，特作如下规定：
1. 实验室安全工作要坚持各级主管领导负责制，切实抓好安全教育，树立“预
防为主，安全第一”的思想，把安全工作真正落实到实处。 2. 实验室要建立健全有关操作规程，建立安全值班制度；值班人员要坚守岗位，
认真做好安全管理工作；当班教师要配合值班人员进行安全检查；每次实验结束和下班前，都要切断电源、水源等，消除火种、关锁好门窗等。
3. 凡有危险性的实验，任课教师必须首先讲清操作规程，安全事项，其后必须
两人以上进行实验，不得随便让非实验人员操作。 4. 实验室要加强对易燃、易爆等危险品的管理。
5. 严禁乱拉、乱接电源线，经常检修，维护线路以及通风、防火设备等。电炉
要专人管理，不得私用电炉与炊、烹电器。
6. 严禁在实验室内抽烟与未经批准动用明火，做好防火与消防设施的维护、管
理工作。
7. 如发生不安全紧急情况，要及时报警。
8. 凡违反安全规定造成的事故，要及时上报，不准隐瞒不报，并按有关规定对
主管领导与当事人予以严肃处理。
9. 实验工作人员，应做好本室的文明建设、整洁卫生工作，实验仪器设备应布
局合理、摆放整齐，并且要定期对实验室卫生工作进行检查，采取措施，保持良好的实验环境。实验室的桌面、墙面、地面、门窗和设备应无积灰、蛛网及杂物。
10. 各实验室人员需协助实验室主任负责实验室的安全工作。
电子科学系
电路实验室守则
一、保持实验室内清洁、整齐和安静，不得在室内吸烟、喧哗、打闹、
吃东西，尤其不得在室内吃香口胶，其渣滓严禁掉在台面、地板及走廊上。
二、爱护设备，正确操作和实验，发现异常现象应迅速关机或切断电
源，立即报告实验室管理人员；不准擅自开关照明、空调和其它用电设备，严禁自行拆卸搬动设备，不准动用与本实验无关的仪器设备。
三、实验时，先按要求接好电路，认真检查线路，经实验教师检查无
错后才能正式加电工作。
四、 实验过程中认真、真实地记录实验数据，课后写出实验报告交
实验教师批改。
五、 实验完毕先经实验教师检查实验结果，整理台面、各类导线分
类归好，仪器开关旋钮置于合适位置，得到实验教师的许可方可离室。
六、 学生轮流值日，打扫卫生。 七、 带他人进入实验室须经系领导同意。
八、 对于不遵守守则的行为，任何人都可以指出，劝其改正，不听
劝告者，实验教师有权停止其实验。
九、 注意安全，积极作好“防火、防盗、防破坏、防事故”工作。 十、 因违反守则而引起事故或造成损失将要追究责任。
电子科学系
电 路 实 验 目 录
实验一 常用电工仪表的测量与误差分析 . ........................................................... 1 实验三 基尔霍夫定律验证和电位的测定 . ........................................................... 5 实验四 叠加原理验证 . ........................................................................................... 9 实验五 实验九 实验十二实验十三附录一 附录二
戴维南定理验证和有源一端口网络的研究 . ......................................... 12 元件参数测量 . ......................................................................................... 18 日光灯cos φ的提高 ............................................................................... 22 三相交流电路 . ......................................................................................... 25 MC1050/MC1098多功能智能仪表板的使用与操作 ........................... 28 MC1026三相功率表板的使用与操作 .................................................. 30
电路实验—01
实验一 常用电工仪表的测量与误差分析
一． 实验目的
1． 掌握系统误差和随机误差的概念。 2． 学会分析系统误差和随机误差的方法。
二． 实验原理与说明 （一）测量方法
根据获得测量结果的方法不同，测量可以分为两大类：直接测量和间接测量。 1． 直接测量法
直接测量法是指被测量与其单位量作比较，被测量的大小可以直接从测量的结果得出。例如：用电压表测量电压，读数即为被测电压值，这就是直接测量法。
直接测量法又分直接读数法和比较法两种。
上述用电压表测量电压，就是直接读数法，被测量可直接从指针指示的表面刻度读出。这种测量方法的设备简单，操作方便，但其准确度较低，测量误差主要来源于仪表本身的误差，误差最小约可达±0.05%。
比较法是指测量时将被测量与标准量进行比较，通过比较确定被测量的值。例如用电位差计测量电压源的电压，就是将被测电压源的电压与已知标准电压源的电压相比较，并从指零仪表确定其作用互相抵消后，即可以刻度盘读得被测电压源的电压值。比较法的优点是准确度和灵敏度都比较高，测量误差主要决定于标准量的精度和指零仪表的灵敏度，误差最小约可达±0.001%，比较法的缺点是设备复杂，价格昂贵，操作麻烦，仅适用于较精密的测量。 2． 间接测量法
间接测量法是指测量时测出与被测量有关的量，然后通过被测量与这些量的关系式，计算得出被测量。例如用伏安法测量电阻，首先测得被测电阻上的电压和电流，再利用欧姆定律求得被测电阻值。间接测量法的测量误差较大，它是各个测量仪表和各次测量中误差的综合。
（二）测量误差
测量中，无论采用什么样的仪表，仪器和测量方法，都会使测量结果与被测量的真实值（即实际值或简称真值）之间存在着差异，这就是测量误差。测量误差可分为三类，即系统误差，偶然误差和疏忽误差。 1． 系统误差
系统误差的特点是测量结果总是向某一方向偏离，相对于真实值总是偏大或偏小，具有一定的规律性，根据其产生的原因可分为：仪表误差，理论或方法误差，个人误差。 （1）仪表误差
仪表在规定的正常工作条件下使用（仪表使用在规定的温度、湿度，规定的安置方式，没有外界电磁场的干扰等），由于仪表本身结构和制造工艺上的不完善所引起的误差，叫做仪表的基本误差。例如仪表偏转轴的磨损，标尺刻度的不准等引起的误差，都是属于基本误差，是仪表本身所固有的。
由于仪表在非正常工作条件下使用而引起的误差，叫仪表的附加误差。例如外界电磁场的干扰所引起的误差，就属于附加误差。
仪表误差有两种表示方法： ① 绝对误差
用仪表测量一个电量时，仪表的指示值Ax 与被测量的实际值A 0之差，叫绝对误差，用△表示：
△=Ax-A0 式（1—1）
绝对误差的单位与被测量的单位相同。绝对误差在数值上有正负之分。 ② 相对误差
用绝对误差无法比较两次不同测量结果的准确性，例如用电流表测量100mA 的电流时，绝对误差为+1mA，又若测量10mA 电流时，绝对误差为+0.25mA，虽然绝对误差是前者大于后者，但并不能说明后者的测量比前者准确，要使两次测量能够进行比较，必须采用相对误差。
通常把仪表的绝对误差△与被测量的实际值的比值的百分比，叫相对误差，
用γ表示。
γ=
∆
×100% A 0
∆
A X ×100%
式（1—2）
因为测量值Ax 与实际值A 0相差不大，故相对误差也可近似表示为：
γ=
式（1—3）
用相对误差分析上述两次测量结果：第一次测量中，被测电流的相对误差为：
γ1=
∆1+1
×100% = ×100% = +1%
100A 01
第二次测量中被测电流的相对误差为：
γ2=
∆2+0. 25
×100% =×100% = +2.5%
10A 02
从计算结果看出，第一次测量的绝对误差虽大，但相对误差较小，所以第一
次测量比第二次测量的结果准确。 （2）理论误差或方法误差
这是指实验本身所依据的理论和公式的近似性，或者对实验条件及测量方法考虑得不周到带来的系统误差。例如，未考虑仪表内阻对被接入电路的影响而造成的系统误差，就是属于这一类。 （3）测量者个人因素带来的个人误差
例如测量者反应速度的快慢，分辨能力的高低，个人的固有习惯等，致使读数总是偏大或偏小。
2． 偶然误差
偶然误差是由于某种偶然因素所造成的，其特点是在相同的测量条件下，有时偏大，有时偏小，无规律性。例如，温度、外界电磁场、电源频率的偶然变化，
即使采用同一仪表去多次测量同一个量，也会得到不同的结果。 3． 疏忽误差
疏忽误差是指测量结果出现明显的错误，是由于实验者的疏忽造成读错或记错等所引起的误差。
三． 实验设备
名称 数量 型号
1． 直流稳压电源 1台 0~30V可调 2． 万用表 2台
3． 电阻 2只 1k Ω*1 15k Ω*1 4． 短接桥和连接导线 若干 P8-1和50148 5． 实验用9孔插件方板 1块 297mm × 300mm
四． 实验步骤
1． 图1-1接线，Us 用直流稳压电源，取R 1=1KΩ，R 2=15KΩ，测量电路中的
电流I 1与U 1，将数据填入表1-1内。
2． 然后改动电压表正表棒按图1-2接线，测量电路中电流I 2与U 2，且将数据
填入表1-1中。
3． 然后再改变电压表正极表棒按图1-1接线，进行步骤1的测量，重复步骤1，
步骤2三次，共测得六组数据，分别填入表1-1中。
4． 通过计算，分别得出两个接线图中四个电量I 1、U 1、I 2、U 2的平均值，填
入表1-2中。 5． 根据式（1-1），式（1-2）计算实验结果的绝对误差，相对误差，并填入表
1-2。
表1-1 测量误差实验数据
表1-2 实验数据计算值
五． 分析与讨论
1． 按接线图所示，计算电阻R 2上两端电压和流过电流的大小。
2． 根据表1-2中的数据，比较前一小题算得的数据，分析哪一种接法测得的
数据更为准确，并分析解释原因，说明属于哪类误差？
3． 若要求测量电阻R 1两端电压，将接线图中R 1、R 2两个电阻位置互换。仍
分别采用实验步骤1、2、3中的两种接法，对实验结果进行分析，此时哪一种接法测得的数据更准确，从而最终可以得出什么结论？
电路实验—03
实验三 基尔霍夫定律验证和电位的测定
一、实验目的
1． 验证基尔霍夫电流定律（KCL ）和电压定律（KVL ）。
2． 通过电路中各点电位的测量加深对电位、电压及它们之间关系的理解。 3． 通过实验加强对参考方向的掌握和运用的能力。 4． 训练电路故障的诊查与排除能力。
二、原理与说明
1．基尔霍夫电流定律（KCL ）
在任一时刻，流出（或流入）集中参数电路中任一可以分割开的独立部分的端子电流的代数和恒等于零，即：
ΣI=0 或 ΣI 入=ΣI 出 式（3-1）
此时，若取流出节点的电流为正，则流入节点的电流为负。它反映了电流的连续性。说明了节点上各支路电流的约束关系，它与电路中元件的性质无关。
要验证基式电流定律，可选一电路节点，按图中的参考方向测定出各支路电流值，并约定流入或流出该节点的电流为正，将测得的各电流代入式（3-1），加以验证。
2．基尔霍夫电压定律（KVL ）
按约定的参考方向，在任一时刻，集中参数电路中任一回路上全部元件两端电压代数和恒等于零，即：
ΣU=0 式（3-2） 它说明了电路中各段电压的约束关系，它与电路中元件的性质无关。式（3-2）中，通常规定凡支路或元件电压的参考方向与回路绕行方向一致者取正号，反之取负号。
3．电压、电流的实际方向与参考方向的对应关系
参考方向是为了分析、计算电路而人为设定的。实验中测量的电压、电流的实际方向，由电压表、电流表的“正”端所标明。在测量电压、电流时，若电压表、电流表的“正”端与参考方向的“正”方向一致，则该测量值为正值，否则为负值。
4．电位与电位差
在电路中，电位的参考点选择不同，各节点的电位也相应改变，但任意两节
点间的电位差不变，即任意两点间电压与参考点电位的选择无关。 5．故障分析与检查排除 (1) 实验中常见故障
①连线：连线错，接触不良，断路或短路； ②元件：元件错或元件值错，包括电源输出错；
③参考点：电源、实验电路、测试仪器之间公共参考点连接错误等等。 (2) 故障检查
故障检查方法很多，一般是根据故障类型，确定部位、缩小范围，在小范围内逐点检查，最后找出故障点并给予排除。简单实用的方法是用万用表（电压档或电阻档）在通电或断电状态下检查电路故障。
① 通电检查法：用万用表的电压档（或电压表），在接通电源情况下，根据实验原理，电路某两点应该有电压，万用表测不出电压；某两点不应该有电压，而万用表测出了电压；或所测电压值与电路原理不符，则故障即在此两点间。
② 断电检查法：用万用表的电阻档（或欧姆表），在断开电源情况下，根据实验原理，电路某两点应该导通无电阻（或电阻极小），万用表测出开路（或电阻极大）；某两点应该开路（或电阻很大），但测得的结果为短路（或电阻极小），则故障即在此两点间。
三、实验设备
名称 数量 型号 １直流稳压电源 1台 0~30V可调
1台 1组+15V固定
2．万用表 1台 3．电阻 4只 100Ω*1 150Ω*1
220Ω*1 510Ω*1
4．短接桥和连接导线 若干 P8-1和50148 5．实验用9孔插件方板 1块 297mm ×300mm
四、实验步骤
1．验证基尔霍夫定律（KCL 和KVL ）的实验线路
2．基尔霍夫电流定律（KCL ）的验证
（1） 按图3-2接线，Us 1、Us 2用直流稳压电源提供。 （2） 用万用表（电流档）依次测出电流I 1、I 2、I 3，（以节点b 为例），数据
记入表3-1内。
（3） 根据KCL 定律式（3-1）计算ΣI ，将结果填入表3-1，验证KCL 。
表3-1 验证KCL 实验数据
3．基尔霍夫电压定律（KVL ）的验证
（1）按图3-2接线，U S1、U S2用直流稳压电源。
（2）用万用表的电压档，依次测出回路1（绕行方向：beab ）和回路2（绕行方向：bcdeb ）中各支路电压值，数据记入表3-2内。 （3）根据KVL 定律式（3-2），计算ΣU ，将结果填入表3-2，验证KVL 。
4．电位的测定
（1）仍按图3-2接线。
（2）分别以c 、e 两点作为参考节点（即Vc=0、Ve=0
；也即黑表笔分别放在c 、e 点，红表笔测a , b，c ，d ，e 点），测量图3-2中各节点电位，将测量结果记入表3-3中。
（3）通过计算验证：电路中任意两点间的电压与参考点的选择无关。
表3-3 不同参考点电位与电压
五、注意事项
１．使用指针式仪表时，要特别关注指针的偏转情况，及时调换表的极性，防止指针打弯或损坏仪表。
２．直流电压源输出时，须首先将交流调压器调至20Ｖ以上，才可保证直流电压满量程（0~30V）输出。
4．验证KCL 、KVL 时，电压端电压都要进行测量，实验中给定的已知量仅作为参考。
5．测量电压、电位、电流时，不但要读出数值来，还要判断实际方向，并与设
定的参考方向进行比较，若不一致，则该数前加“－”号。 六、分析和讨论
1．测量电压、电流时，如何判断数据前的正负号？负号的意义是什么？ 2．电位出现负值，其意义是什么？
3．计算表3-2中的ΣU 是否为零？为什么？
4．对表3-3中的计算值进行分析，可以得出什么结论？
电路实验—04
实验四 叠加原理验证
一． 实验目的
1． 验证叠加定理，加深对该定理的理解。 2． 掌握叠加原理的测定方法。
3． 加深对电流和电压参考方向的理解。
二． 实验原理与说明
对于一个具有唯一解的线性电路，由几个独立电源共同作用所形成的各支路电流或电压，是各个独立电源分别单独作用时在各相应支路中形成的电流或电压的代数和。
图4-1所示实验电路中有一个电压源Us 及一个电流源Is 。 设Us 和Is 共同作用在电阻R 1上产生的电压、电流分别为U 1、I 1，在电阻R 2上产生的电压、电流分别为U 2、I 2，如图4-1(a)所示。为了验证叠加原理令电压源和电流源分别作用。当电压源Us 不作用，即Us=0时，在Us 处用短路线代替；当电流源Is 不作用，即Is=0时，在Is 处用开路代替；而电源内阻都必须保留在电路中。
（1） 设电压源Us 单独作用时（电流源支路开路）引起的电压、电流分别
' '
为U 1' 、U 2、I 1' 、I 2，如图4-1(b)所示。
（2） 设电流源单独作用时（电压源支路短路）引起的电压、电流分别为U 1" 、
" "
、I 1" 、I 2，如图4-1(c)所示。 U 2
这些电压、电流的参考方向均已在图中标明。验证叠加定理，即验证式（4-1）成立。
U 1=U 1' +U 1"
' "
U 2=U 2+U 2
I 1=I 1' +I 1"
' " I 2=I 2+I 2
式（4-1）
三． 实验设备
名称 数量 型号 1． 直流稳压电源 1台 0~30V可调 2． 固定稳压电源 1台 +15V 3． 万用表 1台
4． 电阻 3只 51Ω*1 100Ω*1 330Ω*1 5． 短接桥和连接导线 若干 P8-1和50148 6． 实验用9孔插件方板 1块 297mm ×300mm
四． 实验步骤
1． 按图4-2接线，取直流稳压电源U S1=10V，U S2=15V，电阻R 1=330Ω，R 2=100Ω，R 3=51Ω。
2． 当U S1、U S2两电源共同作用时，测量各支路电流和电压值。
选择合适的电流表和电压表量程，及接入电路的极性。用短接桥（或导线）将“5”和“2”连接起来。接通电源U S1；用短接桥（或导线）将“6”和“4”连接起来，接通电源U S2，分别测量电流I 1、I 2、I 3和电压U 1、U 2、U 3。根据图4-2电路中各电流和电压的参考方向，确定被测电流和电压的正负号后，将数据记入表4-1中。
3． 当电源U S1单独作用时，测量各电流和电压的值。
选择合适的电流表和电压表量程，确定接入电路的极性。用短接桥（或导线）将“5”和“2”连接起来，接通电源U S1；将“6”和“3
”连接起来，使电源
' ' ' '
U S2不作用。分别测量电流I 1' 、I 2、I 3和电压U 1' 、U 2、U 3。根据图4-2中各电
流和电压的参考方向，确定被测电流和电压的正负号后，将数据记入表4-1中。
4． 当电源U S2单独作用时，测量各电流和电压的值。
选择合适的电流表和电压表量程，确定接入电路的极性，用短接桥（或导线）将“5”和“1”连接起来，使电源U S1不工作；将“6”和“4”连接起来，接通
" " " "
电源U S2。分别测量电流I 1" 、I 2、I 3和电压U 1" 、U 2、U 3。根据图4-2中各电流
和电压的参考方向，确定被测电流和电压的正负号后，将数据记入表5-1中。
表4-1 验证叠加原理实验数据
五． 注意事项
1． 进行叠加原理实验中，电压源Us 不作用，是指Us 处用短路线代替，而不
是将Us 本身短路。不可使用稳压源和可调电压源自身的开关代替K 1 、K 1。 2． 测量电压、电流时，要根据图4-2中各电流和电压的参考方向，来判断实
际方向，若不一致，则在该数值前加“－”号。
六． 分析和讨论
1． 在进行叠加原理实验时，不作用的电压源、电流源怎样处理？为什么？ 2． 根据本实验的原理，根据给定的电路参数和电流、电压参考方向，分别计
算两电源共同作用和单独作用时各支路电流和电压的值，和实验数据进行相对照，并加以总结和验证。
3． 通过对实验数据的计算，判别三个电阻上的功率是否也符合叠加原理？ 4． 把U S2用恒流源代替，思考如何安排电路原理图？
电路实验—05
实验五 戴维南定理验证和有源一端口网络的研究
一． 实验目的
1． 用实验方法验证戴维南定理
2． 掌握有源一端口网络的开路电压和入端等效电阻的测定方法，并了解各种
测量方法的特点
3． 证实有源一端口网络输出最大功率的条件
二． 实验原理与说明 1． 戴维南定理
一个含独立电源，受控源和线性电阻的一端口网络，其对外作用可以用一个电压源串联电阻的等效电源代替，其等效源电压等于此一端口网络的开路电压，其等效内阻是一端口网络内部各独立电源置零后所对应的不含独立源的一端口网络的输入电阻（或称等效电阻）如图5-1所示。
2． 开路电压的测定方法 （1） 直接测量法
当有源一端口网络的入端等效电阻R i 与万用表电压档的内阻R V 相比可以忽略不计时，可以用电压表直接测量该网络的开路电压U OC 。如图5-3所示。 （2） 补偿法
当有源一端口网络的入端电阻R i 较大时，用电压表直接测量开路电压的误差较大，这时采用补偿法测量开路电压则较为准确。
'
图5-4中虚线框内为补偿电路，U S 为另一个直流电压源，可变电阻器R P 接
成分压器使用，G 为检流计。当需要测量网络A 、B 两端的开路电压时，将补偿电路A ' 、B ' 端分别与A 、B 两端短接，调节分压器的输出电压，使检流计的指示为零，被测网络即相当于开路，此时电压表所测得的电压就是该网络的开路电压U OC 。由于这时被测网络不输出电流，网络内部无电压降测得的开路电压数值较前一种方法准确。
3． 入端等效电阻R i 的测定方法
（1） 外加电源法
将有源一端口网络内部的独立电压源Us 处短接，独立电流源Is 处开路，被
"
测网络成为无独立源的一端口网络，然后在端口上加一给定的电源电压U S ，测
量流入网络的电流I ，如图5-5所示。入端等效电阻：
"
U S
R i
I
若被测网络内部去掉独立源后，仅由电阻元件组成，可直接用万用表的电阻档去测出入端效等电阻R i 。
实际上网络内部的独立电源都具有一定的内阻，它不能与电源本身分开。在
去掉独立电源的同时，其内阻也被去掉，这将影响测量的准确性，因此这种测量方法仅适用于独立电压源内阻很小和独立电流源内阻很大的情况。
（2） 开路短路法
分别测量有源一端口网络的开路电压U OC 和短路电流I SC ，则
R i
U OC
I SC
图5-6为测量有源一端口网络短路电流I SC 的电路。这种方法简便，但对于不允许直接短路的一端口网络是不能采用的。 （3）
先测出有源一端口网络的开路电压U OC ，再按图5-7接线，R L 为电阻箱的电
1
阻，调节R L ，使其两端电压U RL 为开路电压U OC 的一半，即U RL =U OC ，此时R L
2
的数值即等于R i 。这种方法克服了前两种方法的局限性，在实际测量中被广泛采用。
4． 最大功率传输定理
如前所述，一个实际电源或一个线性有源一端口网络，不管它内部具体电路如何，都可以等效化简为理想电压源Us 和一个电阻R i 的串联支路。当负载R L 与
电源内阻R i 相等时，负载R L 可获得最大功率，即 R M A X =I R L =电路的效率为：
2
2U S ⋅R L
2
U S
=4R i
R i +R L 2
I 2R L
η=2×100% = 50%
I R i +R L 这种情况称为“匹配”，在“匹配”情况下，负载的两端电压仅为电源电动势一半，传输效率为50%。
三． 实验设备
名称 数量 型号 1． 直流稳压电源 1台 0~30V可调 2． 万用表 1台
3． 电阻 10只 10Ω*2 51Ω*1 100Ω*3
150Ω*2 160Ω*1 220Ω*1
330Ω*1
4． 短接桥和连接导线 若干 P8-1和50148 5． 实验用9孔插件方板 1块 297mm ×300mm
四． 实验步骤
1． 测量有源一端口网络的开路电压U OC 和入端等效电阻R i
按图5-9的有源一端口网络接法，取Us = 25V，R 1=150Ω，R 2 = R3 =100Ω，参照实验原理与说明，自已选定测量开路电压和入端等效电阻的方法，将测量结果记录下来。
U OC =_______________；I SC =_______________；R i =_______________；
2． 测定有源一端口网络的外特性
在图5-9有源一端口网络的A 、B 端上，依次按表5-1中各R L 的值取电阻作
为负载电阻R L ，测量相应的端电压U 和电流I ，记入表5-1中。 3． 测定戴维南等效电源的外特性
按图5-10接线，图中U OC 和R i 为图5-9中有源一端口网络的开路电压和等效电阻，U OC 从直流稳压电源取得，R i 从电阻中取一个近似的得到。在A 、B 端接上另一电阻作为负载电阻R L ，R L 分别取表5-1中所列的各值，测量相应的端电压U 和电流I ，记入表5-1中。
表5-1 有源一端口网络及等效电路外特性实验数据
4． 计算表5-1中负载功率P 。
5． 根据表5-1中的数据绘制有源一端口网络的伏安特性曲线，并绘制功率P
随电流I 变化的曲线。
U(V)
0 I(A) 0 I(A)
五． 注意事项
B 端和A ' 、 若采用图5-4的补偿法测量有源一端口网络的开路电压，应使A 、
B ' 端电压的极性一致，电压的数值接近相等，才能接通电路进行测量，否则会
使电流过大而击毁检流计。
六． 分析与讨论
1． 根据图5-9中已给定的有源一端口网络参数，计算出开路电压U OC 等效电
阻R i 实验中参考。
2． 若含源一端口网络不允许短路，如何用其他方法测出其等效电阻R i ？ 3． 根据表5-1中各电压和电流的值可得出什么结论？
4． 从实验步骤5中得出的P(I)曲线中得出最大功率传输的条件是什么？
电路实验—09
实验九 元件参数测量
一. 实验目的
1. 学会用相位法或功率法测量电感线圈、电阻器、电容器的参数，学会根据测量数据计算出串联参数R 、L 、C 和并联参数G 、B L 、B C 。 2. 阅读附录一，正确掌握多功能智能表的使用方法。
二. 实验原理与说明
电感线圈、电阻器、电容器是常用的元件。电感线圈是由导线绕制而成的，必然存在一定的电阻R L ，因此，电感线圈的模型可用电感L 和电阻R L 来表示。电容器则因其介质在交变电场作用下有能量损耗或有漏电，可用电容C 和电阻R C 作为电容器的电路模型。线绕电阻器是用导线绕制而成的，存
在一定的电感L ' ，可用电阻R 和电感L ' 作为电阻器的电路模型。图9-1是它们的串联电路模型。
' '
R L ' L R L C R
C
图9-1
根据阻抗与导纳的等效变化关系可知，电阻与电抗串联的阻抗，可以用电导G 和电纳B 并联的等效电路代替，由此可知电阻器、电感线圈和电容器的并联电路模型如图9-2所示。
电阻器 线圈 电容器
图9-2 电阻器、电感线圈、电容器的并联电路模型
值得指出的是：对于电阻器和电感线圈可以用万用表的欧姆档测得某值，但这值是直流电阻，而不是交流电阻（且频率越高两者差别越大）；而在电容器模型中，RC 也不是用万用表欧姆档测出的电阻，它是用来反映交流电通过电容器时的损耗，需要通过交流测量得出。
在工频交流电路中的电阻器、电感线圈、电容器的参数，可用下列方法测量：
方法一：相位表法
在图9-3中，可直接从各电表中读得阻抗Z 的端电压U ，电流I 及其相位角φ。当阻抗Z 的模Z =U I 求得后，再利用相位角便不难将Z 的实部和虚部求出。如：当测出电感线圈两端电压U 、流过电感线圈电流I 及其相位
U cos ϕU sin ϕ
角φ，显然R L =，L =。其并联参数G 、B L 如何根据U 、I 、
I I ω
φ值计算，由实验者自行推导。
图9-3
上述的方法叫做相位表法。 方法二：功率表法
在生产部门，功率表较多，相位表较少，将图9-3中的相位表换为电量仪，如图9-4所示，由图9-4可直接测得阻抗的端电压，流过的电流及其功率，根据公式P=UIcosφ即可求得相位角φ，其余与上法相同，从而求得Z 的实部与虚部。
图9-4
功率表法不能判断被测阻抗是容性还是感性，本实验采用如下方法加以判断：在被测网络输入端并接一只适当容量的小电容，如电流表的读数增大，则被测网络为容性，（即虚部为负），若电流表读数减小，则为感性（即虚部为正）。
三. 实验设备
1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9.
名称 数量 型号 直流稳压电源 1台 MC1032 万用表 1台
多功能智能表（相位表/电量仪） 1台 MC1050（或MC1098） 电阻 1只 15Ω*1 电感线圈 1只 10mH*1
电容器 1只 235μF （220μF ）*1 小电容 1只 2.2μF *1 短接桥和连接导线 若干 P8-1和50148 实验用9孔插件方板 1块 297mm×300mm
备注：电量仪具有工程电路的电压、电流、功率、相位全部参数的测量，使用方便，
但它作为测量仪表时要用小电容判断电路的容性、感性的正负。
四. 实验步骤
1. 按图9-4接线。 2. 图中阻抗Z 分别取：R=15Ω、电感线圈L=10mH和电容器C=235μF （220μF ）。调节调压器使电流表的读数为0.5A ，测量电压及相位角值，记录于表9-1中。
表9-1
3．计算。
根据步骤2计算出表9-2。
U U
例：电感：电阻值+j电感值=cos Φ+j sin Φ
I I
L =
U sin Φ I ·2πf
P
UI
Φ=arccos
表9-2
五、注意事项
每次测量一种阻抗之前先将交流调压器调至0刻度，观察多功能智能表的交流电流读数，缓慢调至0.5A 。
六、讨论与分析
1. 如果采用电桥法测元件参数，试判定方法。
电路实验—12
实验十二 日光灯cos φ的提高
一．实验目的
1．进一步理解交流电路中电压、电流的相量关系 2．学习感性负载电路提高功率因数的方法 3．进一步熟悉日光灯的工作原理
二．预习要求
1．熟悉R 、L 串联电路中电压与电流的关系
2．在R 、L 串联与C 并联的电路中，你准备如何求cos φ值 3．预习日光灯的工作原理，启动过程
4. 阅读附录一，学习多功能智能仪表的使用方法与操作。
三．原理说明
本实验中RL 串联电路用日光灯代替，日光灯原理电路如图12-1所示。
图12-1
灯管工作时，可以认为是一电阻负载。镇流器是一个铁心线圈，可以认为是一个电感量较大的感性负载，两者串联构成一个RL 串联电阻，日光灯起辉过程如下：当接通电源后，启动器内双金属片动片与定片间的气隙被击穿，连续发生火花，双金属片受热伸长，使动片与定片接触。灯管灯丝接通，灯丝预热而发射电子，此时，启动器两端电压下降，双金属片冷却，因而动片与定片分开。镇流器线圈因灯丝电路断电而感应出很高的感应电动势，与电源电压串联加到灯管两端，使管内气体电离产生弧光放电而发光，此时启动器停止工作，（因启动器两端所加电压值等于灯管点燃后的管压降，对40W 管电压，只有100V 左右，这个电压不再使双金属片打火）。镇流器在正常工作时起限流作用。
日光灯工作时整个电路可用图12-2等效串联电路来表示。
图12-2
四．实验设备
名称 数量 型号
1．日光灯电路板 1套 MC1056、MC1057 2. 补偿电容板 1块 MC1060 3．交流电压、电流板 1块 MC1028
4．多功能智能仪表 1块 MC1050（或MC1098） 5．单相熔断器板 1块 MC1003
五．任务与步骤
1．按图12-1接好线路，接通电源，观察日光灯的启动过程。先不并联电容测量端电压U ，总电流I ，功率因数cos ψ, 无功功率Q ，视在功率S ，有功功率P 和相位角ψ的值，记录于表12-1。
2．日光灯电路两端并联电容，接线如图12-3。逐渐加大电容量，每改变一次电容量，都要测量端电压U ，总电流I ，功率因数cos ψ, 无功功率Q ，视在功率S ，有功功率P 和相位角ψ的值，记录于表12-1。
图12-3
表12-1
3．渐加大电容容量过程中，注意观察并联谐振现象，并找到谐振点。
六．预习
1．并联电容提高cos φ时，电容的选择应考虑哪些原则？ 2．并联电容后，多功能智能表有何变化？为什么？
电路实验-13
实验十三 三相交流电路
一. 实验目的
1. 掌握三相负载和电源的正确联接方法。
2. 进一步了解三相电路中电压、电流的线值和相值的关系。 3. 了解三相四线制中线的作用。
4. 利用三相功率表学习二瓦计法测量功率。（可选）
二. 预习要求
1. 复习三相交流电路有关内容。
2. 负载作星形联接或作三角形联接，取用同一电源时，负载的相，线电量有何不同？
3. 对称负载作星形联接，无中线的情况下断开一相，其它两相发生什么变化? 若为三角形联接时又如何？
4. 阅读附录二，学习三相功率表的使用与操作。（可选）
三. 实验模块
名称 数量 型号
1. 三相断路器板 1块 MC1001 2. 三相熔断器板 1块 MC1002 3. 三相负载板 1块 MC1009
4. 多功能智能仪表板 1块 MC1050或MC1098 5. 三相功率表板 1块 MC1026
四．实验原理与说明
1. 测量三相四线制电源的相、线电压，列表13-1。 表13-1
2. 负载作星形联接：
(1)将灯泡负载作星形联接（图13-1）并请教师检查线路。将测量数据填在表13-2。
(2)测量对称负载，有中线和无中线时的各电量。
每相两盏灯泡均接入电源。测量负载侧的各相电压及电流。断开中线，重复对各电量进行测量。
(3)测量不对称负载，有中线和无中线时的各电量。
将C 相负载的灯泡增加一组，其它两相仍各为一组（不对称负载）。分别测量有中线和无中线时的各电量。
注意：在断开中线时，由于各相电压不平衡，测量完毕应立即断开电源或接
通中线。
图13-1
3. 负载作三角形联接：
(1)图13-2联接线路并请教师检查。将测量数据填在表13-3 (2)测量对称负载时的各电量。 (3)测量不对称负载时的各电量。
将CB 相灯泡增加一组。测量各电量。
表13-3 电压单位:伏 电流单位:毫安
五. 分析和讨论
1. 根据表13-1数据，计算三相电源相、线电压间的数值关系。 2. 根据表13-2数据，计算负载星形联接有中线时的相、线电压的数值关系。并按比例
画出不对称负载有中线时各电量的相量图。
3. 负载为星形联接，中线的作用如何？在什么情况下必须有中线，在什么情况可不要中线？
附录一 MC1050/MC1098多功能智能仪表板的使用与操作
一、仪表（附图1-1）通电使用前，必须检查端子的接线是否正确，确认无误之后才能通电。
二、仪表共有4个按键，两种操作状态，SET 为转换参数类别和确定键，▲/▼为加/减键，
为移位或修改键。
三、仪表操作状态转换图
上电复位
仪表自控
显示“
显示电压/电流满度值
测量状态
进入报警设定状态
HZ SET+△清除电度值 ”标志
SET
PF(cosψ)
SET
Q
SET
S
SET
P
SET
ψ
测量状态下，处于任何参数显示状态，按SET>5秒都可以进入报警参数设定，电压/电
流显示窗口固定不变。巡显窗口则显示SET 选择的参数值，同时相应参数指示灯亮。 如附
图1所示。
各参数含意：
Hz ――频率值 V A ――视在功率
PF ――功率因数值 W/KW――有功功率
V AR ――无功功率 Kwh ――相位角（ψ）
V ――伏特 AL1――报警设定状态参数（本电路实验不用）
KV ――千伏特 AL2――报警设定状态参数（本电路实验不用）
mA ――毫安 COM ――通讯（本电路实验不用）
A ――安培
附图1-1 MC1050（或MC1098）多功能智能智能仪表板
四、仪表接线方法
方法一：做交流电压表使用。交流电压的两相导线并接在U 的两个端子。
方法二：做交流电流表使用。交流电流的两相导线串接在I 的两个端子。
方法三：做多功能智能表使用。
1、 将带“＊”号的同名端用导线短线。（MC1050板的同名端标错，以附图1-1
的为准）
2、 交流电压并接在U 的两个端子。
3、 交流电流串接在I 的两个端子。
附录二 MC1026三相功率表板的使用与操作
一、该三相功率表（附图2-1）采用二瓦计法接线，其读数为三相负载功率的代数和。该表通电使用前，必须检查端子的接线是否正确，确认无误之后才能通电。
二、仪表接线方法：（如附图２-２）
1、 三相交流电压分别接到L1、L2、L3端子。
2、 将端子L1与端子4短接，端子L3与端子5短接。
3、 端子6，7，L2分别接至三相负载的A ，B ，C 三个端子。
4、 测负载交流电流的两相导线一组串接4、6端子，另一组串接5、7端子。（内部已接好线）。
附图2-1：MC1026三相功率表板
例如：用MC1026三相功率表测Y 型负载的功率。接线如附图2-2所示。（二瓦计法）。
附图2-2 用MC1026三相功率表测Y 型负载功率的接线图
实验室安全卫生制度
为了搞好以防盗、防火、防爆、防灾害等事故为中心的安全预防工作，保障师生员工人身和实验室的安全，特作如下规定：
1. 实验室安全工作要坚持各级主管领导负责制，切实抓好安全教育，树立“预
防为主，安全第一”的思想，把安全工作真正落实到实处。 2. 实验室要建立健全有关操作规程，建立安全值班制度；值班人员要坚守岗位，
认真做好安全管理工作；当班教师要配合值班人员进行安全检查；每次实验结束和下班前，都要切断电源、水源等，消除火种、关锁好门窗等。
3. 凡有危险性的实验，任课教师必须首先讲清操作规程，安全事项，其后必须
两人以上进行实验，不得随便让非实验人员操作。 4. 实验室要加强对易燃、易爆等危险品的管理。
5. 严禁乱拉、乱接电源线，经常检修，维护线路以及通风、防火设备等。电炉
要专人管理，不得私用电炉与炊、烹电器。
6. 严禁在实验室内抽烟与未经批准动用明火，做好防火与消防设施的维护、管
理工作。
7. 如发生不安全紧急情况，要及时报警。
8. 凡违反安全规定造成的事故，要及时上报，不准隐瞒不报，并按有关规定对
主管领导与当事人予以严肃处理。
9. 实验工作人员，应做好本室的文明建设、整洁卫生工作，实验仪器设备应布
局合理、摆放整齐，并且要定期对实验室卫生工作进行检查，采取措施，保持良好的实验环境。实验室的桌面、墙面、地面、门窗和设备应无积灰、蛛网及杂物。
10. 各实验室人员需协助实验室主任负责实验室的安全工作。
电子科学系
电路实验室守则
一、保持实验室内清洁、整齐和安静，不得在室内吸烟、喧哗、打闹、
吃东西，尤其不得在室内吃香口胶，其渣滓严禁掉在台面、地板及走廊上。
二、爱护设备，正确操作和实验，发现异常现象应迅速关机或切断电
源，立即报告实验室管理人员；不准擅自开关照明、空调和其它用电设备，严禁自行拆卸搬动设备，不准动用与本实验无关的仪器设备。
三、实验时，先按要求接好电路，认真检查线路，经实验教师检查无
错后才能正式加电工作。
四、 实验过程中认真、真实地记录实验数据，课后写出实验报告交
实验教师批改。
五、 实验完毕先经实验教师检查实验结果，整理台面、各类导线分
类归好，仪器开关旋钮置于合适位置，得到实验教师的许可方可离室。
六、 学生轮流值日，打扫卫生。 七、 带他人进入实验室须经系领导同意。
八、 对于不遵守守则的行为，任何人都可以指出，劝其改正，不听
劝告者，实验教师有权停止其实验。
九、 注意安全，积极作好“防火、防盗、防破坏、防事故”工作。 十、 因违反守则而引起事故或造成损失将要追究责任。
电子科学系
电 路 实 验 目 录
实验一 常用电工仪表的测量与误差分析 . ........................................................... 1 实验三 基尔霍夫定律验证和电位的测定 . ........................................................... 5 实验四 叠加原理验证 . ........................................................................................... 9 实验五 实验九 实验十二实验十三附录一 附录二
戴维南定理验证和有源一端口网络的研究 . ......................................... 12 元件参数测量 . ......................................................................................... 18 日光灯cos φ的提高 ............................................................................... 22 三相交流电路 . ......................................................................................... 25 MC1050/MC1098多功能智能仪表板的使用与操作 ........................... 28 MC1026三相功率表板的使用与操作 .................................................. 30
电路实验—01
实验一 常用电工仪表的测量与误差分析
一． 实验目的
1． 掌握系统误差和随机误差的概念。 2． 学会分析系统误差和随机误差的方法。
二． 实验原理与说明 （一）测量方法
根据获得测量结果的方法不同，测量可以分为两大类：直接测量和间接测量。 1． 直接测量法
直接测量法是指被测量与其单位量作比较，被测量的大小可以直接从测量的结果得出。例如：用电压表测量电压，读数即为被测电压值，这就是直接测量法。
直接测量法又分直接读数法和比较法两种。
上述用电压表测量电压，就是直接读数法，被测量可直接从指针指示的表面刻度读出。这种测量方法的设备简单，操作方便，但其准确度较低，测量误差主要来源于仪表本身的误差，误差最小约可达±0.05%。
比较法是指测量时将被测量与标准量进行比较，通过比较确定被测量的值。例如用电位差计测量电压源的电压，就是将被测电压源的电压与已知标准电压源的电压相比较，并从指零仪表确定其作用互相抵消后，即可以刻度盘读得被测电压源的电压值。比较法的优点是准确度和灵敏度都比较高，测量误差主要决定于标准量的精度和指零仪表的灵敏度，误差最小约可达±0.001%，比较法的缺点是设备复杂，价格昂贵，操作麻烦，仅适用于较精密的测量。 2． 间接测量法
间接测量法是指测量时测出与被测量有关的量，然后通过被测量与这些量的关系式，计算得出被测量。例如用伏安法测量电阻，首先测得被测电阻上的电压和电流，再利用欧姆定律求得被测电阻值。间接测量法的测量误差较大，它是各个测量仪表和各次测量中误差的综合。
（二）测量误差
测量中，无论采用什么样的仪表，仪器和测量方法，都会使测量结果与被测量的真实值（即实际值或简称真值）之间存在着差异，这就是测量误差。测量误差可分为三类，即系统误差，偶然误差和疏忽误差。 1． 系统误差
系统误差的特点是测量结果总是向某一方向偏离，相对于真实值总是偏大或偏小，具有一定的规律性，根据其产生的原因可分为：仪表误差，理论或方法误差，个人误差。 （1）仪表误差
仪表在规定的正常工作条件下使用（仪表使用在规定的温度、湿度，规定的安置方式，没有外界电磁场的干扰等），由于仪表本身结构和制造工艺上的不完善所引起的误差，叫做仪表的基本误差。例如仪表偏转轴的磨损，标尺刻度的不准等引起的误差，都是属于基本误差，是仪表本身所固有的。
由于仪表在非正常工作条件下使用而引起的误差，叫仪表的附加误差。例如外界电磁场的干扰所引起的误差，就属于附加误差。
仪表误差有两种表示方法： ① 绝对误差
用仪表测量一个电量时，仪表的指示值Ax 与被测量的实际值A 0之差，叫绝对误差，用△表示：
△=Ax-A0 式（1—1）
绝对误差的单位与被测量的单位相同。绝对误差在数值上有正负之分。 ② 相对误差
用绝对误差无法比较两次不同测量结果的准确性，例如用电流表测量100mA 的电流时，绝对误差为+1mA，又若测量10mA 电流时，绝对误差为+0.25mA，虽然绝对误差是前者大于后者，但并不能说明后者的测量比前者准确，要使两次测量能够进行比较，必须采用相对误差。
通常把仪表的绝对误差△与被测量的实际值的比值的百分比，叫相对误差，
用γ表示。
γ=
∆
×100% A 0
∆
A X ×100%
式（1—2）
因为测量值Ax 与实际值A 0相差不大，故相对误差也可近似表示为：
γ=
式（1—3）
用相对误差分析上述两次测量结果：第一次测量中，被测电流的相对误差为：
γ1=
∆1+1
×100% = ×100% = +1%
100A 01
第二次测量中被测电流的相对误差为：
γ2=
∆2+0. 25
×100% =×100% = +2.5%
10A 02
从计算结果看出，第一次测量的绝对误差虽大，但相对误差较小，所以第一
次测量比第二次测量的结果准确。 （2）理论误差或方法误差
这是指实验本身所依据的理论和公式的近似性，或者对实验条件及测量方法考虑得不周到带来的系统误差。例如，未考虑仪表内阻对被接入电路的影响而造成的系统误差，就是属于这一类。 （3）测量者个人因素带来的个人误差
例如测量者反应速度的快慢，分辨能力的高低，个人的固有习惯等，致使读数总是偏大或偏小。
2． 偶然误差
偶然误差是由于某种偶然因素所造成的，其特点是在相同的测量条件下，有时偏大，有时偏小，无规律性。例如，温度、外界电磁场、电源频率的偶然变化，
即使采用同一仪表去多次测量同一个量，也会得到不同的结果。 3． 疏忽误差
疏忽误差是指测量结果出现明显的错误，是由于实验者的疏忽造成读错或记错等所引起的误差。
三． 实验设备
名称 数量 型号
1． 直流稳压电源 1台 0~30V可调 2． 万用表 2台
3． 电阻 2只 1k Ω*1 15k Ω*1 4． 短接桥和连接导线 若干 P8-1和50148 5． 实验用9孔插件方板 1块 297mm × 300mm
四． 实验步骤
1． 图1-1接线，Us 用直流稳压电源，取R 1=1KΩ，R 2=15KΩ，测量电路中的
电流I 1与U 1，将数据填入表1-1内。
2． 然后改动电压表正表棒按图1-2接线，测量电路中电流I 2与U 2，且将数据
填入表1-1中。
3． 然后再改变电压表正极表棒按图1-1接线，进行步骤1的测量，重复步骤1，
步骤2三次，共测得六组数据，分别填入表1-1中。
4． 通过计算，分别得出两个接线图中四个电量I 1、U 1、I 2、U 2的平均值，填
入表1-2中。 5． 根据式（1-1），式（1-2）计算实验结果的绝对误差，相对误差，并填入表
1-2。
表1-1 测量误差实验数据
表1-2 实验数据计算值
五． 分析与讨论
1． 按接线图所示，计算电阻R 2上两端电压和流过电流的大小。
2． 根据表1-2中的数据，比较前一小题算得的数据，分析哪一种接法测得的
数据更为准确，并分析解释原因，说明属于哪类误差？
3． 若要求测量电阻R 1两端电压，将接线图中R 1、R 2两个电阻位置互换。仍
分别采用实验步骤1、2、3中的两种接法，对实验结果进行分析，此时哪一种接法测得的数据更准确，从而最终可以得出什么结论？
电路实验—03
实验三 基尔霍夫定律验证和电位的测定
一、实验目的
1． 验证基尔霍夫电流定律（KCL ）和电压定律（KVL ）。
2． 通过电路中各点电位的测量加深对电位、电压及它们之间关系的理解。 3． 通过实验加强对参考方向的掌握和运用的能力。 4． 训练电路故障的诊查与排除能力。
二、原理与说明
1．基尔霍夫电流定律（KCL ）
在任一时刻，流出（或流入）集中参数电路中任一可以分割开的独立部分的端子电流的代数和恒等于零，即：
ΣI=0 或 ΣI 入=ΣI 出 式（3-1）
此时，若取流出节点的电流为正，则流入节点的电流为负。它反映了电流的连续性。说明了节点上各支路电流的约束关系，它与电路中元件的性质无关。
要验证基式电流定律，可选一电路节点，按图中的参考方向测定出各支路电流值，并约定流入或流出该节点的电流为正，将测得的各电流代入式（3-1），加以验证。
2．基尔霍夫电压定律（KVL ）
按约定的参考方向，在任一时刻，集中参数电路中任一回路上全部元件两端电压代数和恒等于零，即：
ΣU=0 式（3-2） 它说明了电路中各段电压的约束关系，它与电路中元件的性质无关。式（3-2）中，通常规定凡支路或元件电压的参考方向与回路绕行方向一致者取正号，反之取负号。
3．电压、电流的实际方向与参考方向的对应关系
参考方向是为了分析、计算电路而人为设定的。实验中测量的电压、电流的实际方向，由电压表、电流表的“正”端所标明。在测量电压、电流时，若电压表、电流表的“正”端与参考方向的“正”方向一致，则该测量值为正值，否则为负值。
4．电位与电位差
在电路中，电位的参考点选择不同，各节点的电位也相应改变，但任意两节
点间的电位差不变，即任意两点间电压与参考点电位的选择无关。 5．故障分析与检查排除 (1) 实验中常见故障
①连线：连线错，接触不良，断路或短路； ②元件：元件错或元件值错，包括电源输出错；
③参考点：电源、实验电路、测试仪器之间公共参考点连接错误等等。 (2) 故障检查
故障检查方法很多，一般是根据故障类型，确定部位、缩小范围，在小范围内逐点检查，最后找出故障点并给予排除。简单实用的方法是用万用表（电压档或电阻档）在通电或断电状态下检查电路故障。
① 通电检查法：用万用表的电压档（或电压表），在接通电源情况下，根据实验原理，电路某两点应该有电压，万用表测不出电压；某两点不应该有电压，而万用表测出了电压；或所测电压值与电路原理不符，则故障即在此两点间。
② 断电检查法：用万用表的电阻档（或欧姆表），在断开电源情况下，根据实验原理，电路某两点应该导通无电阻（或电阻极小），万用表测出开路（或电阻极大）；某两点应该开路（或电阻很大），但测得的结果为短路（或电阻极小），则故障即在此两点间。
三、实验设备
名称 数量 型号 １直流稳压电源 1台 0~30V可调
1台 1组+15V固定
2．万用表 1台 3．电阻 4只 100Ω*1 150Ω*1
220Ω*1 510Ω*1
4．短接桥和连接导线 若干 P8-1和50148 5．实验用9孔插件方板 1块 297mm ×300mm
四、实验步骤
1．验证基尔霍夫定律（KCL 和KVL ）的实验线路
2．基尔霍夫电流定律（KCL ）的验证
（1） 按图3-2接线，Us 1、Us 2用直流稳压电源提供。 （2） 用万用表（电流档）依次测出电流I 1、I 2、I 3，（以节点b 为例），数据
记入表3-1内。
（3） 根据KCL 定律式（3-1）计算ΣI ，将结果填入表3-1，验证KCL 。
表3-1 验证KCL 实验数据
3．基尔霍夫电压定律（KVL ）的验证
（1）按图3-2接线，U S1、U S2用直流稳压电源。
（2）用万用表的电压档，依次测出回路1（绕行方向：beab ）和回路2（绕行方向：bcdeb ）中各支路电压值，数据记入表3-2内。 （3）根据KVL 定律式（3-2），计算ΣU ，将结果填入表3-2，验证KVL 。
4．电位的测定
（1）仍按图3-2接线。
（2）分别以c 、e 两点作为参考节点（即Vc=0、Ve=0
；也即黑表笔分别放在c 、e 点，红表笔测a , b，c ，d ，e 点），测量图3-2中各节点电位，将测量结果记入表3-3中。
（3）通过计算验证：电路中任意两点间的电压与参考点的选择无关。
表3-3 不同参考点电位与电压
五、注意事项
１．使用指针式仪表时，要特别关注指针的偏转情况，及时调换表的极性，防止指针打弯或损坏仪表。
２．直流电压源输出时，须首先将交流调压器调至20Ｖ以上，才可保证直流电压满量程（0~30V）输出。
4．验证KCL 、KVL 时，电压端电压都要进行测量，实验中给定的已知量仅作为参考。
5．测量电压、电位、电流时，不但要读出数值来，还要判断实际方向，并与设
定的参考方向进行比较，若不一致，则该数前加“－”号。 六、分析和讨论
1．测量电压、电流时，如何判断数据前的正负号？负号的意义是什么？ 2．电位出现负值，其意义是什么？
3．计算表3-2中的ΣU 是否为零？为什么？
4．对表3-3中的计算值进行分析，可以得出什么结论？
电路实验—04
实验四 叠加原理验证
一． 实验目的
1． 验证叠加定理，加深对该定理的理解。 2． 掌握叠加原理的测定方法。
3． 加深对电流和电压参考方向的理解。
二． 实验原理与说明
对于一个具有唯一解的线性电路，由几个独立电源共同作用所形成的各支路电流或电压，是各个独立电源分别单独作用时在各相应支路中形成的电流或电压的代数和。
图4-1所示实验电路中有一个电压源Us 及一个电流源Is 。 设Us 和Is 共同作用在电阻R 1上产生的电压、电流分别为U 1、I 1，在电阻R 2上产生的电压、电流分别为U 2、I 2，如图4-1(a)所示。为了验证叠加原理令电压源和电流源分别作用。当电压源Us 不作用，即Us=0时，在Us 处用短路线代替；当电流源Is 不作用，即Is=0时，在Is 处用开路代替；而电源内阻都必须保留在电路中。
（1） 设电压源Us 单独作用时（电流源支路开路）引起的电压、电流分别
' '
为U 1' 、U 2、I 1' 、I 2，如图4-1(b)所示。
（2） 设电流源单独作用时（电压源支路短路）引起的电压、电流分别为U 1" 、
" "
、I 1" 、I 2，如图4-1(c)所示。 U 2
这些电压、电流的参考方向均已在图中标明。验证叠加定理，即验证式（4-1）成立。
U 1=U 1' +U 1"
' "
U 2=U 2+U 2
I 1=I 1' +I 1"
' " I 2=I 2+I 2
式（4-1）
三． 实验设备
名称 数量 型号 1． 直流稳压电源 1台 0~30V可调 2． 固定稳压电源 1台 +15V 3． 万用表 1台
4． 电阻 3只 51Ω*1 100Ω*1 330Ω*1 5． 短接桥和连接导线 若干 P8-1和50148 6． 实验用9孔插件方板 1块 297mm ×300mm
四． 实验步骤
1． 按图4-2接线，取直流稳压电源U S1=10V，U S2=15V，电阻R 1=330Ω，R 2=100Ω，R 3=51Ω。
2． 当U S1、U S2两电源共同作用时，测量各支路电流和电压值。
选择合适的电流表和电压表量程，及接入电路的极性。用短接桥（或导线）将“5”和“2”连接起来。接通电源U S1；用短接桥（或导线）将“6”和“4”连接起来，接通电源U S2，分别测量电流I 1、I 2、I 3和电压U 1、U 2、U 3。根据图4-2电路中各电流和电压的参考方向，确定被测电流和电压的正负号后，将数据记入表4-1中。
3． 当电源U S1单独作用时，测量各电流和电压的值。
选择合适的电流表和电压表量程，确定接入电路的极性。用短接桥（或导线）将“5”和“2”连接起来，接通电源U S1；将“6”和“3
”连接起来，使电源
' ' ' '
U S2不作用。分别测量电流I 1' 、I 2、I 3和电压U 1' 、U 2、U 3。根据图4-2中各电
流和电压的参考方向，确定被测电流和电压的正负号后，将数据记入表4-1中。
4． 当电源U S2单独作用时，测量各电流和电压的值。
选择合适的电流表和电压表量程，确定接入电路的极性，用短接桥（或导线）将“5”和“1”连接起来，使电源U S1不工作；将“6”和“4”连接起来，接通
" " " "
电源U S2。分别测量电流I 1" 、I 2、I 3和电压U 1" 、U 2、U 3。根据图4-2中各电流
和电压的参考方向，确定被测电流和电压的正负号后，将数据记入表5-1中。
表4-1 验证叠加原理实验数据
五． 注意事项
1． 进行叠加原理实验中，电压源Us 不作用，是指Us 处用短路线代替，而不
是将Us 本身短路。不可使用稳压源和可调电压源自身的开关代替K 1 、K 1。 2． 测量电压、电流时，要根据图4-2中各电流和电压的参考方向，来判断实
际方向，若不一致，则在该数值前加“－”号。
六． 分析和讨论
1． 在进行叠加原理实验时，不作用的电压源、电流源怎样处理？为什么？ 2． 根据本实验的原理，根据给定的电路参数和电流、电压参考方向，分别计
算两电源共同作用和单独作用时各支路电流和电压的值，和实验数据进行相对照，并加以总结和验证。
3． 通过对实验数据的计算，判别三个电阻上的功率是否也符合叠加原理？ 4． 把U S2用恒流源代替，思考如何安排电路原理图？
电路实验—05
实验五 戴维南定理验证和有源一端口网络的研究
一． 实验目的
1． 用实验方法验证戴维南定理
2． 掌握有源一端口网络的开路电压和入端等效电阻的测定方法，并了解各种
测量方法的特点
3． 证实有源一端口网络输出最大功率的条件
二． 实验原理与说明 1． 戴维南定理
一个含独立电源，受控源和线性电阻的一端口网络，其对外作用可以用一个电压源串联电阻的等效电源代替，其等效源电压等于此一端口网络的开路电压，其等效内阻是一端口网络内部各独立电源置零后所对应的不含独立源的一端口网络的输入电阻（或称等效电阻）如图5-1所示。
2． 开路电压的测定方法 （1） 直接测量法
当有源一端口网络的入端等效电阻R i 与万用表电压档的内阻R V 相比可以忽略不计时，可以用电压表直接测量该网络的开路电压U OC 。如图5-3所示。 （2） 补偿法
当有源一端口网络的入端电阻R i 较大时，用电压表直接测量开路电压的误差较大，这时采用补偿法测量开路电压则较为准确。
'
图5-4中虚线框内为补偿电路，U S 为另一个直流电压源，可变电阻器R P 接
成分压器使用，G 为检流计。当需要测量网络A 、B 两端的开路电压时，将补偿电路A ' 、B ' 端分别与A 、B 两端短接，调节分压器的输出电压，使检流计的指示为零，被测网络即相当于开路，此时电压表所测得的电压就是该网络的开路电压U OC 。由于这时被测网络不输出电流，网络内部无电压降测得的开路电压数值较前一种方法准确。
3． 入端等效电阻R i 的测定方法
（1） 外加电源法
将有源一端口网络内部的独立电压源Us 处短接，独立电流源Is 处开路，被
"
测网络成为无独立源的一端口网络，然后在端口上加一给定的电源电压U S ，测
量流入网络的电流I ，如图5-5所示。入端等效电阻：
"
U S
R i
I
若被测网络内部去掉独立源后，仅由电阻元件组成，可直接用万用表的电阻档去测出入端效等电阻R i 。
实际上网络内部的独立电源都具有一定的内阻，它不能与电源本身分开。在
去掉独立电源的同时，其内阻也被去掉，这将影响测量的准确性，因此这种测量方法仅适用于独立电压源内阻很小和独立电流源内阻很大的情况。
（2） 开路短路法
分别测量有源一端口网络的开路电压U OC 和短路电流I SC ，则
R i
U OC
I SC
图5-6为测量有源一端口网络短路电流I SC 的电路。这种方法简便，但对于不允许直接短路的一端口网络是不能采用的。 （3）
先测出有源一端口网络的开路电压U OC ，再按图5-7接线，R L 为电阻箱的电
1
阻，调节R L ，使其两端电压U RL 为开路电压U OC 的一半，即U RL =U OC ，此时R L
2
的数值即等于R i 。这种方法克服了前两种方法的局限性，在实际测量中被广泛采用。
4． 最大功率传输定理
如前所述，一个实际电源或一个线性有源一端口网络，不管它内部具体电路如何，都可以等效化简为理想电压源Us 和一个电阻R i 的串联支路。当负载R L 与
电源内阻R i 相等时，负载R L 可获得最大功率，即 R M A X =I R L =电路的效率为：
2
2U S ⋅R L
2
U S
=4R i
R i +R L 2
I 2R L
η=2×100% = 50%
I R i +R L 这种情况称为“匹配”，在“匹配”情况下，负载的两端电压仅为电源电动势一半，传输效率为50%。
三． 实验设备
名称 数量 型号 1． 直流稳压电源 1台 0~30V可调 2． 万用表 1台
3． 电阻 10只 10Ω*2 51Ω*1 100Ω*3
150Ω*2 160Ω*1 220Ω*1
330Ω*1
4． 短接桥和连接导线 若干 P8-1和50148 5． 实验用9孔插件方板 1块 297mm ×300mm
四． 实验步骤
1． 测量有源一端口网络的开路电压U OC 和入端等效电阻R i
按图5-9的有源一端口网络接法，取Us = 25V，R 1=150Ω，R 2 = R3 =100Ω，参照实验原理与说明，自已选定测量开路电压和入端等效电阻的方法，将测量结果记录下来。
U OC =_______________；I SC =_______________；R i =_______________；
2． 测定有源一端口网络的外特性
在图5-9有源一端口网络的A 、B 端上，依次按表5-1中各R L 的值取电阻作
为负载电阻R L ，测量相应的端电压U 和电流I ，记入表5-1中。 3． 测定戴维南等效电源的外特性
按图5-10接线，图中U OC 和R i 为图5-9中有源一端口网络的开路电压和等效电阻，U OC 从直流稳压电源取得，R i 从电阻中取一个近似的得到。在A 、B 端接上另一电阻作为负载电阻R L ，R L 分别取表5-1中所列的各值，测量相应的端电压U 和电流I ，记入表5-1中。
表5-1 有源一端口网络及等效电路外特性实验数据
4． 计算表5-1中负载功率P 。
5． 根据表5-1中的数据绘制有源一端口网络的伏安特性曲线，并绘制功率P
随电流I 变化的曲线。
U(V)
0 I(A) 0 I(A)
五． 注意事项
B 端和A ' 、 若采用图5-4的补偿法测量有源一端口网络的开路电压，应使A 、
B ' 端电压的极性一致，电压的数值接近相等，才能接通电路进行测量，否则会
使电流过大而击毁检流计。
六． 分析与讨论
1． 根据图5-9中已给定的有源一端口网络参数，计算出开路电压U OC 等效电
阻R i 实验中参考。
2． 若含源一端口网络不允许短路，如何用其他方法测出其等效电阻R i ？ 3． 根据表5-1中各电压和电流的值可得出什么结论？
4． 从实验步骤5中得出的P(I)曲线中得出最大功率传输的条件是什么？
电路实验—09
实验九 元件参数测量
一. 实验目的
1. 学会用相位法或功率法测量电感线圈、电阻器、电容器的参数，学会根据测量数据计算出串联参数R 、L 、C 和并联参数G 、B L 、B C 。 2. 阅读附录一，正确掌握多功能智能表的使用方法。
二. 实验原理与说明
电感线圈、电阻器、电容器是常用的元件。电感线圈是由导线绕制而成的，必然存在一定的电阻R L ，因此，电感线圈的模型可用电感L 和电阻R L 来表示。电容器则因其介质在交变电场作用下有能量损耗或有漏电，可用电容C 和电阻R C 作为电容器的电路模型。线绕电阻器是用导线绕制而成的，存
在一定的电感L ' ，可用电阻R 和电感L ' 作为电阻器的电路模型。图9-1是它们的串联电路模型。
' '
R L ' L R L C R
C
图9-1
根据阻抗与导纳的等效变化关系可知，电阻与电抗串联的阻抗，可以用电导G 和电纳B 并联的等效电路代替，由此可知电阻器、电感线圈和电容器的并联电路模型如图9-2所示。
电阻器 线圈 电容器
图9-2 电阻器、电感线圈、电容器的并联电路模型
值得指出的是：对于电阻器和电感线圈可以用万用表的欧姆档测得某值，但这值是直流电阻，而不是交流电阻（且频率越高两者差别越大）；而在电容器模型中，RC 也不是用万用表欧姆档测出的电阻，它是用来反映交流电通过电容器时的损耗，需要通过交流测量得出。
在工频交流电路中的电阻器、电感线圈、电容器的参数，可用下列方法测量：
方法一：相位表法
在图9-3中，可直接从各电表中读得阻抗Z 的端电压U ，电流I 及其相位角φ。当阻抗Z 的模Z =U I 求得后，再利用相位角便不难将Z 的实部和虚部求出。如：当测出电感线圈两端电压U 、流过电感线圈电流I 及其相位
U cos ϕU sin ϕ
角φ，显然R L =，L =。其并联参数G 、B L 如何根据U 、I 、
I I ω
φ值计算，由实验者自行推导。
图9-3
上述的方法叫做相位表法。 方法二：功率表法
在生产部门，功率表较多，相位表较少，将图9-3中的相位表换为电量仪，如图9-4所示，由图9-4可直接测得阻抗的端电压，流过的电流及其功率，根据公式P=UIcosφ即可求得相位角φ，其余与上法相同，从而求得Z 的实部与虚部。
图9-4
功率表法不能判断被测阻抗是容性还是感性，本实验采用如下方法加以判断：在被测网络输入端并接一只适当容量的小电容，如电流表的读数增大，则被测网络为容性，（即虚部为负），若电流表读数减小，则为感性（即虚部为正）。
三. 实验设备
1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9.
名称 数量 型号 直流稳压电源 1台 MC1032 万用表 1台
多功能智能表（相位表/电量仪） 1台 MC1050（或MC1098） 电阻 1只 15Ω*1 电感线圈 1只 10mH*1
电容器 1只 235μF （220μF ）*1 小电容 1只 2.2μF *1 短接桥和连接导线 若干 P8-1和50148 实验用9孔插件方板 1块 297mm×300mm
备注：电量仪具有工程电路的电压、电流、功率、相位全部参数的测量，使用方便，
但它作为测量仪表时要用小电容判断电路的容性、感性的正负。
四. 实验步骤
1. 按图9-4接线。 2. 图中阻抗Z 分别取：R=15Ω、电感线圈L=10mH和电容器C=235μF （220μF ）。调节调压器使电流表的读数为0.5A ，测量电压及相位角值，记录于表9-1中。
表9-1
3．计算。
根据步骤2计算出表9-2。
U U
例：电感：电阻值+j电感值=cos Φ+j sin Φ
I I
L =
U sin Φ I ·2πf
P
UI
Φ=arccos
表9-2
五、注意事项
每次测量一种阻抗之前先将交流调压器调至0刻度，观察多功能智能表的交流电流读数，缓慢调至0.5A 。
六、讨论与分析
1. 如果采用电桥法测元件参数，试判定方法。
电路实验—12
实验十二 日光灯cos φ的提高
一．实验目的
1．进一步理解交流电路中电压、电流的相量关系 2．学习感性负载电路提高功率因数的方法 3．进一步熟悉日光灯的工作原理
二．预习要求
1．熟悉R 、L 串联电路中电压与电流的关系
2．在R 、L 串联与C 并联的电路中，你准备如何求cos φ值 3．预习日光灯的工作原理，启动过程
4. 阅读附录一，学习多功能智能仪表的使用方法与操作。
三．原理说明
本实验中RL 串联电路用日光灯代替，日光灯原理电路如图12-1所示。
图12-1
灯管工作时，可以认为是一电阻负载。镇流器是一个铁心线圈，可以认为是一个电感量较大的感性负载，两者串联构成一个RL 串联电阻，日光灯起辉过程如下：当接通电源后，启动器内双金属片动片与定片间的气隙被击穿，连续发生火花，双金属片受热伸长，使动片与定片接触。灯管灯丝接通，灯丝预热而发射电子，此时，启动器两端电压下降，双金属片冷却，因而动片与定片分开。镇流器线圈因灯丝电路断电而感应出很高的感应电动势，与电源电压串联加到灯管两端，使管内气体电离产生弧光放电而发光，此时启动器停止工作，（因启动器两端所加电压值等于灯管点燃后的管压降，对40W 管电压，只有100V 左右，这个电压不再使双金属片打火）。镇流器在正常工作时起限流作用。
日光灯工作时整个电路可用图12-2等效串联电路来表示。
图12-2
四．实验设备
名称 数量 型号
1．日光灯电路板 1套 MC1056、MC1057 2. 补偿电容板 1块 MC1060 3．交流电压、电流板 1块 MC1028
4．多功能智能仪表 1块 MC1050（或MC1098） 5．单相熔断器板 1块 MC1003
五．任务与步骤
1．按图12-1接好线路，接通电源，观察日光灯的启动过程。先不并联电容测量端电压U ，总电流I ，功率因数cos ψ, 无功功率Q ，视在功率S ，有功功率P 和相位角ψ的值，记录于表12-1。
2．日光灯电路两端并联电容，接线如图12-3。逐渐加大电容量，每改变一次电容量，都要测量端电压U ，总电流I ，功率因数cos ψ, 无功功率Q ，视在功率S ，有功功率P 和相位角ψ的值，记录于表12-1。
图12-3
表12-1
3．渐加大电容容量过程中，注意观察并联谐振现象，并找到谐振点。
六．预习
1．并联电容提高cos φ时，电容的选择应考虑哪些原则？ 2．并联电容后，多功能智能表有何变化？为什么？
电路实验-13
实验十三 三相交流电路
一. 实验目的
1. 掌握三相负载和电源的正确联接方法。
2. 进一步了解三相电路中电压、电流的线值和相值的关系。 3. 了解三相四线制中线的作用。
4. 利用三相功率表学习二瓦计法测量功率。（可选）
二. 预习要求
1. 复习三相交流电路有关内容。
2. 负载作星形联接或作三角形联接，取用同一电源时，负载的相，线电量有何不同？
3. 对称负载作星形联接，无中线的情况下断开一相，其它两相发生什么变化? 若为三角形联接时又如何？
4. 阅读附录二，学习三相功率表的使用与操作。（可选）
三. 实验模块
名称 数量 型号
1. 三相断路器板 1块 MC1001 2. 三相熔断器板 1块 MC1002 3. 三相负载板 1块 MC1009
4. 多功能智能仪表板 1块 MC1050或MC1098 5. 三相功率表板 1块 MC1026
四．实验原理与说明
1. 测量三相四线制电源的相、线电压，列表13-1。 表13-1
2. 负载作星形联接：
(1)将灯泡负载作星形联接（图13-1）并请教师检查线路。将测量数据填在表13-2。
(2)测量对称负载，有中线和无中线时的各电量。
每相两盏灯泡均接入电源。测量负载侧的各相电压及电流。断开中线，重复对各电量进行测量。
(3)测量不对称负载，有中线和无中线时的各电量。
将C 相负载的灯泡增加一组，其它两相仍各为一组（不对称负载）。分别测量有中线和无中线时的各电量。
注意：在断开中线时，由于各相电压不平衡，测量完毕应立即断开电源或接
通中线。
图13-1
3. 负载作三角形联接：
(1)图13-2联接线路并请教师检查。将测量数据填在表13-3 (2)测量对称负载时的各电量。 (3)测量不对称负载时的各电量。
将CB 相灯泡增加一组。测量各电量。
表13-3 电压单位:伏 电流单位:毫安
五. 分析和讨论
1. 根据表13-1数据，计算三相电源相、线电压间的数值关系。 2. 根据表13-2数据，计算负载星形联接有中线时的相、线电压的数值关系。并按比例
画出不对称负载有中线时各电量的相量图。
3. 负载为星形联接，中线的作用如何？在什么情况下必须有中线，在什么情况可不要中线？
附录一 MC1050/MC1098多功能智能仪表板的使用与操作
一、仪表（附图1-1）通电使用前，必须检查端子的接线是否正确，确认无误之后才能通电。
二、仪表共有4个按键，两种操作状态，SET 为转换参数类别和确定键，▲/▼为加/减键，
为移位或修改键。
三、仪表操作状态转换图
上电复位
仪表自控
显示“
显示电压/电流满度值
测量状态
进入报警设定状态
HZ SET+△清除电度值 ”标志
SET
PF(cosψ)
SET
Q
SET
S
SET
P
SET
ψ
测量状态下，处于任何参数显示状态，按SET>5秒都可以进入报警参数设定，电压/电
流显示窗口固定不变。巡显窗口则显示SET 选择的参数值，同时相应参数指示灯亮。 如附
图1所示。
各参数含意：
Hz ――频率值 V A ――视在功率
PF ――功率因数值 W/KW――有功功率
V AR ――无功功率 Kwh ――相位角（ψ）
V ――伏特 AL1――报警设定状态参数（本电路实验不用）
KV ――千伏特 AL2――报警设定状态参数（本电路实验不用）
mA ――毫安 COM ――通讯（本电路实验不用）
A ――安培
附图1-1 MC1050（或MC1098）多功能智能智能仪表板
四、仪表接线方法
方法一：做交流电压表使用。交流电压的两相导线并接在U 的两个端子。
方法二：做交流电流表使用。交流电流的两相导线串接在I 的两个端子。
方法三：做多功能智能表使用。
1、 将带“＊”号的同名端用导线短线。（MC1050板的同名端标错，以附图1-1
的为准）
2、 交流电压并接在U 的两个端子。
3、 交流电流串接在I 的两个端子。
附录二 MC1026三相功率表板的使用与操作
一、该三相功率表（附图2-1）采用二瓦计法接线，其读数为三相负载功率的代数和。该表通电使用前，必须检查端子的接线是否正确，确认无误之后才能通电。
二、仪表接线方法：（如附图２-２）
1、 三相交流电压分别接到L1、L2、L3端子。
2、 将端子L1与端子4短接，端子L3与端子5短接。
3、 端子6，7，L2分别接至三相负载的A ，B ，C 三个端子。
4、 测负载交流电流的两相导线一组串接4、6端子，另一组串接5、7端子。（内部已接好线）。
附图2-1：MC1026三相功率表板
例如：用MC1026三相功率表测Y 型负载的功率。接线如附图2-2所示。（二瓦计法）。
附图2-2 用MC1026三相功率表测Y 型负载功率的接线图