实验一 基本电路元件的伏-安特性一、 实验目的：1、 掌握几种电路元件的伏-安特性的测试方法。

2、 掌握实际电压源和电流源的调节方法。

3、 学习常用电工仪器仪表的使用方法。

二、 实验线路及原理电路的基本元件包括电阻元件、电感元件、电容元件、独立电源元件；晶体二极管、双极性晶体管和绝缘栅型场效应晶体管。

为了实现某种应用目的，就需要将某些电工、电子器件或设备按一定的方式互相连接，构成电路。

其基本特征是电路中存在着电流通路。

在电路中，电路元件的特性一般用该元件上的电压U 与通过元件上的电流I 之间的函数关系)(I f U =来表示，这种函数关系称为该元件的伏-安特性。

有时也称外特性（电源的外特性是指它的输出端电压和输出电流之间的关系）。

在U 、I 坐标平面内将伏-安关系绘成曲线，这种曲线就叫做伏安特性曲线或外特性曲线。

如果电路元件的伏-安特性曲线在Ｕ-Ｉ平面上是一条通过坐标原点的直线，则该元件称为线性元件。

如果电路元件的伏-安特性曲线在Ｕ-Ｉ平面上不是一条直线，则该元件称为非线性元件。

本实验中用到的元件有线性电阻、白炽灯泡，二极管、稳压管及电源常见电路元件。

其中线性电阻的伏－安特性是一条过原点的直线，即服从欧姆定律（RI U =），如图？？？？所示，该直线的斜率等于该电阻的阻值。

白炽灯泡在工作时灯丝处于高温状态，其灯丝的电阻随着温度的变化而发生变化，并且具有应一定的惯性，因此其伏－安特性为一条曲线，如图？？？所示。

可见电流越大，温度越高，对应得电阻也越大，一般灯泡的冷电阻与热电阻可相差几倍到几十倍。

一般半导体二极管和稳压管也是非线性元件，锗二极管两端的电压小于0.4V 时，锗二极管基本处于关闭状态，其通过电流很小，当其两端的电压大于0.4V 时，锗二极管基本处于导通状态，其通过电流很大；硅二极管的导通电压为0.7V 。

稳压管则是利用二极管的反向特性，当稳压管两端电压达到一定的值以后，其端电压保持恒定不变，即不随外加电压的变化而变化，即稳压。

IUIUUI锗二极管I硅二极管稳压管0.40.20.60.81-5-10直流稳压电源AV 200Ω+-R三、实验设备１、直流稳压电源 １ ２、直流电流表 １ ３、直流电压表 １４、被测电路元件１四、实验内容及步骤１、测量线性电阻的伏－安特性。

按图接线，调节直流稳压电源的输出（从小到大），分别测出电阻Ｒ的电流和电压，将测量数据填入下表。

２、测量白炽灯泡的伏－安特性。

将电阻去掉，接入白炽灯泡，调节直流稳压电源的输出（注意：白炽灯泡的最大电压值），分别测出白炽灯泡的电流和电压，将测量数据填入下表。

３、测量二极管的伏－安特性。

将白炽灯泡去掉，接入二极管（注意二极管的导通方向），调节直流稳压电源的输出（注意：锗二极管导通电压0.4V ，硅二极管导通电压0.7V ），分别测出二极管的电流和电压，将测量数据填入下表。

电 阻 Ｕ／ＶＩ／ｍＡ 灯 泡 Ｕ／ＶＩ／ｍＡ 二 极 管Ｕ／ＶＩ／ｍＡ五、实验注意事项１、实验时，不能将被测元件直接接到电源两端，以防短路，一定要接入200Ω电阻限流。

２、每次测量前，应调节直流稳压电源输出0V ，实验时，直流稳压电源输出应从小到大慢慢调节，并注意所测元件额定电压和额定电流，测量时不要超过其额定电压和额定电流，否则，将损坏被测元件。

３、注意二极管的接线方法。

六、思考题１、用电压表和电流表测量元件的伏－安特性时，电压表可接在电流表之前或之后，两者对测量误差有何影响？实际测量时应跟据什么原则？２、分析误差原因。

实验二 叠加原理一、实验目的1、验证线性电路的叠加性。

2、熟练掌握仪器仪表的使用。

二、实验线路及原理在线性电路中，有多个独立源共同作用下时，通过每一个元件的电流或其两端的电压，可以看成是每一个独立源单独作用时在该元件上所产生的电流或电压的代数和。

线性电路的齐次性是指当激励信号（某独立源的值）增加或减小K 倍时，电路的响应（即在电路中各电阻元件上所建立的电流值和电压值）也将增加或减小K 倍。

aR 1300ΩR 2R 3R 4300Ω200Ω100ΩR 5+-Us 1=10Vbcd e1K Ω+-Us 2=6VIs =5mAfK 1K 2三、实验设备1、直流稳压电源 22、直流稳流电源 13、直流电压表 14、直流电流表 1 4、叠加原理电路实验单元 1四、实验内容及步骤1 按图接线，将两路稳压电源的输出分别调节为10V 和5V ，接入1s U 和2s U 处。

调节电流源输出5mA ，暂不接入电路中。

2 令1s U 电源单独作用（将开关1K 投向1s U 侧，开关2K 投向短路侧，电流源开路），用直流电压表测量元件两端的电压，并将数据记入表中。

3 令2s U 电源单独作用（将开关1K 投向短路侧，开关2K 投向2s U 侧，电流源开路），用直流电压表表测量元件两端的电压，并将数据记入表中。

4令s I 电源单独作用（将开关1K 、2K 投向短路侧，接入电流源），用直流电压表测量元件两端的电压，并将数据记入表中。

5 令1s U 、2s U 、s I 共同作用（开关1K 和2K 分别投向1s U 和2s U 侧，接入电流源），用直流电压表测量元件两端的电压，并将数据记入表中。

电压 项目ab Ubc Ude Uef Ube U1s U 单独作用 2s U 单独作用s I 单独作用1s U 2s U s I 共同作用理论计算值 绝对误差 相对误差1s U =2s U = s I =五、实验注意事项（1） 用电压表测量电压降时，应注意仪表的极性，正确判断测得值的正、负后，将数据记入表中。

（2） 注意电流源的使用，电流源不起作用时，应断开联线。

（3） 注意仪表量程的选择。

六、思考题（1） 在叠加原理实验中，在1s U 、2s U 分别单独作用，应如何操作？可否直接将不作用的电源（1s U 或2s U ）短接置零？在实验电路中，若有一个电阻器改为二极管，试问叠加原理得叠加性与齐次性还成立吗？为什么？实验三 戴维南定理和诺顿定理的验证一、实验目的（1） 验证戴维南定理和诺顿定理的正确性，加深对该定理的理解。

（2） 掌握测量有源二端网络等效参数的一般方法。

二、实验线路及原理1．戴维南定理和诺顿定理 任何一个线性含源网络，如果仅研究其中一条支路的电压和电流，则可将电路的其余部分看作是一个有源二端网络（或称为含源一端口网络）。

戴维南定理指出：任何一个线性含源网络，总可以用一个电压源与一个电阻的串联来等效代替；此电压源的电动势S U 等于这个有源二端网络的开路电压OC U ，其等效内阻0R 等于该网络中所有独立源均置零（理想电压源视为短路，理想电流源视为开路）时的等效电阻。

诺顿定理指出：任何一个线性含源网络，总可以用一个电流源与一个电阻的并联组合来等效代替；此电流源的电流S I 等于这个有源二端网络的短路电流SC I ，其等效内阻0R 等于该网络中所有独立源均置零（理想电压源视为短路，理想电流源视为开路）时的等效电阻。

OC U （S U ）和0R ，或者SC I （S I ）和0R 称为有源二端网络的等效参数。

200Ω300Ω100Ω300Ω+-U s =10VIs=5mAABRL VmAI R mARLVU sR 0A 'B 'mAVI sR 0A ''B ''R LI R '''I R +-戴维南定理和诺顿定理实验原理图2．有源二端网络等效参数的测量方法（1）开路电压、短路电流法测0R ：在有源二端网络输出端开路时，用电压表直接测其输出端的开路电压OC U ，然后再将其输出端短路，用支流表测其短路电流SC I ，则等效内阻为SCOCI U R =0 如果二端网络的内阻很小，若将其输出端口短路则易损坏其内部元件，因此不宜用此法。

（2）伏-安法测0R ：用电压表、电流表测出有源二端网络的外特性曲线，如图7-1所示。

根据外特性曲线求出斜率Φtan ，则内阻：SCOCI U I U R =∆∆=Φ=tan 0U IU ocI scA B △I△Uφ三、实验设备1、可调直流稳压电源 12、可调直流恒流电源 13、直流数字电压表 14、直流数字毫安表 15、可调电阻箱 1四、实验内容及步骤1、参数测量。

按图接线，调节稳压电源S U =10V 和恒流源S I =5mA ，调节负载L R 。

测出AB U 和R I ，特别注意要测出L R =0（测出SC I ）和L R =∞（测出OC U ）时的电压、电流值，将数据填入下表中。

2、等效电阻测量。

根据第1步所测数据，通过公式SCOCI U R =0可直接计算其等效电阻0R 。

或者将电流源去掉（开路），将电压源去掉，用一根导线将其连接（短接），用万用表直接测量AB 两段电阻，即0R 。

3、 验证戴维南定理：按图接线，调节电压源S U =OC U ，与0R 串联，构成一实际电压源模型。

调节负载L R 。

测出''B A U 和'R I ，将数据填入下表中。

4、验证诺顿定理：按图接线，调节电流压源S I =SC I ，与0R 并联，构成一实际电流源模型。

调节负载L R 。

测出''''B A U 和''R I ，将数据填入下表中。

表7-4ΩL R 0∞V U AB mA I RV U B A ''mA I R ' V U B A '''' mA I R ''OC U =SC I =0R =实验注意事项1、测量时应注意电流表量程的更换。

2、万用表直接测0R 时，网络内的独立源必须先置零，以免损坏万用表。

其次，欧姆挡必须调零后再进行测量。

六 、 思考题（1） 根据实验数据，画出其特性曲线，验证戴维南定理和诺顿定理的正确性，并分析产生误差的原因。

（2） 根据步骤（1）、（2）测得的OC U 、SC I 、0R 值和电路计算的结果作比较，能得出什么结论。

（3） 归纳、总结实验结果。

实验四 功率因数提高一、实验目的（1）熟悉日光灯的接线，做到能正确迅速连接电路。

（2）通过实验了解功率因数提高的意义和方法。

（3）熟练功率表的使用。

二、原理说明 1.提高功率因数的意义在正弦交流电路中，电源发出的功率为ϕcos ui p =。

其中ϕcos 称为功率因数，ϕ为总电压与总电流之间的相位差，即负载的阻抗角。

发电设备将电能输送给用户，用户负载大多数为感性负载（如电动机、日光灯等）。

感性负载的功率因数较低，会引起以下两个问题：（1） 发电设备的容量不能充分利用。

发电设备的容量UI S =。