电控技术基础实验0
0 电控技术基础实验
目录常用实验仪器仪表的使用-2伏安特性及基尔霍夫定律.73叠加定理和戴维宁定理.124..17RC一阶电路的响应测试.5..21R—LC元件阻抗特性测定6元件参数测量，.257线性无源二端网络的研究.288三相交流电路.351
1 目 录 1 常用实验仪器仪表的使用.1 2 伏安特性及基尔霍夫定律.7 3 叠加定理和戴维宁定理.12 4 RC 一阶电路的响应测试.17 5 R—L—C 元件阻抗特性测定.21 6 元件参数测量.25 7 线性无源二端网络的研究.28 8 三相交流电路.35
实验一’常用实验仪器仪表的使用一、实验目的1、了解安全用电常识；2、学习直流稳压电源、函数发生器、数字万用表及示波器的使用方法：3、掌握直流电压、电位、电流及电阻的测量方法；4、掌握用示波器测量信号的峰一峰值，周期的方法。二、实验设备电路分析实验箱、直流稳压电源、函数发生器、数字万用表、示波器、电阻和导线等。三、实验原理（一）测量方法：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。2.间接测量法间接测量法是指先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）误差分析测量中，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。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：2
2 实验一 常用实验仪器仪表的使用 一、实验目的 1、了解安全用电常识； 2、学习直流稳压电源、函数发生器、数字万用表及示波器的使用方法； 3、掌握直流电压、电位、电流及电阻的测量方法； 4、掌握用示波器测量信号的峰—峰值，周期的方法。 二、实验设备 电路分析实验箱、直流稳压电源、函数发生器、数字万用表、示波器、电阻 和导线等。 三、实验原理 （一）测量方法： 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。 2．间接测量法 间接测量法是指先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）误差分析 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。 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：
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Ao之差，叫绝对误差，用表示：(1-1)△=Ax-Ao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。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，用表示。=二×100%(1-2)Y:Ao因为测量值Ax与实际值Ao相差不大，故相对误差也可近似表示为：×100%(1-3)y=-Ax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：×00%=×100%=+1%Yi=100=Aol第二次测量中被测电流的相对误差为：2×100% =±0.25 ×100% = +2.5%Y2 ==A0210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。理论误差（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。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）欧姆定律3
3 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 A0 之差，叫绝对误差，用△表示： △=Ax-A0 （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。 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 表示。 ×100% （1-2） A0 因为测量值 Ax 与实际值 A0相差不大，故相对误差也可近似表示为： ×100% （1-3） AX 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： ×100% = ×100% = +1% 01 1 1 A 100 1 第二次测量中被测电流的相对误差为： ×100% = ×100% = +2.5% 02 2 2 A 10 0.25 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。 理论误差（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。 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）欧姆定律
D流过电阻的电流与电阻两端的电压成正比，这就是欧姆定律，即：R=1式中，R为电阻值，U为电阻两端电压，I为流过电阻的电流。利用欧姆定律测量电阻阻值时可以采用内接法或外接法。（四）典型电信号的观察与测量1.示波器作为一种实用的时域仪器，可用来观察电信号的波形并定量测量被测波形的参数，例如幅度、频率、相位和脉宽等。2.信号发生器是一种能提供不同类型时变信号的电压源，电路实验常用的信号发生器是函数信号发生器，它能产生正弦波、方波、三角波、锯齿波和脉冲波等信号。3.毫伏表能对频率范围较宽的正弦电压进行测量，该仪表表面上的标度只是按正弦电压有效值进行刻度的。四、实验步骤（一）电工仪表测量1.按图1-1接线，Us用直流稳压电源，取R=1KQ，R2=15KQ，测量电路中的电流I与Ui，将数据填入表1-1内。RR7J10U1k0+?U.UAA30V-30V"RRU.W15元Q15元0图 1-1图1-22.按图1-2接线，测量电路中电流12与U2，且将数据填入表1-1中。3.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Ii、Ui、I2、Uz的平均值，填入表1-2中。5.根据式（1-1）和（1-2）计算实验结果的绝对误差，相对误差，并填入表1-2。（二）典型电信号的观察与测量1.典型三种波形的观察与测量将函数发生器的输出分别调为F-200Hz和500KHz，dB=0和20，输出细调电位器调到最大（右转到底）。波形依次选择正弦波、方波、三角波。用示波器和毫伏表分别测出信号发生器输出电压的幅值及有效值，结果记入表1-3和1-4，并进行比较。选取一组数据画出波形图，根据实验数据及有效值与电压幅值Vp-p之间的关系。分别计算出各种波形的有效值将数据填表中相应的空格内。按图1-3接线图连线，根据表格上的要求，进行测量。4
4 流过电阻的电流与电阻两端的电压成正比，这就是欧姆定律，即： 。 I U R 式中，R 为电阻值，U 为电阻两端电压，I 为流过电阻的电流。 利用欧姆定律测量电阻阻值时可以采用内接法或外接法。 （四）典型电信号的观察与测量 1．示波器作为一种实用的时域仪器，可用来观察电信号的波形并定量测量被 测波形的参数，例如幅度、频率、相位和脉宽等。 2．信号发生器是一种能提供不同类型时变信号的电压源，电路实验常用的信 号发生器是函数信号发生器，它能产生正弦波、方波、三角波、锯齿波和脉冲波 等信号。 3．毫伏表能对频率范围较宽的正弦电压进行测量，该仪表表面上的标度只是 按正弦电压有效值进行刻度的。 四、实验步骤 （一）电工仪表测量 1．按图 1-1 接线，Us 用直流稳压电源，取 R1=1K，R2=15K，测量电路中的 电流 I1与 U1，将数据填入表 1-1 内。 图 1-1 图 1-2 2. 按图 1-2 接线，测量电路中电流 I2与 U2，且将数据填入表 1-1 中。 3. 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 I1、U1、I2、U2的平均值，填入 表 1-2 中。 5. 根据式（1-1）和（1-2）计算实验结果的绝对误差，相对误差，并填入表 1-2。 （二）典型电信号的观察与测量 1.典型三种波形的观察与测量 将函数发生器的输出分别调为 f=200Hz 和 500KHz，dB =0 和 20，输出细调 电位器调到最大（右转到底）。波形依次选择正弦波、方波、三角波。用示波器 和毫伏表分别测出信号发生器输出电压的幅值及有效值，结果记入表 1-3 和 1-4， 并进行比较。选取一组数据画出波形图，根据实验数据及有效值与电压幅值 VP-p 之间的关系。分别计算出各种波形的有效值将数据填表中相应的空格内。 按图 1-3 接线图连线，根据表格上的要求，进行测量