用网孔法，戴维南等效电路的求法和节点电位法求电路中i
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时间：2017-11-23 05:29
节点电流法.方程划线的地方是不是错了?
节点电流法.方程划线的地方是不是错了?
错了.应该是1/10 ,下一个是 1/15 .
与《节点电流法.方程划线的地方是不是错了?》相关的作业问题
我没看懂你的方程.我列的是这样的Ua=10VUa-Ub=10*I1 -------------a和c之间有一个流控电压源I1=(0-Uc)/10 --------------最上面的电流I1I1+(Ub-Uc)/20=1 ---------C点电流和为0解出来Ub=5V,Uc=-5V然后（Ua-Uc）Is=P=15W
第一步,选节点,定义下面节点为参考节点,上面左边为独立节点1,上面右边为独立节点2；第二步,列节点电压方程,（1/3+1/6+1/2)Un1－（1/2）Un2＝6/3＋2 （1/2＋1/4＋1/1)Un2－（1/2）Un1＝4/4解得：Un1＝5V,Un2＝2V故 I＝Un2/1＝2/1＝2A
节点的电流和为零、即流入等于流出.
没有求完微分后又带入点的坐标z=-1所以有个负号
支路电流法比2b法简单点,因为只要b个方程.找出节点和支路数,记为n和b1.选定各支路电流参考方向2.列写n-1个KCL方程3.选取b-n+1个独立回路,列写KVL方程解方程.我不喜欢支路电流法,方程太多了.后面不是还有网孔法,回路电流法,节点电压法吗?那些要简单些.再加上后面一堆电路定律,灵活应用的话,解题会简单的多
支路电流法比2b法简单点,因为只要b个方程.找出节点和支路数,记为n和b1.选定各支路电流参考方向2.列写n-1个KCL方程3.选取b-n+1个独立回路,列写KVL方程解方程.我不喜欢支路电流法,方程太多了.后面不是还有网孔法,回路电流法,节点电压法吗?那些要简单些.再加上后面一堆电路定律,灵活应用的话,解题会简单的多
节点电流法是基尔霍夫第二定律ΣI=0,而回路电压法是第一定律ΣU=0.没有回路电流法一说.
解题时根据回路电压法、节点电流法等定律预设的电压、电流不是假想的电压、电流,而是根据客观规律推理出来的电压、电流.假想是想象出来的,没有理论依据,是与真实相对的；而根据相关定律预设的电压、电流是客观存在的,只是大小、方向要根据计算得出最终结果,即便某个参数答案为零,也是正确的,电路的真实情况就是如此.但是要注意一点,解
KVL、KCL 是祖宗,是定律,其余的是从KVL、KCL 推导出来的定理,针对不同的电路结构与特点,采用不同的定理可以简化解题的步骤与难度.我大致是这样做的：节点少的用节点电压法；只求一个参数的用戴维南定理；所求参数多的用网孔电流法；没思路时用叠加原理（步骤太多容易出错）；实在没办法时用KVL、KCL.不管采用什么方法
1.c 因为：n-1 b-(n-1)3.d 因为求等效电阻时候是去源等效电阻 所以使电压源=04.5.a 电流源和电阻并联=电压源和电阻的串联没有第2题 没有4题图
1.KCL节点电流方程,若有n个节点,则只能列出n-1个独立节点电流方程.2.KCL回路电压方程……
n-1个节点电流方程；回路方程的个数和你的网孔数相等；独立方程的个数=节点电流方程个数+回路方程的个数
几个未知数就需要几个方程,如果未知数只有1个那就只需1个方程即可,多列了是属于浪费,不过可用于验算
我考研就考的电路,用节点电压法解题的时候要注意如果是电压源串联一个阻抗,那节点电压方程中该阻抗要算作自导,同时在方程右边把电压源等效为电流源,一般写为U/R的形式,流入为正流出为负,假设电流是从电压源正极流出的,看这个电流是不是流进你选择的节点（就是这个方程中和自导相乘的节点）,如果流进就为正,若没有流进就为负； 如果
判断题1.某元件,取非关联参考方向,则乘积表示该元件发出的功率.√2.回路电流法实际上是列写KCL方程求解回路电流.×3.三要素法只能求解一阶电路中电容上的电压和电感电流.×4.当电路发生谐振时,电源不提供无功功率.√ 5.在三相不对称电路中,三相有功功率.P=Pa+Pb+Pc6.电容元件和电感元件均为储能元件、动态元
img class="ikqb_img" src="http://d./zhidao/wh%3D600%2C800/sign=e251fe2a2ecfe97b6e52f/caef76094b36acaf7dadf.jpg"
这两种方法都是计算复杂电路的必备手段,不同的是一个看整个闭环的电流全都一样,一个看各点间电压的矢量和为零.从这两点入手,就可以列出方程了.
设节点1的电压为U1,节点3的电压为8I,节点2的电压是5I,那么节点1、2之间的电压为U1-5I节点2、3之间的电压为5I-8I=-3I根据环路电压法列方程：4+8I=U1节点1的电流方程：Ix+（U1-5I）=5节点3的电流方程：Ix=I+(3I/6)三个方程式,三个未知数自己计算下他们的值是多少.电路原理试卷及答案[1]_百度文库
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大学电路实验报告
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【大学电路实验报告】目实验的意义、要求及注意事项 实验一、直流网络定理录???????????????2??????????????????4 ??????????????8实验二、RC 一阶电路的响应测试 实验三、日光灯电路的研究????????????????12实验四、 RLC 串联谐振电路的研究 ??????????????15 实验五、三相交流电路电压和电流的测量???????????19 实验六、三相电路功率的测量????????????????22 实验七、负阻抗变换器???????????????????261 实验的意义、要求及注意事项电工电子课程是重要的一门技术基础棵，它的显著特征是实践性。要想好 的掌握电工电子技术，除了掌握基本器件的原理、电子电路的基本组成及分析 方法外，还要掌握电子器件及基本电路的应用技术，因而实验已成为课程 中的重要环节。通过实验可使学生掌握器件的性能、参数及电子电路的内在规 律，了解各功能电路的相互影响，从而验证理论并发现理论知识的局限性。可 使学生进一步掌握基础知识，基本实验方法、及基本实验技能，以适应现代科 学技术的飞速发展对人才的要求：不仅要有丰富的理论知识还要有较强的对知 识的运用能力及创新能力。一、 实验的目的 实验的目的不仅要加深理论所学的知识，更重要的是训练实验技能、学会 独立进行实验操作、树立工程观念和严谨的科学作风。1、学习掌握一定的元器件使用技术，学会识别元器件的类型、型号、规格， 并能根据实验要求选择元器件。2、学习掌握一定的实验技能如焊接、组装、连接、调试等。3、学习掌握一定的仪器使用技术，如万用表、示波器、信号源、稳压电源 的使用和操作方法。只有正确使用电子仪器才能取得良好的测量数据。4、学习掌握一定的测量系统设计技术，只有合理的测量系统设计，才能保 证测量结果的正确。5、学习掌握一定的仿真分析技术。计算机仿真技术不仅可以节省电路设计 和调试的时间，更可以节约大量的硬件费用。电子系统的计算机仿真技术已经 成为现代电子技术的一个重要组成部分，也已经成为现代电子工程技术人员的 基本技术和工程素质之一。6、学习掌握一定的测量结果分析技术。只有通过对测量结果的数据分析处 理才能得到电子电路的有关技术指标和一些技术特性。7、使学生能够利用实验方法完成具体的任务，如根据具体的实验任务拟订 实验方案（测试电路、仪器、测试方法等） ，独立地完成实验，对实验现象进行 理论分析，并通过实验数据的分析得到相应的实验结果，撰写规范的实验报告。8、培养学生独立解决问题的能力，如独立地完成某一设计任务（查阅资料， 方案确定、器件选择、安装调试）从而使学生具备一定的科学研究能力 9、培养学生实事求是的科学态度和踏实细致的工作作风。二、 实验的一般要求 1、实验课前的要求 （1）认真阅读实验指导书，明确实验目的；理解有关原理，熟悉实验电路，内 容步骤，参数测试方法及实验中的注意事项。（2）了解实验用仪器的主要性能和使用方法。2 （3）估算测试数据、实验结果、完成实验指导书中的有关预习要求的内容，并 写出预习报告。（4）做好数据记录纸和记录表格等的准备工作。2、实验中的要求 （1）按时、按组进入实验室，在规定的时间内完成实验任务。遵守实验室的制 度，实验后整理好实验台。（2）按照科学的操作方法实验，要求接线真确，布线整齐合理。接线后要认真 复查，确信无误后经指导老师同意，方可接通电源实验。（3）按照仪器的操作规程正确使用仪器，不得野蛮操作。（4）测试参数时，要做到心中有数，细心观察。要求原始记录完整、清楚，实 验结果正确。（5）实验中出现故障时，应冷静分析原因，并能在老师指导下独立解决，对实 验中的现象和实验结果要能进行正确的解释。3、实验后的要求 一律用规定的实验报告纸认真撰写实验报告， 做到文理通顺， 字迹端正， 图形美观，页面整洁，并按要求装订封皮。实验报告的具体内容为（1）实验的目的 （2）实验原理的说明及相关电路图 （3）实验用仪器的名称、型号、数量。（4）实验的步骤和内容，包括：预习时的理论计算，问题回答，设计记录数据 的表格等。（5）实验数据及数据处理：根据实验原始记录整理实验数据，规范填写表格， 如有需要应用坐标纸画出曲线图，并按指导书要求进行必要的数据计算和文字 分析说明。（6）实验包括实验中出现的问题及解决办法，本次实验的收获。三、实验注意事项 （1）严格遵守实验室的，认真实验，保持安静、整洁的环境。（2）不了解实验仪器的操作规程时，严禁动用实验仪器。（3）严禁带电接线、拆线、改接线路。（4）实验仪器设备不得随意调换或拔插实验用元器件，若损坏仪器设备，必须 立即报告老师，作出书面检查，根据事故责任做出赔偿。（5）实验中若发生事故，应立即关掉电源，保持现场，报告指导老师。（6）实验完后，本人先检查实验数据是否符合要求，然后再请老师检查，经老 师认可签字后方可拆除实验线路，整理好实验器材后才可离开实验室。3 实验一直流网络定理一、实验目的 1、验证线性电路叠加原理的正确性，加深对线性电路的叠加性和齐次性的 认识和理解。2、验证戴维南定理的正确性，加深对该定理的理解。3、掌握测量线性有源二端网络等效参数的一般方法。二、原理说明 1、叠加原理指出：在有多个独立源共同作用下的线性电路中，通过每一个 元件的电流或其两端的电压，可以看成是由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。2、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和电压值）也将增加或减 小 K 倍。3、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） 。4、戴维南定理指出：任何一个线性有源网络，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 Us 等于这个有源二端网络的开路电 压 Uoc， 其等效内阻 R0 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。Uoc（Us）和 R0 或者 ISC（IS）和 R0 称为有 源二端网络的等效参数。有源二端网络等效参数的测量方法如下(1) 开路电压、短路电流法测等效电阻 R0 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 Uoc， 然后再将其输出端短路，用电流表测其短路电流 Isc，则等效内阻为 U Uoc Uo c R0＝ ── A Isc ΔU B 如果二端网络的内阻很小，若将其输出端口 ΔI I 短路则易损坏其内部元件，因此不是所有的电路 O Is c 都宜用此法。图 1-1 (2) 伏安法测 R0 被 用电压表、电流表测出有源网络的 测 R0 Uo c/2 有 RL V 外特性曲线，如图 1-1 所示。根据外特 源 US 网 性曲线求出斜率 tgφ ，则内阻 络 △U Uoc R0＝tgφ ＝ ──＝── 图 1-2 △I Iscφ4 也可以先测量开路电压 Uoc， 再测量电流为额定值 IN 时的输出Uoc－UN U US 端电压值 UN，则内阻为 R0＝──── 。IN (3) 半电压法测 R0 如图 1-2 所示，当负载电压为被测网络开 图 1-3 路电压的一半时，负载电阻（由电阻箱的读数确定）即为被测有源二端网络的 等效内阻值。(4) 零示法测 UOC 在测量具有高内阻有源二端网络的开路电压时，用电压表直接测量会造成较 大的误差。为了消除电压表内阻的影响，往往采用零示测量法，如图 1-3 所示.。零示法测量原理是用一低内阻的稳压电源与被测有源二端网络进行比 较，当稳压电源的输出电压与有源二端网络的开路电压相等时，电压表的读数 将为“0” 。然后将电路断开，测量此时稳压电源的输出电压， 即为被测有源二 端网络的开路电压。三、实验设备 序号 名 称 型号与规格 数量 备 注 1 可调直流稳压电源 0～30V 可调 二路 2 直流数字电压表 0～200V 1 3 直流数字毫安表 0～200mA 1 4 叠加原理实验电路板 1 DGJ-03 5 戴维南定理实验电路板 DGJ-05 6 可调电阻箱 0～99999.9Ω 1 DGJ-05 四、预习思考题 1. 在叠加原理实验中，要令 U1、U2 分别单独作用，应如何操作？可否直接 将不作用的电源（U1 或 U2）短接置零？ 2. 在叠加原理实验电路中，若有一个电阻器改为二极管，试问叠加原理的 迭加性与齐次性还成立吗？为什么？ 3．在求戴维南等效电路时，作短路试验，测 ISC 的条件是什么？在本实验中 可否直接作负载短路实验？请实验前对线路 1-5(a)预先作好计算，以便调整实 验线路及测量时可准确地选取电表的量程。4. 说明测有源二端网络开路电压及等效内阻的几种方法， 并比较其优缺点。五、实验注意事项 1. 用电流插头测量各支路电流时，或者用电压表测量电压降时，应注意仪 表的极性，仪表默认红色插孔为正极性端、黑色为负极性端、正确判断测得值5被 测 有 源 网 络V R0稳 压 电 源 的＋、－号后，记入数据表格。2. 测量时应先估算电流的大小，注意电流表量程的更换。3. 改接线路时，要关掉电源。六、实验步骤 1. 叠加原理实验 实验线路如图 1-4 所示，用 DGJ-03 挂箱的“基尔夫定律/叠加原理”线路。（注意 K3 拨向电阻侧）F12图 1-4 （1）将两路稳压源的输出分别调节为 UA=12V 和 UB=6V，用连接线接入 U1 和 U2 插孔处. （2） 令 U1 电源单独作用（即将开关 K1 投向 U1 侧，开关 K2 投向短路侧，此 时 U2 虽有电压，但已与测试电路完全断开，而 B、C 两点已被短接） 。用直流数 字电压表测量各电阻元件两端的电压，用毫安表（接电流插头）测量各支路电 流测量数据记入表 1-1。（3）令 U2 电源单独作用（将开关 K1 投向短路侧，开关 K2 投向 U2 侧，此时 U1 虽有电压，但已与测试电路完全断开，而 F、E 两点已被短接） ，重复实验步骤 2 的测量和记录，数据记入表 1-1。（4） 令 U1 和 U2 共同作用（开关 K1 和 K2 分别投向 U1 和 U2 侧） 重复上述的 ， 测量和记录，数据记入表 1-1。（5） 将 U2 的数值调至＋12V，重复上述第 3 项的测量并记录，数据记入表 1-1。6 表 1-1 测量项目实验 I1 内容 (mA) I2 (mA) I3 (mA) UAB (V) UCD (V) UAD (V) UDE (V) UFA (V)U1 单独作用 U2 单独作用 U1、U2共同作用 2U2单独作用 2.戴维南定理实验 被测有源二端网络如图 1-5(a)。(a)图 1-5 (b) （1） 用开路电压、短路电流法测定戴维南等效电路的 R0。把戴维南定理实验电路板 DGJ-05 按图 1-5(a)所示接入稳压电源 Us=12V 和恒流 源 Is=10mA，RL 处不接入任何电阻。分别测出 UOc 和 Isc,并计算出 R0。（注测 UOC 时，不接入毫安表。） Uoc Isc R0=Uoc （2） 负载实验 (v) (mA) /Isc 按图 1-5(a)接入可调电阻箱作为可变电阻 RL。改变 RL (Ω ) 阻值，测量有源二端网络的外特性曲线 U=f（I） ，记入 下表。RL(Ω ) 100 200 300 400 500 600 700 800 1000 U（v） I（mA） （3） 构建等效电路验证戴维南定理：从可调电阻上取得按步骤“1”所得 的等效电阻 R0 之值， 然后令其与直流稳压电源（调到步骤“1”时所测得的开 路电压 Uoc 之值） 相串联， 用连接线连出如图 1-5(b)所示的电路， 仿照步骤 “2”7 测其外特性，记入下表。根据测得的数据对比步骤“2”所测数据对戴氏定理进 行验证。RL(Ω ) 100 200 300 400 500 600 700 800 1000 U（v） I（mA） 七、实验报告要求 1. 回答预习思考题。2．根据数据表 1，验证所测电压及电流是否符合线性电路的叠加性与齐次 性。3. 在叠加原理实验中，各电阻器所消耗的功率能否用叠加原理计算得出？ 试用实验数据，进行计算并作出结论。4．在戴维南定理实验中，根据步骤 2、3 的测量结果，在同一坐标纸上绘 出外特性曲线，验证戴维南定理的正确性，并分析产生误差的原因。5．及其它。实验二RC 一阶电路的响应测试一、实验目的 1. 测定 RC 一阶电路的零输入响应、零状态响应及完全响应。2. 学习电路时间常数的测量方法。3. 掌握有关微分电路和积分电路的概念。4. 进一步学会用示波器观测波形。二、原理说明 1. 动态网络的过渡过程是十分短暂的单次变化过程。要用普通示波器观察 过渡过程和测量有关的参数，就必须使这种单次变化的过程重复出现。为此， 我们利用信号发生器输出的方波来模拟阶跃激励信号，即利用方波输出的上升 沿作为零状态响应的正阶跃激励信号；利用方波的下降沿作为零输入响应的负 阶跃激励信号。只要选择方波的重复周期远大于电路的时间常数τ ，那么电路 在这样的方波序列脉冲信号的激励下，它的响应就和直流电接通与断开的过渡 过程是基本相同的。2.图 2-1（b）所示的 RC 一阶电路，它的零输入响应和零状态响应分别按 指数规律衰减和增长，其变化的快慢决定于电路的时间常数τ 。3. 时间常数τ 的测定方法用示波器测量零输入响应的波形如图 2-1(a)所示。根据一阶微分方程的求解得知 uc＝Ume-t/RC＝Ume-t/τ 。当 t＝τ 时，Uc(τ )＝ 0.368Um。此时所对应的时间就等于τ 。亦可用零状态响应波形增加到 0.632Um 所对应的时间测得，如图 2-1(c)所示。8 UmuUmu tt0 0ucUm+R UmucC0.368 0tτuucτ0.632t0(a) 零输入响应(b) RC 一阶电路 图 2-1(c) 零状态响应4. 微分电路和积分电路是 RC 一阶电路中较典型的电路， 它对电路元件参 数和输入信号的周期有着特定的要求。一个简单的 RC 串联电路， 在方波序列 脉冲的重复激励下， 当满足τ ＝RC&& 时（T 为方波脉冲的重复周期） ，且由T 2R 两端的电压作为响应输出，则该电路就是一个微分电路。因为此时电路的输出 信号电压与输入信号电压的微分成正比。如图 2-2(a)所示。利用微分电路可以 将方波转变成尖脉冲。C RuiTR c&&T/2RuRuiR c&&T/2Cuc(a)微分电路 图 2-2(b) 积分电路若将图 2-2(a)中的 R 与 C 位置调换一下，如图 2-2(b)所示，由 C 两端的电 压作为响应输出， 且当电路的参数满足τ ＝RC&& ， 则该 RC 电路称为积分电路。因为此时电路的输出信号电压与输入信号电压的积分成正比。利用积分电路可9T 2 以将方波转变成三角波。从输入输出波形来看，上述两个电路均起着波形变换的作用，请在实验过 程仔细观察与记录。三、实验设备 序 号 1 2 3 函数信号发生 器 双踪示波器 动态电路实验 YB4 DGJ-03 1 名 称 型号与规格 数量 备注板 四、预习思考题 1. 什么样的电信号可作为 RC 一阶电路零输入响应、零状态响应和完全响 应的激励源？ 2. 已知 RC 一阶电路 R＝10KΩ ，C＝0.1μ F，试计算时间常数τ ，并根据τ 值的物理意义，拟定测量τ 的方案。3. 何谓积分电路和微分电路，它们必须具备什么条件？ 它们在方波序列 脉冲的激励下，其输出信号波形的变化规律如何？这两种电路有何功用？ 4. 预习要求：回答上述问题，准备方格纸测绘波形。五、实验注意事项 1. 调节电子仪器各旋钮时，动作不要过快、过猛。观察双踪时，要特别注 意相应开关、旋钮的操作与调节。2. 信号源的接地端与示波器的接地端要连在一起（称共地） 以防外界干 ， 扰而影响测量的准确性。3. 示波器的辉度不应过亮，尤其是光点长期停留在荧光屏上不动时，应将 辉度调暗，以延长示波管的使用寿命。4. 观测记录激励和响应的波形时，不要随意调节通道垂直位移旋钮，以免 改变激励和响应的波形在同一坐标轴上相对位置。六、实验步骤 实验线路板的器件组件，如图 5-3 所示， 请认清 R、C 元件的布局及其标称值，各开关 的通断位置等。1．从电路板上按表一的 R、C 值选择器件， 组成如图 2-1(b)所示的 RC 充放电电路，由 C 两端的电压作为响应输出。ui 为脉冲信号 发生器输出的 Um＝ 3V、f＝1KHz 的方波电压 信号，并通过两根同轴电缆线，将激励源 ui 和响应 uC 的信号分别连至示波器的两个输入 口 CH1、CH2 通道。这时可在示波器的屏幕上1 0K 3 0K1 0K1 001 00 0p0 . 01 u6 80 0p1 00 0p0 . 01 u1 0K4 . 7m H1 0m H100 . 1u0 . 1u1M1K 观察到激励与响应的变化规律。图 2-3 改变电容值，观察对响应的影响，并用坐标纸在同一坐标轴上按 1:1 的 比例描绘不同 R、C 参数时的激励 ui 和响应 uC 的波形。2.从电路板上按表一的 R、C 值选择器件，组成如图 2-1(b)所示的 RC 充放 电电路，把 R 两端的电压作为响应输出。在同样的方波激励信号（Um＝3V，f＝ 1KHz）作用下，观测并描绘激励与响应的波形。增大 R 之值，观察对响应的影 响， 并用坐标纸在同一坐标轴上按 1:1 的比例描绘不同 R、 参数时激励 ui 和响 C 应 uR 的波形。步骤 1-2 中 R、C 的参数按下表所列值进行计算和实验观测。表一 步 骤 激励信号 参数 方波 Um＝3V f＝1KHz 方波 Um＝3V f＝1KHz 计算激励信号的 半周期值 T/2 （ms） 电阻 R （Ω ） 电容 1000pF 6800pF 0.01μ F 0.1μ F 计算时间常数 τ （ms）110K100 1K 2 0.01μ F 10K 1M 3.选 R＝10KΩ ，C＝6800pF 组成如图 2-1(b)所示的 RC 充放电电路，由 C 两端的电压作为响应输出。在同样的方波激励信号（Um＝3V，f＝1KHz）作用 下，在示波器上，根据原理说明 3 中的测定方法测算出时间常数τ 。七、实验报告要求 1. 回答预习思考题。2．根据实验步骤 1，当 R＝10KΩ ，C＝6800pF 时的观测结果，在坐标纸上绘 出 RC 一阶电路充放电时 uC 的变化曲线，由曲线测得τ 值，并与参数值的计算结 果作比较，分析误差原因。3. 在坐标纸上整理绘制出实验步骤 1-2 中不同 R、C 值时的响应波形。4．根据实验观测结果，归纳、总结积分电路和微分电路的形成条件，阐明 波形变换的特征。5. 体会及其它 。11 实验三日光灯电路的研究I RjXc一、实验目的 1．掌握日光灯线路的接线及智能功率表的使用。U 2. 学习正弦稳态交流电路中电压、电流相量之间的关系。3. 理解改善电路功率因数的意义并掌握其方法。二、原理说明 1. 在单相正弦交流电路中，用交流电流表测得各支路的 电流值， 用交流电压表测得回路各元件两端的电压值，它们 之间的关系满足相量形式的基尔霍夫定律，即 . . Σ I＝0 和Σ U＝0 。2. 图 3-1 所示的 RC 串联电路，在正弦稳态信 号 U 的激励下，UR 与 UC 保持有 90? 的相位差，即当 R 阻值改变时，UR 的相量轨迹是一个半园。U、UC 与 UR 三者形成一个直角形的电压三 角形，如图 3-2 所示。R 值改变时，可改 L 变 φ 角的大小，从而达到移相的目的。3. 日光灯线路如图 3-3 所示，图中 A12UR Uc图 3-1U R IφUU c图 3-2SA C220V 是日光灯管，L 是镇流器， S 是启辉器， C 是补偿电容器，用以改善电路的功率因 图 3-3 数（cosφ 值） 。日光灯的工作原理是：当开关接通的时候，电源电压立即通过镇流器和灯 管灯丝加到启辉器的两极。220 伏的电压立即使启辉器的惰性气体电离，产生辉 光放电。辉光放电的热量使双金属片受热膨胀，两极接触。电流通过镇流器、 启辉器触极和两端灯丝构成通路。灯丝很快被电流加热，发射出大量电子。这 时，由于启辉器两极闭合，两极间电压为零，辉光放电消失，管内温度降低； 双金属片自动复位，两极断开。在两极断开的瞬间，电路电流突然切断，镇流 器产生很大的自感电动势，与电源电压叠加后作用于管两端。灯丝受热时发射 出来的大量电子，在灯管两端高电压作用下，以极大的速度由低电势端向高电 势端运动。在加速运动的过程中，碰撞管内氩气分子，使之迅速电离。氩气电 离生热，热量使水银产生蒸气，随之水银蒸气也被电离，并发出强烈的紫外线。在紫外线的激发下，管壁内的荧光粉发出近乎白色的可见光。日光灯正常发光后。由于交流电不断通过镇流器的线圈，线圈中产生自感 电动势，自感电动势阻碍线圈中的电流变化，这时镇流器起降压限流的作用， 使电流稳定在灯管的额定电流范围内，灯管两端电压也稳定在额定工作电压范 围内。由于这个电压低于启辉器的电离电压，所以并联在两端的启辉器也就不 再起作用了。三、实验设备 序 名称 号 1 交流电压表 2 交流电流表 3 功率表 4 自耦调压器 型号与规格 0～500V ０～5A 数 量 1 1 1 1 序 名称 型号与规格 数 号 量 5 镇流器、 启辉 与 40W 灯管 各 1 器 配用 6 电流插座 3 7 日光灯灯管 40W 1 8 电容器 1μ F,2.2μ F 各 1 ,4.7μ F/500 V图17-3四、预习思考题 1.在日常生活中，当日光灯上缺少了启辉器时， 人们常用一根导线将启辉 器的两端短接一下，然后迅速断开，使日光灯点亮，或用一只启辉器去点亮多 只同类型的日光灯，这是为什么？ 2. 为了改善电路的功率因数，常在感性负载上并联电容器， 此时增加了 一条电流支路，试问电路的总电流是增大还是减小，此时感性元件上的电流和 功率是否改变？13 3. 提高线路功率因数为什么只采用并联电容器法， 而不用串联法？所并 的电容器是否越大越好？ 五、实验注意事项 1. 本实验用单相交流市电 220V，务必注意用电和人身。2. 功率表要正确接入电路。3. 当线路接线正确，日光灯不启辉时，应检查启辉器及其接触是否良好。六、实验步骤 1. 按图 3-1 接线。R 为 220V、15W 的白炽灯泡，电容器为 4.7μ F/450V。经指导检查后，接通实验台电源， 将自耦调压器输出( 即 U)调至 220V。记录 U、UR、UC 值，验证电压三角形关系。测 量 值 计 算 值 △U/U（%）U（V） UR（V） UC（V）U’（与 UR，UC 组成 Rt△） △U=U’－U 2 （U’= U R ? U C 2 ） （V）2. 日光灯线路接线测量 按图 3-4 接线。经指导教师检查后接通实验台电源，调节自耦调压器，使 单相输出 220V，测量功率 P， 电流 I， 电压 U，UL，UA 等值，填入表 3-1 中。3．并联电容器，改善电路的功率因数。合上电容开关，记录并联不同电容时的功率表、电压表读数。通过一只电流 表和三个电流插座分别测得三条支路的电流，将数据记入表 3-1 中。iUL ic U灯图 3-4 表 3-1 电容值 (μ F) P(W) COSφ 测 量 数 IC(A) 值 UL(V) U 灯(V) 负载 性质U(V) I（A） IL(A)14 0 1 2.2 4.7 1+2.2 +4.7 七、实验报告 1. 回答预习思考题。2. 根据表 3-1 中测得的数据分析提高电路功率因数的原因和意义。3. 串联电容能否提高功率因数。4. 装接日光灯线路的心得体会及其它。实验四R、L、C 串联谐振电路的研究一、实验目的 1. 学习用实验方法绘制 R、L、C 串联电路的幅频特性曲线。2. 加深理解电路发生谐振的条件、特点，掌握电路品质因数（电路 Q 值） 的物理意义及其测定方法。二、原理说明 1. 在图 4-1 所示的 R、L、C 串联电路中，当正弦交流信号源的频率 f 改变 时，电路中的感抗、容抗随之而变，电路中的电流也随 f 而变。取电阻 R 上的 电压 uo 作为响应， 当输入电压 ui 的幅值维持不变时， 在不同频率的信号激励下， 测出 UO 之值， 然后以 f 为横坐标， 以 UO/Ui 为 U0 纵坐标（因 Ui 不变，故也可直接 以 UO 为纵 U 0 max 坐标） ，绘出光滑的曲线，此即为 幅频特性 曲线，亦称谐振曲线，如图 4-2 所示。U 0 max 15 2ff 1 Ff 0 Ff2 LCuiRuo图 4-1图 4-22. 在 f＝f0＝1 2? LC处，即幅频特性曲线尖峰所在的频率点称为谐振频率。此时 XL＝Xc，电路呈纯阻性，电路阻抗的模为最小。在输入电压 Ui 为定值时， 电路中的电流达到最大值，且与输入电压 ui 同相位。从理论上讲，此时 Ui＝UR ＝UO，UL＝Uc＝QUi，式中的 Q 称为电路的品质因数。3. 电路品质因数 Q 值的两种测量方法 一是根据公式 Q＝U L UC 测定，UC 与 UL 分别为谐振时电容器 C 和电感 ? Uo Uo线圈 L 上的电压；另一方法是通过测量谐振曲线的通频带宽度△f＝f2－f1，再根 据 Q＝fO 求出 Q 值。式中 f0 为谐振频率，f2 和 f1 是失谐时， 亦即输出电压 f 2 ? f1的幅度下降到最大值的1/ 2 (＝0.707)倍时的上、下频率点。Q 值越大，曲线越 尖锐，通频带越窄，电路的选择性越好。在恒压源供电时，电路的品质因数、 选择性与通频带只决定于电路本身的参数，而与信号源无关。三、实验设备 序 号 1 2名称型号与规格数量 1备注函数信号发生器 交流毫伏表160～600V1 3 4双踪示波器 频率计 R=200Ω ，1KΩ 谐振电路实验电路 C=0.01μF ， 板 0.1μF， L=约 30mH1 1自备5DGJ-03四、实验内容 1、按图 4-3 组成监视、测量电路。先选用 C1、R1。用交流毫伏表测电压， 用示波器监视信号源输出。令信号源输出电压 Ui=4VP-P，并保持不变。CN1LN2 R uO+uiiN1或N2图 4-3 2. 找出电路的谐振频率 f0，其方法是，将毫伏表接在 R(200Ω )两端，令信 号源的频率由小逐渐变大（注意要维持信号源的输出幅度不变） ，当 Uo 的读数 为最大时，读得频率计上的频率值即为电路的谐振频率 f0，并测量 UC 与 UL 之值 （注意及时更换毫伏表的量限） 。3. 在谐振点两侧，按频率递增或递减 500Hz 或 1KHz，依次各取 8 个测量 点，逐点测出 UO，UL，UC 之值，记入数据表格。f(KHz) UO(V) UL(V) UC(V) Ui=4VP-P, C=0.01μF, R=510Ω , fo = , f2-f1= ， Q=4.将电阻改为 R2，重复步骤 2，3 的测量过程 f(KHz) UO(V)17 UL(V) UC(V) Ui=4VPP, C=0.01μF, R=1KΩ , fo = , f2-f1= ,Q=5.选 C2，重复 2～4。（自制表格） 。五、实验注意事项 1. 测试频率点的选择应在靠近谐振频率附近多取几点。在变换频率测试 前，应调整信号输出幅度（用示波器监视输出幅度） ，使其维持在 3V。2. 测量 Uc 和 UL 数值前，应将毫伏表的量限改大， 而且在测量 UL 与 UC 时毫伏表的“＋”端应接 C 与 L 的公共点，其接地端应分别触及 L 和 C 的近地 端 N2 和 N1。3. 实验中，信号源的外壳应与毫伏表的外壳绝缘（不共地） 。如能用浮地式 交流毫伏表测量，则效果更佳。六、预习思考题 1. 根据实验线路板给出的元件参数值，估算电路的谐振频率。2. 改变电路的哪些参数可以使电路发生谐振，电路中 R 的数值是否影响谐 振频率值？ 3. 如何判别电路是否发生谐振?测试谐振点的方案有哪些？ 4. 电路发生串联谐振时，为什么输入电压不能太大， 如果信号源给出 3V 的电压，电路谐振时，用交流毫伏表测 UL 和 UC，应该选择用多大的量限？ 5. 要提高 R、L、C 串联电路的品质因数，电路参数应如何改变？ 6. 本实验在谐振时，对应的 UL 与 UC 是否相等？如有差异，原因何在？ 七、实验报告 1. 根据测量数据，绘出不同 Q 值时三条幅频特性曲线，即UO＝f(f)，UL＝f(f)，UC＝f(f) 2. 计算出通频带与 Q 值，说明不同 R 值时对电路通频带与品质因数的影 响。3. 对两种不同的测 Q 值的方法进行比较，分析误差原因。4. 谐振时，比较输出电压 UO 与输入电压 Ui 是否相等？试分析原因。5. 通过本次实验，总结、归纳串联谐振电路的特性。6. 心得体会及其他。18 实验五 三相交流电路电压、电流的测量一、实验目的 1. 掌握三相负载作星形联接、三角形联接的方法，研究在对称和不对称负 载下这两种接法中线、相电压及线、相电流之间的关系。2. 充分理解三相四线供电系统中中线的作用。3．比较三相供电方式中三线制和四线制的特点。二、原理说明 1. 三相负载可接成星形（又称“Ｙ”接）或三角形(又称&△&接)。当三相 对称负载作 Y 形联接时， 线电压 UL 是相电压 Up 的 3 倍。线电流 IL 等于相电流 Ip， 即 UL＝ 3U P ， IL＝Ip 在这种情况下，流过中线的电流 I0＝0， 所以可以省去中线。当对称三相负载作△形联接时，有 IL＝ 3 Ip， UL＝Up。2. 不对称三相负载作 Y 联接,即无中线联接时，负载中性点 O 和电源中性19 点之间的电压不再为零，负载端的各相电压不再对称。实际应用中必须采用三 相四线制接法，即 Yo 接法。而且中线必须牢固联接，以保证三相不对称负载的 每相电压维持对称不变。倘若中线断开，会导致三相负载电压的不对称，致使负载轻的那一相的相 电压过高，使负载遭受损坏；负载重的一相相电压又过低，使负载不能正常工 作。尤其是对于三相照明负载，无条件地一律采用 Y0 接法。3. 当不对称负载作△接时，IL≠ 3 Ip，但只要电源的线电压 UL 对称，加在 三相负载上的电压仍是对称的，对各相负载工作没有影响。三、实验设备 序号 名 称 型号与规格 数量 备注 1 交流电压表 0～500V 1 2 交流电流表 0～5A 1 3 三相自耦调压器 1 4 三相灯组负载 220V，15W 白炽灯 9 DGJ-04 5 电流插座 3 DGJ-04 四、预习思考题 1. 三相负载根据什么条件作星形或三角形连接？ 2. 复习三相交流电路有关内容， 试分析三相星形联接不对称负载在无中 线情况下，当某相负载开路或短路时会出现什么情况？如果接上中线，情况又 如何？ 3. 结合本次实验内容分析：为什么要通过三相调压器将 380V 的市电线电 压降为 220V 的线电压使用？ 五、实验注意事项 1. 本实验采用三相交流市电，电源电压经调压器降压为 220V 实验用电压， 实验时不可触及导电部件，防止意外事故发生。2. 每次接线完毕，同组同学应一遍， 然后由指导教师检查后，方可 接通电源，必须严格遵守先断电、再接线、后通电；先断电、后拆线的实验操 作原则。3. 星形负载作短路实验时，必须首先断开中线，以免发生短路事故。六、实验步骤 1. 三相负载星形联接（三相四线制供电） 按图 5-1 线路连接实验电路。即三相灯组负载经三相自耦调压器接通三相 对称电源。将实验台左侧三相调压器的旋柄置于输出为 0V 的位置（即逆时针旋 到底） 。经指导教师检查合格后，方可开启实验台电源， 然后调节调压器的输出， 使输出的三相线电压为 220V，并按表 5-1 的各项内容完成实验，分别测量三相 负载的线电压、相电压、线电流、相电流、中线电流、电源中点与负载中点间20 的中点电压。将所测得的数据记入表 5-1 中，并注意观察各相灯组亮暗的变化 程度，根据所测数据分析中线的作用。380VO380V0图 5-1 2. 负载三角形联接（三相三线制供电） 按图 5-2 接线路，经指导教师检查合格后接通三相电源，并调节调压器，使 其输出线电压为 220V，并按表 5-2 的内容进行测试。IA IABQS FUIB380V 380VIBC ICAIC图 5-2表 5-1 测量数 据开灯盏数线电流（A） 线电压（V）相电压（V）A B C 实验内容 IA 相 相 相 （负载情况） Y0接平衡负载 Y 接平衡负载 Y0 接不平衡负 载 Y 接不平衡负 载 3 3 1 1 3 3 2 2 3 3 3 3IBICUABUBCUCAUA0UB0UC0中 线 电 流I0 (A)中 点 电 压 UN0 (V) / ///21 Y0 接 B 相断开 1 Y 接 B 相断开 1 Y 接 B 相短路 1 表 5-2 测量数据 负载情况 三相平衡 三相不平衡3 3 3/ / /开 灯 盏 数 A-B 相 3 1 B-C 相 3 2 C-A 相 3 3线电压=相电 压（V） UAB UBC UCA线电流 （A） 相电流（A） IA IB IC IAB IBC ICA七、实验报告要求 1. 回答预习思考题。2 用实验测得的数据验证对称三相电路中的电压、电流的 3 关系。3. 用实验数据和观察到的现象，总结三相四线供电系统中中线的作用。4 不对称三角形联接的负载，能否正常工作？ 实验是否能证明这一点？ 5. 心得体会及其它。实验六三相电路功率的测量一、实验目的 1. 掌握用一瓦特表法、 二瓦特表法测量三相电路有功功率与无功功率的方 法 2. 进一步熟练掌握功率表的接线和使用方法 二、原理说明 1．对于三相四线制供电的三相星形联接的负载（即 Yo 接法） ，可用一只功 率表测量各相的有功功率 PA、PB、PC，则三相负载的总有功功率Σ P＝PA＋PB ＋PC。这就是一瓦特表法，如图 6-1 所示。若三相负载是对称的，则只需测量一 相的功率，再乘以 3 即得三相总的有功功率。U22* P1 *W *P 2V*W三 相 负 载 图 6-1 图 6-2 2. 三相三线制供电系统中，不论三相负载是否对称，也不论负载是 Y 接还 是△接， 都可用二瓦特表法测量三相负载的总有功功率。测量线路如图 6-2 所示。若负载为感性或容性，且当相位差φ ＞60°时，线路中的一只功率表指针将反 偏(数字式功率表将出现负读数), 这时应将功率表电流线圈的两个端子调换（不 能调换电压线圈端子） ，其读数应记为负值。而三相总功率∑P=P1+P2（P1、P2 本身不含任何意义） 。除图 6-2 的 IA、UAC 与 IB、UBC 接法外，还有 IB、UAB 与 IC、UAC 以及 IA、 UAB 与 IC、UBC 两种接法。* 3. 对于三相三线制供电的三 *W 三 U 相 相对称负载，可用一瓦特表法测得 平 三相负载的总无功功率 Q，测试原 V 衡 理线路如图 6-3 所示。负 图示功率表读数的 3 倍，即为 载 W 对称三相电路总的无功功率。除了 此图给出的一种连接法（IU、UVW） 图 6-3 外，还有另外两种连接法，即接成（IV、UUW）或（IW、UUV） 。三、实验设备 序号 1 2 3 4 5 6 7 名 称 型号与规格 0～500V 0～5A 数量 2 2 2 1 1 220V，15W 白炽 灯 1μF，2.2μF，4.7μF/ 500V23备注交流电压表 交流电流表 单相功率表 万用表 三相自耦调 压器 三相灯组负 载 三相电容负 载(DGJ-07) 自备9 各3DGJ-04 DGJ-05 四、实验内容 1. 用一瓦特表法测定三相对称 Y0 接以及不对称 Y0 接负载的总功率Σ P。实 验按图 6-4 线路接线。线路中的电流表和电压表用以监视该相的电流和电压， 不 要超过功率表电压和电流的量程。AQS FUU 380V~BA ~ V ~* *W三 相 接 负 载V 380VY0~CW N图 6-4 经指导教师检查后，接通三相电源， 调节调压器输出， 使输出线电压为 220V， 按表 6-1 的要求进行测量及计算。表 6-1 开灯盏数 测量数据 计算值 负载情况 ΣP A相 B相 C 相 P（W） P（W） P（W） A B C （W） Y0 接对称负载 3 3 3 Y0 接不对称负载 1 2 3 首先将三只表按图 6-4 接入 B 相进行测量，然后分别将三只表换接到 A 相和 C 相，再进行测量。2. 用二瓦特表法测定三相负载的总功率 (1) 按图 6-5 接线，将三相灯组负载接成 Y 形接法。UQSFUVA ~ V ~ A ~* *W * *W380V~~V 380V三 相 负 载~W图 6-5 经指导教师检查后，接通三相电源，调节调压器的输出线电压为 220V，按24 表 6-2 的内容进行测量。(2) 将三相灯组负载改成△形接法，重复(1)的测量步骤， 数据记入表 6-2 中。表 6-2 开灯盏数 负载情况 Y 接平衡负载 3 A相 Ｂ相 3 2 2 3 3 3 3 3 Ｃ相 测量数据 P１ （W） P２ （W） 计算值 ΣP （W）Y 接不平衡负载 1 △接不平衡负载 1 △接平衡负载 3（3）将两只瓦特表依次按另外两种接法接入线路，重复（1）（2）的测量。、 （表格自拟。） 3. 用一瓦特表法测定三相对称星形负载的无功功率，按图 6-6 所示的电路 * 接线。UQS FUA ~ V ~*W380V~V 380V三 相 对 称 负 载~W图 25-6 （１）每相负载由白炽灯和电容器并联而成，并由开关控制其接入。检查接 线无误后，接通三相电源，将调压器的输出线电压调到 220V， 读取三表的读 数，并计算无功功率Σ Q，记入表 6-3。（２）分别按ＩV、UUW 和ＩW、ＵUV 接法，重复（１）的测量，并比较各自 的Σ Ｑ值。表 6-3 计算 测量值 值 接 负载情况 Ｕ Ｉ Ｑ Σ Ｑ 法 （Ｖ） （Ａ） （ｖ ＝ 3 ａr） Ｑ ＩＵ， （1） 三相对称灯组（每相开３盏） ＵＶＷ （2） 三相对称电容器 （每相４.７μF）25 （3） (1)、(2)的并联负载 ＩＶ， （1） 三相对称灯组（每相开３盏） ＵＶＷ （2） 三相对称电容器 （每相４.７μF） （3） (1)、(2)的并联负载 ＩＷ， （1） 三相对称灯组（每相开３盏） ＵＶＷ （2） 三相对称电容器 （每相４.７μF） （3） (1)、(2)的并联负载 五、实验注意事项 1. 每次实验完毕，均需将三相调压器旋柄调回零位。每次改变接线，均需 断开三相电源，以确保人身安全。六、预习思考题 1. 复习二瓦特表法测量三相电路有功功率的原理。2. 复习一瓦特表法测量三相对称负载无功功率的原理。3. 测量功率时为什么在线路中通常都接有电流表和电压表？ 七、实验报告 1. 完成数据表格中的各项测量和计算任务。比较一瓦特表和二瓦特表法的 测量结果。2. 总结、分析三相电路功率测量的方法与结果。3. 心得体会及其他。实验七 负阻抗变换器一、实验目的 1. 加深对负阻抗概念的认识，掌握对含有负阻的电路分析研究方法。2. 了解负阻抗变换器的组成原理及其应用。3. 掌握负阻器的各种测试方法。二、原理说明 1. 负阻抗是电路理论中的一个重要基本概念， 在工程实践中有广泛的应 用。有些非线性元件（如燧道二极管）在某个电压或电流范围内具有负阻特性。除此之外，一般都由一个有源双口网络来形成一个等效的线性负阻抗。该网络 由线性集成电路或晶体管等元件组成，这样的网络称作负阻抗变换器。按有源网络输入电压电流与输出电压电流的关系，负阻抗变换器可分为电流 倒置型和电压倒置形两种(INIC 及 VNIC)，其示意图如图 7-1 所示。I1 U1 I226I1 U2 U1-K1U 1I2k I1U2 图 7-1 在理想情况下，负阻抗变换器的电压、电流关系为i3 U3 i 4 . . . . INIC 型U 2＝ U 1， I 2＝K I 1 （K 为电流增益） . . . . Z1 VNIC 型U 2＝-K1 U 1， I 2＝- I 1（K1 为电压增益） i6 i1 i5 2. 本实验用线性运算放大器组 成如图 7-2 所示的 INIC 电路， 在 Zi U 1 一定的电压、电流范围内可获得良好 的线性度。根据运放理论可知图 7-2U 1＝ U +＝ U?. . .－Z2i2U 2ZL＝U 2?.又I 5＝ I 6＝0，? ?..I 1＝ I 3， I 2＝－ I 4? ?....? U ?U U 3 Zi ? 1 , I 3 ? 1 , ? Z1 I1?U ?U 2 U 3 ? U 1 I4 ? 3 ? Z2 Z2? U2 ? Z 2 ? ? I 1 Z1 ZL ?∴?I 4Z2＝－ I 3Z1，－ I 2Z2＝－ I 1Z1，?....∴∴U2??U1I1Z Z ? Z i ? ? 1 ? Z L ? ? KZ L (令K ? 1 ) ? Z2 Z2 I1Z1 R1 当 Z1＝R1＝R2＝Z2＝1KΩ 时，K＝──＝──＝1 Z2 R2 (1) 若 ZL＝RL 时， Zi＝－KZL＝－RL 1 1 1 (2) 若 ZL＝ ── 时，Zi＝－KZL＝－ ── ＝jω L （令 L＝ ── ） jω C jω C ω 2C 1 1 (3) 若 ZL＝jω L 时，Zi＝－KZL＝－ jω L＝── （令 C＝ ── ） jω C ω 2L （2） （3）两项表明，负阻抗变换器可实现容性阻抗和感性阻抗的互换。三、实验设备27 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10名 直流稳压电源称型号与规格 0～30V数量 1 1备注低频信号发生器 交流毫伏表 双踪示波器 可变电阻箱 电容器 线性电感 电阻器 0～9999.9Ω 0.1μ F 100mH 200Ω ,1KΩ 0～600V直流数字电压表、毫安表 0～200V，0～200mA 各 1 1 1 1 1 1 自备 DGJ-05 DGJ-08 DGJ-08 DGJ-08 DGJ-08负阻抗变换器实验电路板 INIC四、实验内容与步骤 1. 测量负电阻的伏安特性，计算电流增益 K 及等值负阻。实验线路参见图 7-2。将实验挂箱上 IN1C 实验板右下部的二个插孔短接。U1 接直流可调稳压电 源，ZL 接 DGJ-05 挂箱上的电阻箱。RL= U1(V) 300Ω I1(mA) R-(KΩ ) RL= 600 Ω U1(V) I1(mA) R-(KΩ )(1) 取 RL＝300Ω (取自电阻箱)。测量不同 U1 时的 I1 值。U1 取 0.1～2.5V(非 线性部分应多测几点，下同。) (2) 令 RL＝600Ω ，重复上述的测量（U1 取 0.1～4.0V） 。(3) 计算：等效负阻和电流增益。(4) 绘制负阻的伏安特性曲线 U1＝f(I1) + 2. 阻抗变换及相位观察。低 见图 7-4。图中 b、c 即为 DGJ-08 挂 频 箱上 INIC 线路板左下部的两个插孔。接 信 线时，信号源的高端接 a，低（ “地” ） 号28源 端接 b，双踪示波器的“地” 端接 b， CH1、CH2 分别接 a，c。图中的 RS 为电流 取样电阻。因为电阻两端的电压波形与流 图 7-4 过电阻的电流波形同相，所以用示波器观察 RS 上的电压波形就反映了电流 i1 的相位。（1）调节低频信号使 U1≤3V，改变信号源频率 f＝500Hz～2000Hz，用双 踪示波器观察 u1 与 i1 的相位差，判断是否具有容抗特征。（2）用 0.1μ F 的电容 C 代替 L，重复（1）的观察，是否具抗特征。五、实验注意事项 本实验内容的接线较多，应仔细检查，特别是信号源与示波器的地端不可 接错。六、实验报告 1. 完成计算与绘制特性曲线。2. 总结对 INIC 的认识。3. 心得体会及其他。29
【大学电路实验报告】HUNANUNIVERSITY实 践 报 告科目院系专业学号姓名：电路分析基础 信息科学与工程学院 计算机科学与技术
肖倩2012 年 12 月 28 日 实验四 实验名称：网孔电流法与节点电压法实验原理：（1） 网孔电流法 回路电流在独立回路中是闭合的，对每个相关节点均流进一 次，流出一次，所以 KCL 自动满足。因此回路电流法是对独立回路 列写 KVL 方程。（2）节点电压法 选结点电压为未知量， KVL 自动满足， 则 就无需列写 KVL 方 程。各支路电流、 电压可视为结点电压的线性组合， 求出结点电压后， 便可方便地得到各支路电压、电流。实验目的?验证网孔法和节点法列方程 ?通过实验加强对电压、电流参考方向的掌握和运用能力。实验过程：: (1)用网孔电流法计算电流源 I2 两端的电压 U2 的理论值设中间网孔电流为 I 电路方向如上图，由网孔电流法得（3+56+4）I-3I2+4I2=-U1 解得：I=-0.26 所以：U2=（3-0.26）R3+U1=22.96 （2）利用 workbench 进行电路仿真，验证计算结果。 （3）用节点法计算电阻 R1 上流过的电流 I1 的理论值 有节点电压法得:(1/3+1/56)U1-U2/56=2A (1/56+1/4)U2-U1/56=3+12/4A 解得：U1=6，U2=24 则流过电阻 R1 的电流理论值：I=U1/R1=2A (4）验证计算结果。如图 实验五 实验名称：验证替代定理实验原理：对于给定的任意一个电路，若某一支路电压为 uk、电流为 ik，那 么这条支路就可以用一个电压等于 uk 的独立电压源，或者用一个电 流等于 ik 的 独立电流源，或用一 R=uk/ik 的电阻来替代，替代后电 路中全部电压和电流均保持原有值(解答唯一)。实验目的：掌握替代定理的应用实验过程：1、设计好电路，使用电压表、电流表测出 N1 网络的电压和电流N1 网络电压5.712V电流 888.2uA流过 R5 的电流857.5uA2、分别用电压源、电流源替代 N1 网络 流过Ｒ5 的电流 R2=1k ohm 原电路 857.5uA流过Ｒ5 的电流 R2=2k ohm 770.9uA流过Ｒ5 的电流 R2=3k ohm 724.3uA替换成电压源 误差 替换成电流源857.6uA 0.012 817.0uA771.0uA 0.012 719.2uA724.2uA 0,014 719.2uA 误差4.76.77.0R=3k ohm 在误差允许的范围内，基本验证替代定理成立实验六 实验名称：验证运算放大器的负阻抗实验原理：负阻抗变换器是用一块运算放大器构成的电流反向型负阻抗变 换器。 运算放大器输出端电压:u0 ? u1 ? i3 R0 ? u 2 ? i4 R0根据理想运算放大器“虚短”特性， 可得 u p ? u n ，即 u1 ? u 2 根据“虚断”特性， 可得， i1 ? i3 ， i2 ? i4 。带入上式可得， i1 ? i2 。根据负载 Z1 上的端电压和电流的参考方 向， 有Z in1 ?I2 ? ? U2 U U Z1 ， 因此从输入端 U1 看入的输入阻抗 Z in ? 1 ? 2 ? ?Z1 ， I1 I2U1 U 2 1 ? ? ? Z L ， K1 ? R2 I 1 K1 I 2 K1 R1实验目的：加强对运算放大器的理解 更明确的掌握理想运算放大器的“虚短”,“虚断”特性实验过程(1)通过实验原理推导出来的理论计算值为 Zin =8/10*5ohm=4ohm (2)根据图所示，利用软件进行仿真 万用表测出阻抗为4ohm 测量值的误差在范围之内，所以负阻抗为4ohm 所以结论正确本次实验的实验体会① 实验中可能由于电流源的一些参数问题没有处理好，导致替换成 电流源后的误差比较大。又感觉和元件的接地情况有关系，由于条件 的限制未能深入研究，但是基本上还是验证了定理的正确性。② 刚开始很多电路参数不知道在哪设置，慢慢尝试就熟练了。其实 还可以在电路元件附近加一些标注。 ③ 万能表可以测量电阻、电压、电流。④ 利用运算放大器的“虚短”“虚断”特性可进行推广应用 、
【大学电路实验报告】大学物理实验报告答案大全（实验数据及思考题答案全包括） 大学物理实验报告答案大全（实验数据及思考题答案全包括）伏安法测电阻实验目的 (1) 利用伏安法测电阻。(2) 验证欧姆定律。(3) 学会间接测量量不确定度的计算；进一步掌握有效数字的概念。实验方法原理 根据欧姆定律， R=U I，如测得 U 和 I 则可计算出 R。值得注意的是，本实验待测电阻有两只，一个阻值相对较大，一个较小，因此测量时必须采用安培表内接和外接两个方式，以减小测量误差。实验装置 待测电阻两只，0～5mA 电流表 1 只，0－5V 电压表 1 只，0～50mA 电流表 1 只，0～10V 电压表一 只，滑线变阻器 1 只，DF1730SB3A 稳压源 1 台。实验步骤 本实验为简单设计性实验，实验线路、数据记录表格和具体实验步骤应由学生自行设计。必要时，可提示学 生参照第 2 章中的第 2.4 一节的有关内容。分压电路是必须要使用的，并作具体提示。(1) 根据相应的电路图对电阻进行测量，记录 U 值和 I 值。对每一个电阻测量 3 次。(2) 计算各次测量结果。如多次测量值相差不大，可取其平均值作为测量结果。(3) 如果同一电阻多次测量结果相差很大，应分析原因并重新测量。数据处理 测量次数 U1 /V I1 /mA 1 5.4 2.00 .08 /mA /? 38.0 54.7 2 6.9 2.60 .22 42.0 52.9 3 8.5 3.20 .50 47.0 53.2 ；R1 / ? 测量次数 U2 /V I2 R2(1) 由 ?U (2) 由 ?I= U max × 1.5% ，得到 ?U 1 = 0.15V , ?U 2 = 0.075V= I max × 1.5% ，得到 ?I1 = 0.075mA, ?I 2 = 0.75mA ； =R ( ?U 2 ?I 2 ) +( ) 3V 3I，求得 u R 1(3) 再由 u R= 9 × 101 ?, u R 2 = 1? ；(4) 结果表示 R1= (2.92 ± 0.09) × 10 3 ?, R2 = (44 ± 1)?光栅衍射实验目的 (1) 了解分光计的原理和构造。(2) 学会分光计的调节和使用方法。(3) 观测汞灯在可见光范围内几条光谱线的波长 实验方法原理 若以单色平行光垂直照射在光栅面上，按照光栅衍射理论，衍射光谱中明条纹的位置由下式决定=dsin ψk =±kλ(a + b) sin ψk如果人射光不是单色，则由上式可以看出，光的波长不同，其衍射角也各不相同，于是复色光将被分解，而在中央 k =0、 ψ =0 处，各色光仍重叠在一起，形成中央明条纹。在中央明条纹两侧对称地分布着 k=1，2，3，…级光谱，各级光谱 线都按波长大小的顺序依次排列成一组彩色谱线，这样就把复色光分解为单色光。如果已知光栅常数， 用分光计测出 k 级光谱中某一明条纹的衍射角ψ，即可算出该明条纹所对应的单色光的波长λ。实验步骤 (1) 调整分光计的工作状态，使其满足测量 条件。(2) 利用光栅衍射测量汞灯在可见光范围内几条谱线的波长。① 由 于衍 射光 谱在 中央 明条 纹两 侧对称地分布，为了提高测量的准确度，测量第k级光谱时，应测出+k级和-k 级光谱线的位置，两位置的差值之半即为实验时k取1 。② 为了减少分光计刻度盘的偏心误差， 测量每条光谱线时， 刻度盘上的两个游标都要读数， 然后取其平均值(角 游标的读数方法与游标卡尺的读数方法基本一致)。③ 为了使十字丝对准光谱线，可以使用望远镜微调螺钉12来对准。④ 测量时，可将望远镜置最右端，从-l 级到+1 级依次测量，以免漏测数据。数据处理 谱线 游标 左1级 (k=-1) 右1级 (k=+1) φ λ／nm λ0／nm E黄l(明) 左 右 黄2(明) 左 右 绿(明) 紫(明) 左 右 左 右102°45′ 62°13′ 282°48′ 242°18′ 102°40′ 62°20′ 282°42′ 242°24′ 101°31′ 63°29′ 281°34′ 243°30′ 97°35′ 67°23′ 277°37′ 247°28′20.258° 577.1 20.158° 574.4 19.025° 543.3 15.092° 433..9 546.1 435.80.33％ 0.45％ 0.51％ 0.44％ (1) 与 公 认 值 比 较 计算出各条谱线的相对误 差λ ?λx E= 0 λ0其中λ0 为公认值。(2) 计算出紫色谱线波长的不确定度? ? ((a + b) sin ? ) ? u(λ) = ? u (? )? = (a + b) | cos ? | u (? ) ?? ? ? 1 π = =0.467 U =2×u(λ) =0.9 × cos 15.092? × 600 60 × 180最后结果为1. 请说明理由。答：由(a+b)sinφ=kλ ∵φ最大为 90? 又∵a+b=1/500mm=2*10 m， ∴k=2*10 /589.0*10 =3.4 2.-6 -9 -62nmλ=(433.9±0.9) nm当用钠光(波长λ=589.0nm)垂直入射到 1mm 内有 500 条刻痕的平面透射光栅上时，试问最多能看到第几级光谱?并 得 k={(a+b)/λ}sinφ 所以 sinφ=1 λ=589.0nm=589.0*10 m 最多只能看到三级光谱。-9当狭缝太宽、太窄时将会出现什么现象?为什么? 答：狭缝太宽，则分辨本领将下降，如两条黄色光谱线分不开。狭缝太窄，透光太少，光线太弱，视场太暗不利于测量。3. 为什么采用左右两个游标读数?左右游标在安装位置上有何要求? 答：采用左右游标读数是为了消除偏心差，安装时左右应差 180?。 光电效应实验目的 (1) 观察光电效现象,测定光电管的伏安特性曲线和光照度与光电流关系曲线;测定截止电压,并通过现象了解其物 理意义。(2) 练习电路的连接方法及仪器的使用; 学习用图像总结物理律。实验方法原理 (1) 光子打到阴极上,若电子获得的能量大于逸出功时则会逸出，在电场力的作用下向 阳极运动而形成正向 电流。在没达到饱和前，光电流与电压成线性关系,接近饱和时呈非线性关系,饱和后电流不再增加。2 2 (2) 电光源发光后,其照度随距光源的距离的平方成(r )反比即光电管得到的光子数与 r 成反比,因此打出的电子 2 2 -2 数也与 r 成反比,形成的饱和光电流也与 r 成反比,即 I ∝r 。(3) 若给光电管接反向电压 u 反 ，在 eU 反 & mvmax / 2=eUS 时(vmax 为具有最大速度的电子的速度) 仍会有电子移动 到阳极而形成光电流， 当继续增大电压 U 反， 由于电场力做负功使电子减速， 当使其到达阳极前速度刚好为零时 U 反 =US， 此时所观察到的光电流为零，由此可测得此光电管在当前光源下的截止电压 US。实验步骤 (1) 按讲义中的电路原理图连接好实物电路图； (2) 测光电管的伏安特性曲线① 先使正向电压加至30伏以上，同时使光电流达最大（不超量程）， ② 将电压从0开始按要求依次加大做好记录； (3) 测照度与光电流的关系① 先使光电管距光源20cm处，适当选择光源亮度使光电流达最大(不超量程)； ② 逐渐远离光源按要求做好记录； 实验步骤 (4) 测光电管的截止电压① 将双向开关换向； ② 使光电管距光源20cm处，将电压调至“0”， 适当选择光源亮度使光电流达最大（不超量程），记录此时的光 电流I0，然后加反向电压使光电流刚好为“0”，记下电压值US； ③ 使光电管远离光源（光源亮度不变）重复上述步骤作好记录。数据处理 (1) 伏安特性曲线 U /V I /mA -0.6 4 0 0 2.96 1.0 5.68 2.0 10.3 4 4.0 16.8 5 6.0 18.7 8 40.0 0.000 6 2.88 8.0 19.9 0 50.0 0.000 4 1.51 10.0 19.9 2 60.0 0.000 3 0.87 20.0 19.9 4 30.0 19.9 5 40.0 19.9 7 80.0 0.000 15 0.32(2) 照度与光电流的关系 L /cm 1/L220.0 0.002 5 19. 10 5 025.0 0.001 6 12..001 1 6..000 8 4..000 2 0.53I /?A-0伏安特性曲线照度与光电流曲线 (3) 零电压下的光电流及截止电压与照度的关系 L /cm I0 /?A US /V20.0 1.96 0..85 0..06 0..85 0..64 0..61 0..58 0..55 0.63 答：临界截止1. 临界截止电压与照度有什么关系?从实验中所得的结论是否同理论一致?如何解 释光的波粒二象性? 电压与照度无关，实验结果与理论相符。光具有干涉、衍射的特性，说明光具有拨动性。从光电效应现象上分析，光又具有粒子性，由爱因斯坦方程来描 述：hν=(1/2)mv max+A。2. 可否由 Us′?ν曲线求出阴极材料的逸出功?答：可以。由爱因斯坦方程 hυ=e|us|+hυo 可求出斜率Δus/Δυ=h/e 和普朗克常数，还可以求出截距（h/e）υo，再由截距求出光电管阴极材料的红限 υo ，从而求出逸出功 A=hυo。2光的干涉―牛顿环实验目的 (1) 观察等厚干涉现象及其特点。(2) 学会用干涉法测量透镜的曲率半径与微小厚度。实验方法原理 利用透明薄膜(空气层)上下表面对人射光的依次反射，人射光的振幅将分成振幅不同且有一定光程差的两部分， 这是一种获得相干光的重要途径。由于两束反射光在相遇时的光程差取决于产生反射光的薄膜厚度，同一条干涉条纹所 对应的薄膜厚度相同，这就是等厚干涉。将一块曲率半径 R 较大的平凸透镜的凸面置于光学平板玻璃上，在透镜的凸 面和平板玻璃的上表面间就形成一层空气薄膜，其厚度从中心接触点到边缘逐渐增加。当平行的单色光垂直入射时， 入射光将在此薄膜上下两表面依次反射，产生具有一定光程差的两束相干光。因此形成以接触点为中心的一系列明暗交2 2 替的同心圆环――牛顿环。透镜的曲率半径为R = D m ? D n = 4( m ? n )λ实验步骤y 4( m ? n )λ(1) 转动读数显微镜的测微鼓轮，熟悉其读数方法；调整目镜，使十字叉丝清晰，并使其水平线与主尺平行(判断的 方法是：转动读数显微镜的测微鼓轮，观察目镜中的十字叉丝竖线与牛顿环相切的切点连线是否始终与移动方向平行)。(2) 为了避免测微鼓轮的网程(空转)误差， 在整个测量过程中， 鼓轮只能向一个方向旋转。应尽量使叉丝的竖线对准暗 干涉条纹中央时才读数。(3) 应尽量使叉丝的竖线对准暗干涉条纹中央时才读数。(4) 测量时，隔一个暗环记录一次数据。(5) 由于计算 R 时只需要知道环数差 m-n，因此以哪一个环作为第一环可以任选，但对任一暗环其直径必须是对 应的两切点坐标之差。数据处理 环的级数 环的位置 ／mm 环的直径 ／mm 环的级数 环的位置 ／mm 环的直径／mm m 右 左 Dm n 右 左 Dn 24 21.391 28.449 7.058 14 22.237 27.632 5.395 20.709 20.635 0.12 22 21.552 28.320 6.768 12 22.435 27.451 5.016 20.646 20 21.708 28.163 6.455 10 22.662 27.254 4.592 20.581 875.4 0.6％ 1 8 21.862 27.970 6.108 8 22.881 26.965 4.084 20.629 16 22.041 27.811 5.770 6 23.162 26.723 3.561 20.612 u ( R) =cR? u ( y ) ? ? u ( m) ? ? u ( n ) ? ? ? ? y ? +?m?n? +?m?n? ? ? ? ? ? ?222= ? 0.12 ? + 8.9 × 10?8 =0.6％ ? ? ? 20.635 ?2uc ( R ) = R ×uc ( R ) =5.25mm；U R= 2× uc ( R ) = 11 mmR = ( R ± U ) =(875±11)mm1. 透射光牛顿环是如何形成的?如何观察?画出光路示意图。答：光由牛顿环装置下方射入，在 空气层上下两表面对入射光的依次反射，形成干涉条纹，由上向下观察。2. 在牛顿环实验中，假如平玻璃板上有微小凸起，则凸起处空气薄膜厚度减小，导致等厚干涉条纹 发生畸变。试问这时的牛顿环(暗)将局部内凹还是局部外凸?为什么? 答：将局部外凸，因为同一条纹对应的薄膜厚度相同。3. 用白光照射时能否看到牛顿环和劈 尖干涉条纹?此时的条纹有何特征? 答：用白光照射能看到干涉条纹，特征是：彩色的条纹，但条纹数有限。双棱镜干涉实验目的 (1) 观察双棱镜干涉现象,测量钠光的波长。(2) 学习和巩固光路的同轴调整。实验方法原理 双棱镜干涉实验与双缝实验、双面镜实验等一样，都为光的波动学说的建立起过决定性作用，同时也是测量光波 波长的一种简单的实验方法。双棱镜干涉是光的分波阵面干涉现象，由 S 发出的单色光经双棱镜折射后分成两列，相当 于从两个虚光源 S1 和 S2 射出的两束相干光。这两束光在重叠区域内产生干涉，在该区域内放置的测微目镜中可以观察 到干涉条纹。根据光的干涉理论能够得出相邻两明（暗）条纹间的距离为 ?x 个虚光源的距离，用共轭法来测，即 d 微 目 镜 的 距 离=d d λ ，即可有 λ = ?x 其中 d 为两 D D微 目 镜 测 量 。= d 1d 2 ； ?x；D 为虚光源到接收屏之间的距离，在该实验中我们测的是狭缝到测 很 小 ， 由 测实验步骤 (1) 仪器调节 ① 粗调 将缝的位置放好，调至坚直，根据缝的位置来调节其他元件的左右和高低位置，使各元件中心大致等高。② 细调 根据透镜成像规律用共轭法进行调节。使得狭缝到测微目镜的距离大于透镜的四倍焦距，这样通过移动透镜能够在 测微目镜处找到两次成像。首先将双棱镜拿掉，此时狭缝为物，将放大像缩小像中心调至等高，然后使测微目镜能够接 收到两次成像，最后放入双棱镜，调双棱镜的左右位置，使得两虚光源成像亮度相同，则细调完成。各元件中心基本达 到同轴。(2) 观察调节干涉条纹 调出清晰的干涉条纹。视场不可太亮，缝不可太宽，同时双棱镜棱脊与狭缝应严格平行。取下透镜，为方便调节可 先将测微目镜移至近处，待调出清晰的干涉条纹后再将测微目镜移到满足大于透镜四倍焦距的位置。(3) 随着 D 的增加观察干涉条纹的变化规律。(4) 测量 ① 测量条纹间距 ?x ② 用共轭法测量两虚光源 S1 和 S2 的距离 d ③ 测量狭缝到测微目镜叉丝的距离 D 数据处理 测 ?x 数据记录 次数 1 2 3 4 5 6 条纹位置 起始位置 a 8.095 3.554 8.030 3.550 8.184 3.593 终了位置 a′ 3.575 8.035 3.573 8.100 3.680 8.080 测 d 数据记录 次数 1 2 3 4 5 6 放大像间距 d1 a1 7.560 5.771 7.538 5.755 7.520 5.735 a1′ 5.774 7.561 5.766 7.549 5.753 7.515 |a1-a1′| 1.786 1.790 1.772 1.794 1.767 1.780 a2 7.357 6.933 7.381 6.910 7.355 6.951 10 10 10 10 10 10 4.520 4.481 4.457 4.550 4.504 4.487 mm 缩小像间距 d2 a2′ 6.965 7.360 6.968 7.330 6.940 7.360 |a2-a2′| 0.410 0.428 0.413 0.420 0.415 0.409 被测条纹数 mm |a-a′|?x0.1 0.0 0.7?x = 0.44998mmd 1 = 1.7915mm； d 2 = 0.4158mm测 D 数据记录 狭缝位置 b 1 测微目镜差丝位置 b′ 660 mm D=|b-b′| 659(1)?x 的不确定度u A (?x ) = 0.001329mm； u B (?x ) =2 2?仪 3= 0.005770mm；u (?x ) = u A ( x ) + u B ( x ) = 0.005921mm。(2) 求 d1 与 d2 的不确定度u A (d1 ) = 0.004288mm； u A (d 2 ) = 0.002915mm； u B (d1 ) = 0.007mm； u B (d 2 ) = 0.005mm； u B (d ) =2 2?仪 3= 0.005770mm；u (d1 ) = u A ( d1 ) + u B ( d1 ) + u B (d ) = 0.01003mm； u (d 2 ) = u A ( d 2 ) + u B (d 2 ) + u B (d ) = 0.00817mm。(3) 求 D 的不确定度2 2u (D ) = 1mm。(4) 波长的合成相对不确定度uc ( λ ) ? u (?x ) ? ? u(d ) ? ? u(D ) ? ?4 = ? ? +? ? +? ? = 4.128 × 10 mm； λ ? ?x ? ? d ? ? D ?1 ? u (d1 ) ? 1 ? u (d 2 ) ? ? u (d ) ? ?5 其中 ? ? = ? ? d ? + 4 ? d ? = 1.374 × 10 mm。? ? ? 4? 1 ? ? d ? ? 2 ?(5) 测量结果2 2 由λd ?x 求得 λ = 5.87731× 10 -4 mm。D uc (λ ) = 2.427 × 10 ?7 mm；包含因子 k = 2 时， λ 的扩展不确定度 U = 2uc (λ ) 结果表达式为=测量前仪器调节应达到什么要求?怎样才能调节出清晰的干涉条纹?λ = λ + U = (5.877 ± 0.005) × 10 ?4 mm。1. 2. 宽度。2. 本实验如何测得两虚光源的距离 d?还有其他办法吗? 答：d=(d1*d2) 或利用波长λ已知的激光作光源，则 d=(D/Δx)λ 3. 狭缝与测微目镜的距离及与双棱镜的距离改变时，条纹的间距和 数量有何变化? 答：狭缝和测微目镜的距离越近，条纹的间距越窄，数量不变，狭缝 和双棱镜的距离越近，条纹间距越宽，数量越小。4 . 在同一图内画出相距为 d 虚光源的 S1 和 S2 所成的像 d1 和 d2 的光路图。1/2答：共轴，狭逢和棱背平行与测微目镜共轴，并适当调节狭逢的测薄透镜的焦距实验目的 (1) (2) (3) (4) 掌握测薄透镜焦距的几种方法； 掌握简单光路的分析和调整的方法； 了解透镜成像原理，掌握透镜成像规律； 进一步学习不确定度的计算方法。实验方法原理 (1) 自准法 当光(物)点在凸透镜的焦平面上时，光点发出的光线经过透镜变成平行光束，再经过在透镜另一侧的平面镜反射后又汇聚在原焦平面上且与发光点(物点)对称。(2) 物距像距法 测出物距(u)与相距(v)代入公式：1/u +1/v=1/f 可求 f (3) 共轭法 保持物与屏的距离(L)不变,移动透镜，移动的距离为(e)，其中一次成放大像另一次成缩小像,放大像1/u + 1/v=1/ 2 2 f ,缩小像1/(u+e)+1/(v-e)=1/ f ,由于 u+v=L ，所以f =(L -e )/4L 。(4) 凹透镜焦距的测量 利用光路可逆原理，将凸透镜所成的实像作为凹透镜的物，即可测出凹透镜成实像的物距和像距，代入公式1/u + 1/v=1/f 可求出焦距 f。实验步骤 本实验为简单设计性实验，具体实验步骤由学生自行确定，必要时课建议学生按照实验原理及方法中的顺序作试 验。要求学生自行设计的能直接反映出测量结果的数据记录表格。数据处理 (1) 自准法，物距像距法，则凹透镜焦距三个试验将所测数据及计算结果填写在自行设计的表格中。(2) 对共轭法的测量数据及处理实例 测量数据记录表 O1 O1 左 52.4 3 53.5 0 51.6 7 52.7 0 51.3 0 52.3 4 O1 右 52.9 0 52.7 0 52.8 9 52.9 0 52.8 0 52.8 06O2 O1 52.6 7 53.1 0 52.2 8 52.8 0 52.0 5 52.5 7 O2 左 98.0 0 97.9 8 99.0 0 98.8 0 98.6 0 98.3 4 O2 右 99.0 0 99.2 0 99.5 0 99.2 1 98.9 0 99.1 0 O2 98.5 0 98.5 9 99.2 5 99.0 1 98.7 5 98.7 2e=o2-o1 45.83f=(L -e )/4 L 19.9.19.6 946.19.① 不确定度的计算过程:∑ (euA(e)= u(e)=1i? e)26(6 ? 1)= 0.047 cm0.31 cm2uB (e ) =0.30 cm2 2 u A (e ) + uB (e ) =u(L) = 0.30 cm2所以2 ? L2 + e 2 ? 2 u( f ) ? 2e ? 2 = ? 2 u (L ) + ? 2 u (e ) = 0.368 × 10- 2 2? (L ? e2 )L ? f ?L ? e ? ? ?-2u( f )=0.368×10 ×19.683cm=0.072cm ② 最后表达式:f = (19.7±0.1) cmU =2u( f )=0.145cm=0.1cm1. 你认为三种测量凸透镜焦距的方法，哪种最好?为什么? 答：共轭法最好，因为这个方法把焦距的测量归结为对可以精确测定的量 L 和 e 的测量，避免了在测量 u 和 v 时，由于 估计透镜光心位置不准确所带来的误差。2. 由f = L2 ? e 2 4L 推导出共轭法测 f 的标准相对合成不确定度传递公式。根据实际结果，试说明 uB(L)、uB(e)、uA(e)哪个量对最后结果影响最大?为什么?由此你可否得到一些对实验具有指导性意义的结论? 大，因为 L 为单次测量量。对 O1、O2 的测量时，要采用左右逼近法读数。答：uA(L)对最后结果影响最3. 测量凹透镜焦距 f 和实验室给出的 f0，比较后计算出的 E 值（相对误差）一般比较大，试分析 E 大的原因? 答：E 较大的原因可能是因为放入凹透镜后所成像的清晰度很难确定，即像的聚焦情况不好，从而导致很难测出清 晰成像的位置。4. 在测量凸透镜的焦距时，可以利用测得的多组 u、v 值，然后以 u+v 作纵轴，以 u?v 作横轴，画出实验曲线。根据 式(3-15-1)事先推断一下实验曲线将属于什么类型，怎样根据这条曲线求出透镜的焦距 f?f =答：曲线是直线，可根据直线的斜率求出 f，f=1/k，因为 1/f=1/u+1/v，即 5. 测量凸透镜的焦距时，可以测得多组 u、v 值，以 v/u(即像的放大率)作纵轴，以 v 作横轴，画出实验曲线。试问这 条实验曲线具有什么形状?怎样由这条曲线求出透镜的焦距 f ? 答：曲线是直线，在横轴上的截距就是 f。uυ u + υ ，故可有 f=1/k。 激光全息照相实验目的 (1) (2) (3) (4) 了解全息照相的原理及特点。掌握漫反射物体的全息照相方法，制作漫反射的三维全息图。掌握反射全息的照相方法，学会制作物体的白光再现反射全息图。进一步熟悉光路的调整方法，学习暗室技术。实验方法原理 (1) 概述 全息照相是利用光涉的干涉和衍射原理，将物光波以干涉条纹的形式记录下来，然后在一定条件下，利用衍射再现 原物体的立体图像。可见，全息照相必须分两步进行：①物体全息图的记录过程；②立体物像的再现过程。(2) 全息照相与普通照相的主要区别 ①全息照相能够把物光波的全部信息记录下来，而普通照相只能记录物光波的强度。②全息照片上每一部分都包含了被摄物体上每一点的光波信息，所以它具有可分割性，即全息照片的每一部分都能 再现出物体的完整的图像。③在同一张全息底片上，可以采用不同的角度多次拍摄不同的物体，再现时，在不同的衍射方向上能够互不干扰地 观察到每个物体的立体图像。(3) 全息照相技术的发展 全息照相技术发展到现在已有四代。本实验将用激光作光源完成物体的第二代全息图―漫反射全息图和第三代全息 图―反射全息图的拍摄和再现。He-N e He-N e M2 O L2L.K S O HL.K L实验步骤θθL1M1M 首先要熟悉本实验所用仪器和光学元件。打开激光器电源，点亮 He-Ne 激光器，调整其工作电流，使其输出最强的 H 激光，然后按下述内容和步骤开始进行实验。(1) 漫反射全息图的拍摄 ① 按漫反射全息光路图摆放好各元件的位置，整个光路大概占实验台面的三分之二左右。②各光束都应与台面平 行，通过调平面镜的俯仰角来调节。且光点都要打到各元件的中心部位。③两束光的光程差约为 20cm,光程都是由分束 镜开始算起,沿着光束前进的方向量至全息底片为止。④物光与参考光夹角为 30°～50°。⑤参考光与物光的光强比为 3:1～8:1（通过调整扩束镜的位置来实现） 。⑥曝光时间为 6S。⑦上底片及曝光拍照（底片上好后要静止 1～2min） 药 ， 膜面要正对物体放。(2) 白光再现反射全息图 ① 按反射全息光路摆放好各元件的位置，先不放入扩束镜 L，各光事与台面平行。② 调整硬币，使之与干板（屏） 平行，使激光束照在硬币的中心。③ 放入扩束镜，使光均匀照射且光强适中，确定曝光时间为 3s。④ 曝光，硬币与 干板间距为 1cm。(3) 底片处理 ① 显影。②显影后冲洗 1min，停显 30s 左右，定影 3～5min，定影后可打开白炽灯，用水冲洗干板 5～10min，再 用吹风机吹干（吹时不可太近且不可正对着吹，以免药膜收缩） 。(4) 再现观察 ① 漫反射全息图的再现。② 白光再现反射全息图的观察。数据处理本实验无数据处理内容 1. 全息照像有哪些重要特点? 答：全息照相是利用光波的干涉和衍射原理，将物体“发出”的特定波前（同时包括振幅和位相）以干涉条纹的形式记 录下来，然后在一定条件下，利用衍射再现原物体的立体像。全息照相必须分两步进行：（1）物体全息图的记录过程； （2）立体物像的再现过程。2. 全息底片和普通照像底片有什么区别? 答：（1）全息照相能够把物光波的全部信息（即振幅和相位）全部记录下来，而普通照相只能记录物光波的强度（既 振幅），因此，全息照片能再现出与原物体完全相同的立体图象。（2）由于全息照片上的每部分都包含了被摄物体上 每一点的光波信息，所以，它具有可分割性，即全息照片的每一部分都可以再现出原物体的立体图象。（ 3）在同一张 全息底片上，可以采用不同的角度多次拍摄不同的物体，再现时，在不同的衍射方向上能够互不干扰地观察到每个物体 的立体图象。 3. 为什么安装底片后要静止一时间，才能进行曝光? 答：为了减少震动，提高拍摄质量，减震是全息照相的一项重要措施，要保证照相质量，光路中各元器件的相对位移量 要限制在&λ/2 范围内。5. 普通照像在冲洗底片时是在红光下进行的，全息照像冲洗底片时为什么必须在绿光甚至全黑下进行? 答：因为全息干板涂有对红光敏感的感光材料，所以冲洗底片时必须在绿光甚至全黑下进行。用惠斯通电桥测电阻实验目的 (1) 掌握用惠斯通电桥测电阻的原理 (2) 正确应用复射式光点检流计 (3) 学会用QJ19型箱式电桥测电阻 实验方法原理 应用自组电桥和箱式电桥两种方法来测未知电阻 Rx。其原理如图示，其中 R1、R2、R3 是三个已知电阻与未知电阻 Rx 构成四个臂，调节 Ucd =0 时电桥平衡。即 I1R1=I2R2, I1Rx=I2R3 实验步骤 (1) 自组电桥① 按图 3-9-1 连接电路,根据被测阻值范围恰当选择比例臂(在电阻箱上), 判断平衡指示仪用指针式检流计。② 调整测定臂 R3 使其平衡,记下各臂阻值.逐一测得 RX1、RX2、RX 串，RX 并。(2) 箱式电桥① (按图 3-9-3 或箱式电桥仪器铭牌右上角的线路图接线，平衡指示仪用复射式光点检流计。②参照书 P95 页表格选取 R1、R2 两臂和电源电压，参照自组桥测试结果选取 R3 的初始值。③ 对每个被测电阻通过不同的灵敏度分别进行粗细调平衡，并记录相应阻值。数据处理 自组点桥数据 RX1 2R3 ， 当∴ Rx =R1 R3 。R2RX串RX并箱式电桥数据 RX1RX2RXX串R并RX 1 0 1 04.21 1 042.1R1/Ω1 500 000 1 500
000 5 069.0 5 069.01 1 1 042.8 1 042.8 由△R=R2/ΩR 1/R2 R /Ω 3 RX/Ω1 0 1 46.60 1 466.0 01 0 3 58.51 3 585.11 5 06.42 5 064.21 3 475.2 592.0 R 1 3 /Ω 475.2 592.0 X 数据处理：3/ΩR(1) 自组电桥(a =0.1 级) 得：U1=0.95×3 Ra/100而U0.95=0.95△R3 ×÷100=2ΩU2=0.95× 3 ×.1/100=6Ω U3=0.95× 3 ×.1/100=8Ω U4=0.95× 3 ×.1/100=2Ω测量结果：R1=(1475±2) Ω R2=(3592±6) Ω R3=(5069±8) Ω R4=(1043±2) Ω(2) 箱式电桥（a = 0.05 级）由△R=±a/100%(kR3+RN/10),又 U0.95=0.95△R得：U=0.95×0.05/100×(10R3+1000/10) ∴U1=0.95×0.05/100×(10×146.60+100)=0.7Ω U2=0.95×0.05/100×(10×358.51+100)=2Ω U3=0.95×0.05/100×(10×506.42+100)=2Ω U4=0.95×0.05/100×(10×104.21+100)=0.5Ω 测量结果R1=(.7)Ω R2=(3585±2)Ω R3=(5064±2)Ω R4=(.5)Ω 思考题 (1) 电桥一般有两个比例臂 R1、 2， R 一个测定臂 R3 和另一个待测电阻 RX 组成。电桥的平衡条件是RX= R1/R2） （R。3(2) 不能平衡，因为桥臂两端 C 和 D 两点电位不会相等。(3) ①不会，因为被测阻值仅仅依赖于 R1、R2、R3 三个阻值。② 会，因为要由检流计判断是否平衡。③ 不会，因为检流计分度值不影响电桥误差。④ 会，因为电压太低会降低电桥的灵敏度，从而增大误差。⑤ 会，因为除了 R1、R2、R3 三个电阻外，还有导线电阻。(4) 由被测阻值大约为1.2kΩ，应考虑电源电压及倍率。电源电压选择6V，倍率R1/R2=1， 因为当电桥的四个臂接近时电桥有较高的灵敏度。1.电桥由哪几部分组成? 电桥的平衡条件是什么? 答：由电源、开关、检流计桥臂电阻组成。平衡条件是 Rx=(R1/R2)R3 2.若待测电阻 Rx 的一 个头没接(或断头)，电桥是否能调平衡?为什么?答：不能，Rx 没接（或断头） ，电路将变为右图 所示，A、C 及 C、D 间总有电流，所以电桥不能调平。3.下列因素是否会使电桥误差增大?为什么?(1) 电源电压不太稳定； 由于电桥调 平以后与电源电压无关，则电源电压不太稳定基本不会使电桥误差增大。(2) 检 流计没有调好零点；若检流计没有调好零点，当其指针指零时检流计中电流不为 零，即电桥没有达到平衡正态，此时的测量读数中将会含有较大误差甚至会出现 错误读数； (3) 检流计分度值大 ；检流计分度值大时会使电桥误差增大，因电桥的灵敏度 与分度值成反比； (4) 电源电压太低；电源电压太低会使电桥误差增大，因电桥的灵敏度与电源电 压成正比； (5) 导线电阻不能完全忽略； 对高电阻不会， 当被测电阻的阻值很高时导线电阻可以忽略。为了能更好地测准电阻 ， 4. 在自组电桥时，假如要测一个约 1.2kΩ的电阻，应该考虑哪些因素?这些因素如何选取? 答：应考虑电源电压，比例 臂的电阻值，检流计的分度值。电源电压取 6V，R1，R2 取 1000Ω，检流计取 1.5 级?A 表。液体粘滞系数的测定实验目的 (1) 观察液体的内摩擦现象,了解小球在液体中下落的运动规律。(2) 用多管落球法测定液体粘滞系数。(3) 掌握读数显微镜及停表的使用方法。(4) 学习用外延扩展法获得理想条件的方法。(5) 用作图法及最小二乘法处理数据。实验方法原理 液体流动时,各层之间有相对运动,任意两层间产生等值反向的作用力, 称其为内摩擦力或粘滞力 f , f 的方向沿液 层接触面,其大小与接触面积 S 及速度梯度成正比,即f = η S dv dx当密度为ρ的小球缓慢下落时，根据斯托克斯定律可知,小球受到的摩擦阻力为 f = 3πηvd 小球匀速下落时, 小球所受的重力ρvg,浮力ρovg,及摩擦阻力 f 平衡，有V ( ρ ? ρ o ) g = 3πη vo d1 3 πd (ρ ? ρ o )g = 3πη v o d 6 η=( ρ ? ρ o )gd 2 18vo vo = L t大量的实验数据分析表明 t 与 d/D 成线性关系。以 t 为纵轴，d/D 为横轴的实验图线为一直线，直线在 t 轴上的截 距为 to，此时为无限广延的液体小球下所需要的时间，故 实验图线为直线，因此有 实验步骤 (1) (2) (3) (4) 数据处理 量筒直径 D /mm 时间 t /s 用读数显微镜测钢珠的直径。用卡尺量量筒的内径。向量筒内投入钢球，并测出钢球通过上下两划痕之间距离所需要的时间。记录室温。t = to + ax可用最小二乘法确定 a 和 t0 的值。序号小球直径 /mmd 室温 T × 10 ?2 D /度1.308 1 1.309 1.295 1.301 2 1.301 1.300 1.300 3 1.303 1.303 1.303 4 1.304 1.298 1.310 5 1.304 1.301 1.308 6 1.306 1.298 用最小二乘法计算 to 1.304 14.26 26.34 9.14 1.305 18.96 26.28 6.88 1.302 23.42 25.96 5.56 1.302 31.18 25.72 4.18 17.8 1.301 40.10 25.63 3.24 1.304 50.14 25.41 2.61t = 26.01 x = 0.0527xt = 1.37 x 2 = 0.7 × 26.01 ? 1.37 = ?2.29 0.0527 2 ? 0.000328 t o = 25.89 ? (?2.29) × 0.0527 = 26.01s L vo = = 4.61mm s toa=( ρ ? ρ ) gd 2 η= = 1.37 × 10 ?3 kg / m ? s 18vo1. 用误差理论分析本实验产生误差（测量不确定度）的主要原因。怎样减小它的测量误差? 答：主要有小球半径测量不确定度 u(d)、小球下落距离测量不确定度 u(L)和小球下落时间测量不确定度 u(t)等。① u(d)有两种原因：①是小球直径不均匀,因此应求平均半径；②是仪器误差。② u(L)有两种原因：①用钢板尺测 L 所带 来的误差；②按计数器时，因小球刚好没有对齐标示线而产生的误差。③ u(t)按计数器时所产生的误差。分析结果可见，小球直径的误差对测量结果影响最大，所以小球不能太小，其次量筒应适当加长，以增加落球时间， 从 而减少时间测量的误差。2. 量筒的上刻痕线是否可在液面位置?为什么? 答：不能。因为开始小球是加速运动，只有当小球所受的重力、浮力、粘滞力三力平衡后，小球做匀速运动时，才可以 计时，所以不能从液面开始。3. 为什么小球要沿量筒轴线下落? 答：圆形玻璃量筒的筒壁对小球运动产生严重影响，只能在轴线上运动，才能使筒壁横向的作用力合力为零。用电位差计测量电动势 实验目的 (1) 掌握电位差计的基本线路及测量原理。(2) 掌握用线式电位差计、UJ37箱式电位差计测量电动势的电压的基本实验方法。实验方法原 理 (1) 用补偿法准确测量电动势（原理） 如图 3-10-2 所示。EX 是待测电源，E0 是电动势可调的电源，E0 和 EX 起。当调节 E0 的大小，使夫流计指针不偏转，即电路中没有电流时，两个 等，互相补偿，即 EX＝E0，电路达到平衡。(2) 电位差计测量电动势（方法） 由电源 E、开关 K、变电阻 RC 精密电阻 RAB 和毫安表组成的回路叫工作 回路。由 RAB 上有压降，当改变 a0、b0 两触头的位置，就改变 a0、b0 间的电 位差 Ua。b。，就相当于可调电动势 E0。测量时把 Ua。b。引出与未知电动势 EX 比较。由 EX、KX 和 Raxbx 组成的回路叫测量回路。调节 RC 的大小，使工作回 路中电流值 I0 和 RAB 的乘积 I0RAB 略大于 ES 和 EX 二者中大的一个。实验步骤EX K A aX a0 ES KS R b0 G G B bX G EX E0通过检流计联在一 电源的电动势大小相3-10-2 补偿原理 RC EKmAX (1) 用线式电位差计测电池电动势 3-10-3 电位差计原理图 ① 联结线路 按书中图 3-10-4 联电路，先联接工作回路，后联接测量回路。正确 联接测量回路的关键是正确联双刀双掷开关 K2。②测量 (a) 调节 RC 使 UAB≥EX，I0 值调好后不许再变。(b) 将 K2 掷向 ES 一侧，将滑动触头从 1 逐一碰试，直到碰相邻插孔时检流计指针向不同方向摆动或指零，将 a 插 入较小读数插孔，移动 b′使检流计指零。最后合上 K3。(c) 将 K2 掷向 EX，重复步骤（b） 。(2) UJ37 箱式电位差计的校准和使用 UJ37 箱式电位计测量范围为 1~103mV，准确度级别 0.1 级，工作温度范围 5℃～45℃。①校准 先把检流计机械调零。把四刀双掷扳键 D 扳向“标准”，调节工作电流直至检流计指零点。②测量 校准完后，把待测电压接入未知，将未知电压开关扳向“ON”。先粗调，后细调。数据处理 次 1 LS ／m LS 左＝4.6686 LS 右＝4.6690 LS1＝4.6688 LS 左＝4.6689 LS 右＝4.6691 LS2＝4.6690 LS 左＝4.6688 LS 右＝4.6673 LS3＝4.6681 Lx ／m LX 左＝9.5350 LX 右＝9.5352 LX1＝9.5351 LX 左＝9.5358 LX 右＝9.5360 LX2＝9.5359 LX 左＝9.5355 LX 右＝9.5362 LX3＝9.53592Ex =Lx ES ＝3.2004V LS3 456 平均值LS 左＝4.6687 LS 右＝4.6691 LS4＝4.6689 LS 左＝4.6684 LS 右＝4.6692 LS5＝4.6688 LS 左＝4.6686 LS 右＝4.6690 LS6＝4.6688LX 左＝9.5364 LX 右＝9.5370 LX4＝9.5367 LX 左＝9.5360 LX 右＝9.5370 LX5＝9.5365 LX 左＝9.5378 LX 右＝9.5385 LX6＝9.5382LS =4.6687Ex = Lx E S ＝3.2004V LSLX＝9.5364(1) 计算未知电动势 Ex 的平均值(2) 计算未知电动势 Ex 的不确定度 U ① 计算直接测量量 Ls 的标准不确定度 u(LS ) (LS ) = 8mm； (LS ) = 8mm；u A (LS ) = u A (LS ) =∑ LSi ? LS n (n ? 1) ∑ LSi ? LS n (n ? 1)2(())2＝0.3mm； u B2＝0.3mm； u Bu (LS ) = u A (LS ) + u B (LS ) ＝8.0056mm。② 计算直接测量量的 Lx 的标准不确定度 u2(L x )u B (Lx ) = 12mm；u A (L x ) =∑ Lxi ? Lx n (n ? 1)2()2＝1.1mm；u (Lx ) = u A (Lx ) + u B (Lx ) ＝12.05mm。③ Es 的标准不确定度2u (E S ) = u B (E S ) = ucrel (E x ) = 0.38％；Ex的合成标准不确定度 uc?仪 3＝0.002V。④ 间接测量量 Ex 的标准不确定度 uc(E x )RCE L1KR(E x ) ＝ ucrel (E x )E x ＝0.012V。L2 EX G⑤ Ex的扩展不确定度 取包含因子k = 2，Ex 的扩展不确定度U为U = ku c (E x ) = 2uc (E x ) ＝0.024V。(3) 结果表达式思考题图X3-10-6 S K R思考题 2 附图E x = E x + U V = (3.20 ± 0.02)V; k = 2(1) 按图3－10－4联好电路做实验时，有时不管如何调动a头和b头，检流计G的指针总指零，或总不指零，两种情 况的可能原因各有哪些？ (2) 用电位差计可以测定电池的内阻，其电路如图3-10-6所示，假定工作电池E&EX，测试过程中Rc调好后不再变动， RX是个准确度很高的电阻箱。R是一根均匀的电阻丝。L1、L2分别为KX断开和接通时电位差计处于补偿状态时电阻丝的长 度。试证明电池EX的内阻 r()=L1 ? L2 Rx （R 为已知）。L2X1.按图 3-10-4 联好电路做实验时，有时不管如何调动 a 头和 b 头，检流计 G 的指针总指零，或总不指零，两种情况的 可能原因各有哪些?答：总指零的原因：测量回路断路。总不指零的原因① E 和 Ex 极性不对顶；② 工作回路断路； ③ RAB 上的全部电压降小于 ES，Ex 二者中小的一个。图 3-10-6 思考题 2 附图 2. 用电位差计可以测定电池的内阻，其电路如图 3-10-6 所示，假定工作电池 E＞Ex，测试过程中 Rc 调好后不再变动， Rx 是个准确度很高的电阻箱。R 是一根均匀的电阻丝。L1、L2 分别为 Kx 断开和接通时电位差计处于补偿状态时电阻丝的 长度。试证明电池 Ex 的内阻 r=[(L1-L2)/L2]Rx(Rx 为已知)。证 明 设 A 为 R 上 单 位 长 度 的 电 位 差 ， Vx 为 K2 的 端 电 压 ， 则 有 Ex=AL1 代入（2）式得Rx / ( r + Rx )Ex =AL2 (3)(1)(1)Vx=AL2(2) 而式除(3)式，整理后得r =[(L1 - L2) / L2] Rx 4. 如图 3-10-4 所示的电位差计，由 A 到 B 是 11m 长的电阻丝，若设 a=0.1V/m，11m 长的电压降是 1.1V，用它测仅几 毫伏的温差电动势，误差太大。为了减少误差，采用图 3-10-8 所示电路。图 3-10-8 是将 11m 长的电阻丝 AB 上串接了 两个较大的电阻 R1 和 R2。AB 的总电阻已知为 r, 且 R1、2、 上的总电压为 1.1V， 若 R r 并设计 AB(11m)电阻丝上的 a=0.1mV/m， 试问 R1+R2 的电阻值应取多少? 若标准电池 E0 的电动势为 1.0186V，则 R1 可取的最大值和最小值分别}
节点电流法.方程划线的地方是不是错了?
错了.应该是1/10 ,下一个是 1/15 .
与《节点电流法.方程划线的地方是不是错了?》相关的作业问题
我没看懂你的方程.我列的是这样的Ua=10VUa-Ub=10*I1 -------------a和c之间有一个流控电压源I1=(0-Uc)/10 --------------最上面的电流I1I1+(Ub-Uc)/20=1 ---------C点电流和为0解出来Ub=5V,Uc=-5V然后（Ua-Uc）Is=P=15W
第一步,选节点,定义下面节点为参考节点,上面左边为独立节点1,上面右边为独立节点2；第二步,列节点电压方程,（1/3+1/6+1/2)Un1－（1/2）Un2＝6/3＋2 （1/2＋1/4＋1/1)Un2－（1/2）Un1＝4/4解得：Un1＝5V,Un2＝2V故 I＝Un2/1＝2/1＝2A
节点的电流和为零、即流入等于流出.
没有求完微分后又带入点的坐标z=-1所以有个负号
支路电流法比2b法简单点,因为只要b个方程.找出节点和支路数,记为n和b1.选定各支路电流参考方向2.列写n-1个KCL方程3.选取b-n+1个独立回路,列写KVL方程解方程.我不喜欢支路电流法,方程太多了.后面不是还有网孔法,回路电流法,节点电压法吗?那些要简单些.再加上后面一堆电路定律,灵活应用的话,解题会简单的多
支路电流法比2b法简单点,因为只要b个方程.找出节点和支路数,记为n和b1.选定各支路电流参考方向2.列写n-1个KCL方程3.选取b-n+1个独立回路,列写KVL方程解方程.我不喜欢支路电流法,方程太多了.后面不是还有网孔法,回路电流法,节点电压法吗?那些要简单些.再加上后面一堆电路定律,灵活应用的话,解题会简单的多
节点电流法是基尔霍夫第二定律ΣI=0,而回路电压法是第一定律ΣU=0.没有回路电流法一说.
解题时根据回路电压法、节点电流法等定律预设的电压、电流不是假想的电压、电流,而是根据客观规律推理出来的电压、电流.假想是想象出来的,没有理论依据,是与真实相对的；而根据相关定律预设的电压、电流是客观存在的,只是大小、方向要根据计算得出最终结果,即便某个参数答案为零,也是正确的,电路的真实情况就是如此.但是要注意一点,解
KVL、KCL 是祖宗,是定律,其余的是从KVL、KCL 推导出来的定理,针对不同的电路结构与特点,采用不同的定理可以简化解题的步骤与难度.我大致是这样做的：节点少的用节点电压法；只求一个参数的用戴维南定理；所求参数多的用网孔电流法；没思路时用叠加原理（步骤太多容易出错）；实在没办法时用KVL、KCL.不管采用什么方法
1.c 因为：n-1 b-(n-1)3.d 因为求等效电阻时候是去源等效电阻 所以使电压源=04.5.a 电流源和电阻并联=电压源和电阻的串联没有第2题 没有4题图
1.KCL节点电流方程,若有n个节点,则只能列出n-1个独立节点电流方程.2.KCL回路电压方程……
n-1个节点电流方程；回路方程的个数和你的网孔数相等；独立方程的个数=节点电流方程个数+回路方程的个数
几个未知数就需要几个方程,如果未知数只有1个那就只需1个方程即可,多列了是属于浪费,不过可用于验算
我考研就考的电路,用节点电压法解题的时候要注意如果是电压源串联一个阻抗,那节点电压方程中该阻抗要算作自导,同时在方程右边把电压源等效为电流源,一般写为U/R的形式,流入为正流出为负,假设电流是从电压源正极流出的,看这个电流是不是流进你选择的节点（就是这个方程中和自导相乘的节点）,如果流进就为正,若没有流进就为负； 如果
判断题1.某元件,取非关联参考方向,则乘积表示该元件发出的功率.√2.回路电流法实际上是列写KCL方程求解回路电流.×3.三要素法只能求解一阶电路中电容上的电压和电感电流.×4.当电路发生谐振时,电源不提供无功功率.√ 5.在三相不对称电路中,三相有功功率.P=Pa+Pb+Pc6.电容元件和电感元件均为储能元件、动态元
img class="ikqb_img" src="http://d./zhidao/wh%3D600%2C800/sign=e251fe2a2ecfe97b6e52f/caef76094b36acaf7dadf.jpg"
这两种方法都是计算复杂电路的必备手段,不同的是一个看整个闭环的电流全都一样,一个看各点间电压的矢量和为零.从这两点入手,就可以列出方程了.
设节点1的电压为U1,节点3的电压为8I,节点2的电压是5I,那么节点1、2之间的电压为U1-5I节点2、3之间的电压为5I-8I=-3I根据环路电压法列方程：4+8I=U1节点1的电流方程：Ix+（U1-5I）=5节点3的电流方程：Ix=I+(3I/6)三个方程式,三个未知数自己计算下他们的值是多少.电路原理试卷及答案[1]_百度文库
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大学电路实验报告
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【大学电路实验报告】目实验的意义、要求及注意事项 实验一、直流网络定理录???????????????2??????????????????4 ??????????????8实验二、RC 一阶电路的响应测试 实验三、日光灯电路的研究????????????????12实验四、 RLC 串联谐振电路的研究 ??????????????15 实验五、三相交流电路电压和电流的测量???????????19 实验六、三相电路功率的测量????????????????22 实验七、负阻抗变换器???????????????????261 实验的意义、要求及注意事项电工电子课程是重要的一门技术基础棵，它的显著特征是实践性。要想好 的掌握电工电子技术，除了掌握基本器件的原理、电子电路的基本组成及分析 方法外，还要掌握电子器件及基本电路的应用技术，因而实验已成为课程 中的重要环节。通过实验可使学生掌握器件的性能、参数及电子电路的内在规 律，了解各功能电路的相互影响，从而验证理论并发现理论知识的局限性。可 使学生进一步掌握基础知识，基本实验方法、及基本实验技能，以适应现代科 学技术的飞速发展对人才的要求：不仅要有丰富的理论知识还要有较强的对知 识的运用能力及创新能力。一、 实验的目的 实验的目的不仅要加深理论所学的知识，更重要的是训练实验技能、学会 独立进行实验操作、树立工程观念和严谨的科学作风。1、学习掌握一定的元器件使用技术，学会识别元器件的类型、型号、规格， 并能根据实验要求选择元器件。2、学习掌握一定的实验技能如焊接、组装、连接、调试等。3、学习掌握一定的仪器使用技术，如万用表、示波器、信号源、稳压电源 的使用和操作方法。只有正确使用电子仪器才能取得良好的测量数据。4、学习掌握一定的测量系统设计技术，只有合理的测量系统设计，才能保 证测量结果的正确。5、学习掌握一定的仿真分析技术。计算机仿真技术不仅可以节省电路设计 和调试的时间，更可以节约大量的硬件费用。电子系统的计算机仿真技术已经 成为现代电子技术的一个重要组成部分，也已经成为现代电子工程技术人员的 基本技术和工程素质之一。6、学习掌握一定的测量结果分析技术。只有通过对测量结果的数据分析处 理才能得到电子电路的有关技术指标和一些技术特性。7、使学生能够利用实验方法完成具体的任务，如根据具体的实验任务拟订 实验方案（测试电路、仪器、测试方法等） ，独立地完成实验，对实验现象进行 理论分析，并通过实验数据的分析得到相应的实验结果，撰写规范的实验报告。8、培养学生独立解决问题的能力，如独立地完成某一设计任务（查阅资料， 方案确定、器件选择、安装调试）从而使学生具备一定的科学研究能力 9、培养学生实事求是的科学态度和踏实细致的工作作风。二、 实验的一般要求 1、实验课前的要求 （1）认真阅读实验指导书，明确实验目的；理解有关原理，熟悉实验电路，内 容步骤，参数测试方法及实验中的注意事项。（2）了解实验用仪器的主要性能和使用方法。2 （3）估算测试数据、实验结果、完成实验指导书中的有关预习要求的内容，并 写出预习报告。（4）做好数据记录纸和记录表格等的准备工作。2、实验中的要求 （1）按时、按组进入实验室，在规定的时间内完成实验任务。遵守实验室的制 度，实验后整理好实验台。（2）按照科学的操作方法实验，要求接线真确，布线整齐合理。接线后要认真 复查，确信无误后经指导老师同意，方可接通电源实验。（3）按照仪器的操作规程正确使用仪器，不得野蛮操作。（4）测试参数时，要做到心中有数，细心观察。要求原始记录完整、清楚，实 验结果正确。（5）实验中出现故障时，应冷静分析原因，并能在老师指导下独立解决，对实 验中的现象和实验结果要能进行正确的解释。3、实验后的要求 一律用规定的实验报告纸认真撰写实验报告， 做到文理通顺， 字迹端正， 图形美观，页面整洁，并按要求装订封皮。实验报告的具体内容为（1）实验的目的 （2）实验原理的说明及相关电路图 （3）实验用仪器的名称、型号、数量。（4）实验的步骤和内容，包括：预习时的理论计算，问题回答，设计记录数据 的表格等。（5）实验数据及数据处理：根据实验原始记录整理实验数据，规范填写表格， 如有需要应用坐标纸画出曲线图，并按指导书要求进行必要的数据计算和文字 分析说明。（6）实验包括实验中出现的问题及解决办法，本次实验的收获。三、实验注意事项 （1）严格遵守实验室的，认真实验，保持安静、整洁的环境。（2）不了解实验仪器的操作规程时，严禁动用实验仪器。（3）严禁带电接线、拆线、改接线路。（4）实验仪器设备不得随意调换或拔插实验用元器件，若损坏仪器设备，必须 立即报告老师，作出书面检查，根据事故责任做出赔偿。（5）实验中若发生事故，应立即关掉电源，保持现场，报告指导老师。（6）实验完后，本人先检查实验数据是否符合要求，然后再请老师检查，经老 师认可签字后方可拆除实验线路，整理好实验器材后才可离开实验室。3 实验一直流网络定理一、实验目的 1、验证线性电路叠加原理的正确性，加深对线性电路的叠加性和齐次性的 认识和理解。2、验证戴维南定理的正确性，加深对该定理的理解。3、掌握测量线性有源二端网络等效参数的一般方法。二、原理说明 1、叠加原理指出：在有多个独立源共同作用下的线性电路中，通过每一个 元件的电流或其两端的电压，可以看成是由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。2、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和电压值）也将增加或减 小 K 倍。3、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） 。4、戴维南定理指出：任何一个线性有源网络，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 Us 等于这个有源二端网络的开路电 压 Uoc， 其等效内阻 R0 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。Uoc（Us）和 R0 或者 ISC（IS）和 R0 称为有 源二端网络的等效参数。有源二端网络等效参数的测量方法如下(1) 开路电压、短路电流法测等效电阻 R0 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 Uoc， 然后再将其输出端短路，用电流表测其短路电流 Isc，则等效内阻为 U Uoc Uo c R0＝ ── A Isc ΔU B 如果二端网络的内阻很小，若将其输出端口 ΔI I 短路则易损坏其内部元件，因此不是所有的电路 O Is c 都宜用此法。图 1-1 (2) 伏安法测 R0 被 用电压表、电流表测出有源网络的 测 R0 Uo c/2 有 RL V 外特性曲线，如图 1-1 所示。根据外特 源 US 网 性曲线求出斜率 tgφ ，则内阻 络 △U Uoc R0＝tgφ ＝ ──＝── 图 1-2 △I Iscφ4 也可以先测量开路电压 Uoc， 再测量电流为额定值 IN 时的输出Uoc－UN U US 端电压值 UN，则内阻为 R0＝──── 。IN (3) 半电压法测 R0 如图 1-2 所示，当负载电压为被测网络开 图 1-3 路电压的一半时，负载电阻（由电阻箱的读数确定）即为被测有源二端网络的 等效内阻值。(4) 零示法测 UOC 在测量具有高内阻有源二端网络的开路电压时，用电压表直接测量会造成较 大的误差。为了消除电压表内阻的影响，往往采用零示测量法，如图 1-3 所示.。零示法测量原理是用一低内阻的稳压电源与被测有源二端网络进行比 较，当稳压电源的输出电压与有源二端网络的开路电压相等时，电压表的读数 将为“0” 。然后将电路断开，测量此时稳压电源的输出电压， 即为被测有源二 端网络的开路电压。三、实验设备 序号 名 称 型号与规格 数量 备 注 1 可调直流稳压电源 0～30V 可调 二路 2 直流数字电压表 0～200V 1 3 直流数字毫安表 0～200mA 1 4 叠加原理实验电路板 1 DGJ-03 5 戴维南定理实验电路板 DGJ-05 6 可调电阻箱 0～99999.9Ω 1 DGJ-05 四、预习思考题 1. 在叠加原理实验中，要令 U1、U2 分别单独作用，应如何操作？可否直接 将不作用的电源（U1 或 U2）短接置零？ 2. 在叠加原理实验电路中，若有一个电阻器改为二极管，试问叠加原理的 迭加性与齐次性还成立吗？为什么？ 3．在求戴维南等效电路时，作短路试验，测 ISC 的条件是什么？在本实验中 可否直接作负载短路实验？请实验前对线路 1-5(a)预先作好计算，以便调整实 验线路及测量时可准确地选取电表的量程。4. 说明测有源二端网络开路电压及等效内阻的几种方法， 并比较其优缺点。五、实验注意事项 1. 用电流插头测量各支路电流时，或者用电压表测量电压降时，应注意仪 表的极性，仪表默认红色插孔为正极性端、黑色为负极性端、正确判断测得值5被 测 有 源 网 络V R0稳 压 电 源 的＋、－号后，记入数据表格。2. 测量时应先估算电流的大小，注意电流表量程的更换。3. 改接线路时，要关掉电源。六、实验步骤 1. 叠加原理实验 实验线路如图 1-4 所示，用 DGJ-03 挂箱的“基尔夫定律/叠加原理”线路。（注意 K3 拨向电阻侧）F12图 1-4 （1）将两路稳压源的输出分别调节为 UA=12V 和 UB=6V，用连接线接入 U1 和 U2 插孔处. （2） 令 U1 电源单独作用（即将开关 K1 投向 U1 侧，开关 K2 投向短路侧，此 时 U2 虽有电压，但已与测试电路完全断开，而 B、C 两点已被短接） 。用直流数 字电压表测量各电阻元件两端的电压，用毫安表（接电流插头）测量各支路电 流测量数据记入表 1-1。（3）令 U2 电源单独作用（将开关 K1 投向短路侧，开关 K2 投向 U2 侧，此时 U1 虽有电压，但已与测试电路完全断开，而 F、E 两点已被短接） ，重复实验步骤 2 的测量和记录，数据记入表 1-1。（4） 令 U1 和 U2 共同作用（开关 K1 和 K2 分别投向 U1 和 U2 侧） 重复上述的 ， 测量和记录，数据记入表 1-1。（5） 将 U2 的数值调至＋12V，重复上述第 3 项的测量并记录，数据记入表 1-1。6 表 1-1 测量项目实验 I1 内容 (mA) I2 (mA) I3 (mA) UAB (V) UCD (V) UAD (V) UDE (V) UFA (V)U1 单独作用 U2 单独作用 U1、U2共同作用 2U2单独作用 2.戴维南定理实验 被测有源二端网络如图 1-5(a)。(a)图 1-5 (b) （1） 用开路电压、短路电流法测定戴维南等效电路的 R0。把戴维南定理实验电路板 DGJ-05 按图 1-5(a)所示接入稳压电源 Us=12V 和恒流 源 Is=10mA，RL 处不接入任何电阻。分别测出 UOc 和 Isc,并计算出 R0。（注测 UOC 时，不接入毫安表。） Uoc Isc R0=Uoc （2） 负载实验 (v) (mA) /Isc 按图 1-5(a)接入可调电阻箱作为可变电阻 RL。改变 RL (Ω ) 阻值，测量有源二端网络的外特性曲线 U=f（I） ，记入 下表。RL(Ω ) 100 200 300 400 500 600 700 800 1000 U（v） I（mA） （3） 构建等效电路验证戴维南定理：从可调电阻上取得按步骤“1”所得 的等效电阻 R0 之值， 然后令其与直流稳压电源（调到步骤“1”时所测得的开 路电压 Uoc 之值） 相串联， 用连接线连出如图 1-5(b)所示的电路， 仿照步骤 “2”7 测其外特性，记入下表。根据测得的数据对比步骤“2”所测数据对戴氏定理进 行验证。RL(Ω ) 100 200 300 400 500 600 700 800 1000 U（v） I（mA） 七、实验报告要求 1. 回答预习思考题。2．根据数据表 1，验证所测电压及电流是否符合线性电路的叠加性与齐次 性。3. 在叠加原理实验中，各电阻器所消耗的功率能否用叠加原理计算得出？ 试用实验数据，进行计算并作出结论。4．在戴维南定理实验中，根据步骤 2、3 的测量结果，在同一坐标纸上绘 出外特性曲线，验证戴维南定理的正确性，并分析产生误差的原因。5．及其它。实验二RC 一阶电路的响应测试一、实验目的 1. 测定 RC 一阶电路的零输入响应、零状态响应及完全响应。2. 学习电路时间常数的测量方法。3. 掌握有关微分电路和积分电路的概念。4. 进一步学会用示波器观测波形。二、原理说明 1. 动态网络的过渡过程是十分短暂的单次变化过程。要用普通示波器观察 过渡过程和测量有关的参数，就必须使这种单次变化的过程重复出现。为此， 我们利用信号发生器输出的方波来模拟阶跃激励信号，即利用方波输出的上升 沿作为零状态响应的正阶跃激励信号；利用方波的下降沿作为零输入响应的负 阶跃激励信号。只要选择方波的重复周期远大于电路的时间常数τ ，那么电路 在这样的方波序列脉冲信号的激励下，它的响应就和直流电接通与断开的过渡 过程是基本相同的。2.图 2-1（b）所示的 RC 一阶电路，它的零输入响应和零状态响应分别按 指数规律衰减和增长，其变化的快慢决定于电路的时间常数τ 。3. 时间常数τ 的测定方法用示波器测量零输入响应的波形如图 2-1(a)所示。根据一阶微分方程的求解得知 uc＝Ume-t/RC＝Ume-t/τ 。当 t＝τ 时，Uc(τ )＝ 0.368Um。此时所对应的时间就等于τ 。亦可用零状态响应波形增加到 0.632Um 所对应的时间测得，如图 2-1(c)所示。8 UmuUmu tt0 0ucUm+R UmucC0.368 0tτuucτ0.632t0(a) 零输入响应(b) RC 一阶电路 图 2-1(c) 零状态响应4. 微分电路和积分电路是 RC 一阶电路中较典型的电路， 它对电路元件参 数和输入信号的周期有着特定的要求。一个简单的 RC 串联电路， 在方波序列 脉冲的重复激励下， 当满足τ ＝RC&& 时（T 为方波脉冲的重复周期） ，且由T 2R 两端的电压作为响应输出，则该电路就是一个微分电路。因为此时电路的输出 信号电压与输入信号电压的微分成正比。如图 2-2(a)所示。利用微分电路可以 将方波转变成尖脉冲。C RuiTR c&&T/2RuRuiR c&&T/2Cuc(a)微分电路 图 2-2(b) 积分电路若将图 2-2(a)中的 R 与 C 位置调换一下，如图 2-2(b)所示，由 C 两端的电 压作为响应输出， 且当电路的参数满足τ ＝RC&& ， 则该 RC 电路称为积分电路。因为此时电路的输出信号电压与输入信号电压的积分成正比。利用积分电路可9T 2 以将方波转变成三角波。从输入输出波形来看，上述两个电路均起着波形变换的作用，请在实验过 程仔细观察与记录。三、实验设备 序 号 1 2 3 函数信号发生 器 双踪示波器 动态电路实验 YB4 DGJ-03 1 名 称 型号与规格 数量 备注板 四、预习思考题 1. 什么样的电信号可作为 RC 一阶电路零输入响应、零状态响应和完全响 应的激励源？ 2. 已知 RC 一阶电路 R＝10KΩ ，C＝0.1μ F，试计算时间常数τ ，并根据τ 值的物理意义，拟定测量τ 的方案。3. 何谓积分电路和微分电路，它们必须具备什么条件？ 它们在方波序列 脉冲的激励下，其输出信号波形的变化规律如何？这两种电路有何功用？ 4. 预习要求：回答上述问题，准备方格纸测绘波形。五、实验注意事项 1. 调节电子仪器各旋钮时，动作不要过快、过猛。观察双踪时，要特别注 意相应开关、旋钮的操作与调节。2. 信号源的接地端与示波器的接地端要连在一起（称共地） 以防外界干 ， 扰而影响测量的准确性。3. 示波器的辉度不应过亮，尤其是光点长期停留在荧光屏上不动时，应将 辉度调暗，以延长示波管的使用寿命。4. 观测记录激励和响应的波形时，不要随意调节通道垂直位移旋钮，以免 改变激励和响应的波形在同一坐标轴上相对位置。六、实验步骤 实验线路板的器件组件，如图 5-3 所示， 请认清 R、C 元件的布局及其标称值，各开关 的通断位置等。1．从电路板上按表一的 R、C 值选择器件， 组成如图 2-1(b)所示的 RC 充放电电路，由 C 两端的电压作为响应输出。ui 为脉冲信号 发生器输出的 Um＝ 3V、f＝1KHz 的方波电压 信号，并通过两根同轴电缆线，将激励源 ui 和响应 uC 的信号分别连至示波器的两个输入 口 CH1、CH2 通道。这时可在示波器的屏幕上1 0K 3 0K1 0K1 001 00 0p0 . 01 u6 80 0p1 00 0p0 . 01 u1 0K4 . 7m H1 0m H100 . 1u0 . 1u1M1K 观察到激励与响应的变化规律。图 2-3 改变电容值，观察对响应的影响，并用坐标纸在同一坐标轴上按 1:1 的 比例描绘不同 R、C 参数时的激励 ui 和响应 uC 的波形。2.从电路板上按表一的 R、C 值选择器件，组成如图 2-1(b)所示的 RC 充放 电电路，把 R 两端的电压作为响应输出。在同样的方波激励信号（Um＝3V，f＝ 1KHz）作用下，观测并描绘激励与响应的波形。增大 R 之值，观察对响应的影 响， 并用坐标纸在同一坐标轴上按 1:1 的比例描绘不同 R、 参数时激励 ui 和响 C 应 uR 的波形。步骤 1-2 中 R、C 的参数按下表所列值进行计算和实验观测。表一 步 骤 激励信号 参数 方波 Um＝3V f＝1KHz 方波 Um＝3V f＝1KHz 计算激励信号的 半周期值 T/2 （ms） 电阻 R （Ω ） 电容 1000pF 6800pF 0.01μ F 0.1μ F 计算时间常数 τ （ms）110K100 1K 2 0.01μ F 10K 1M 3.选 R＝10KΩ ，C＝6800pF 组成如图 2-1(b)所示的 RC 充放电电路，由 C 两端的电压作为响应输出。在同样的方波激励信号（Um＝3V，f＝1KHz）作用 下，在示波器上，根据原理说明 3 中的测定方法测算出时间常数τ 。七、实验报告要求 1. 回答预习思考题。2．根据实验步骤 1，当 R＝10KΩ ，C＝6800pF 时的观测结果，在坐标纸上绘 出 RC 一阶电路充放电时 uC 的变化曲线，由曲线测得τ 值，并与参数值的计算结 果作比较，分析误差原因。3. 在坐标纸上整理绘制出实验步骤 1-2 中不同 R、C 值时的响应波形。4．根据实验观测结果，归纳、总结积分电路和微分电路的形成条件，阐明 波形变换的特征。5. 体会及其它 。11 实验三日光灯电路的研究I RjXc一、实验目的 1．掌握日光灯线路的接线及智能功率表的使用。U 2. 学习正弦稳态交流电路中电压、电流相量之间的关系。3. 理解改善电路功率因数的意义并掌握其方法。二、原理说明 1. 在单相正弦交流电路中，用交流电流表测得各支路的 电流值， 用交流电压表测得回路各元件两端的电压值，它们 之间的关系满足相量形式的基尔霍夫定律，即 . . Σ I＝0 和Σ U＝0 。2. 图 3-1 所示的 RC 串联电路，在正弦稳态信 号 U 的激励下，UR 与 UC 保持有 90? 的相位差，即当 R 阻值改变时，UR 的相量轨迹是一个半园。U、UC 与 UR 三者形成一个直角形的电压三 角形，如图 3-2 所示。R 值改变时，可改 L 变 φ 角的大小，从而达到移相的目的。3. 日光灯线路如图 3-3 所示，图中 A12UR Uc图 3-1U R IφUU c图 3-2SA C220V 是日光灯管，L 是镇流器， S 是启辉器， C 是补偿电容器，用以改善电路的功率因 图 3-3 数（cosφ 值） 。日光灯的工作原理是：当开关接通的时候，电源电压立即通过镇流器和灯 管灯丝加到启辉器的两极。220 伏的电压立即使启辉器的惰性气体电离，产生辉 光放电。辉光放电的热量使双金属片受热膨胀，两极接触。电流通过镇流器、 启辉器触极和两端灯丝构成通路。灯丝很快被电流加热，发射出大量电子。这 时，由于启辉器两极闭合，两极间电压为零，辉光放电消失，管内温度降低； 双金属片自动复位，两极断开。在两极断开的瞬间，电路电流突然切断，镇流 器产生很大的自感电动势，与电源电压叠加后作用于管两端。灯丝受热时发射 出来的大量电子，在灯管两端高电压作用下，以极大的速度由低电势端向高电 势端运动。在加速运动的过程中，碰撞管内氩气分子，使之迅速电离。氩气电 离生热，热量使水银产生蒸气，随之水银蒸气也被电离，并发出强烈的紫外线。在紫外线的激发下，管壁内的荧光粉发出近乎白色的可见光。日光灯正常发光后。由于交流电不断通过镇流器的线圈，线圈中产生自感 电动势，自感电动势阻碍线圈中的电流变化，这时镇流器起降压限流的作用， 使电流稳定在灯管的额定电流范围内，灯管两端电压也稳定在额定工作电压范 围内。由于这个电压低于启辉器的电离电压，所以并联在两端的启辉器也就不 再起作用了。三、实验设备 序 名称 号 1 交流电压表 2 交流电流表 3 功率表 4 自耦调压器 型号与规格 0～500V ０～5A 数 量 1 1 1 1 序 名称 型号与规格 数 号 量 5 镇流器、 启辉 与 40W 灯管 各 1 器 配用 6 电流插座 3 7 日光灯灯管 40W 1 8 电容器 1μ F,2.2μ F 各 1 ,4.7μ F/500 V图17-3四、预习思考题 1.在日常生活中，当日光灯上缺少了启辉器时， 人们常用一根导线将启辉 器的两端短接一下，然后迅速断开，使日光灯点亮，或用一只启辉器去点亮多 只同类型的日光灯，这是为什么？ 2. 为了改善电路的功率因数，常在感性负载上并联电容器， 此时增加了 一条电流支路，试问电路的总电流是增大还是减小，此时感性元件上的电流和 功率是否改变？13 3. 提高线路功率因数为什么只采用并联电容器法， 而不用串联法？所并 的电容器是否越大越好？ 五、实验注意事项 1. 本实验用单相交流市电 220V，务必注意用电和人身。2. 功率表要正确接入电路。3. 当线路接线正确，日光灯不启辉时，应检查启辉器及其接触是否良好。六、实验步骤 1. 按图 3-1 接线。R 为 220V、15W 的白炽灯泡，电容器为 4.7μ F/450V。经指导检查后，接通实验台电源， 将自耦调压器输出( 即 U)调至 220V。记录 U、UR、UC 值，验证电压三角形关系。测 量 值 计 算 值 △U/U（%）U（V） UR（V） UC（V）U’（与 UR，UC 组成 Rt△） △U=U’－U 2 （U’= U R ? U C 2 ） （V）2. 日光灯线路接线测量 按图 3-4 接线。经指导教师检查后接通实验台电源，调节自耦调压器，使 单相输出 220V，测量功率 P， 电流 I， 电压 U，UL，UA 等值，填入表 3-1 中。3．并联电容器，改善电路的功率因数。合上电容开关，记录并联不同电容时的功率表、电压表读数。通过一只电流 表和三个电流插座分别测得三条支路的电流，将数据记入表 3-1 中。iUL ic U灯图 3-4 表 3-1 电容值 (μ F) P(W) COSφ 测 量 数 IC(A) 值 UL(V) U 灯(V) 负载 性质U(V) I（A） IL(A)14 0 1 2.2 4.7 1+2.2 +4.7 七、实验报告 1. 回答预习思考题。2. 根据表 3-1 中测得的数据分析提高电路功率因数的原因和意义。3. 串联电容能否提高功率因数。4. 装接日光灯线路的心得体会及其它。实验四R、L、C 串联谐振电路的研究一、实验目的 1. 学习用实验方法绘制 R、L、C 串联电路的幅频特性曲线。2. 加深理解电路发生谐振的条件、特点，掌握电路品质因数（电路 Q 值） 的物理意义及其测定方法。二、原理说明 1. 在图 4-1 所示的 R、L、C 串联电路中，当正弦交流信号源的频率 f 改变 时，电路中的感抗、容抗随之而变，电路中的电流也随 f 而变。取电阻 R 上的 电压 uo 作为响应， 当输入电压 ui 的幅值维持不变时， 在不同频率的信号激励下， 测出 UO 之值， 然后以 f 为横坐标， 以 UO/Ui 为 U0 纵坐标（因 Ui 不变，故也可直接 以 UO 为纵 U 0 max 坐标） ，绘出光滑的曲线，此即为 幅频特性 曲线，亦称谐振曲线，如图 4-2 所示。U 0 max 15 2ff 1 Ff 0 Ff2 LCuiRuo图 4-1图 4-22. 在 f＝f0＝1 2? LC处，即幅频特性曲线尖峰所在的频率点称为谐振频率。此时 XL＝Xc，电路呈纯阻性，电路阻抗的模为最小。在输入电压 Ui 为定值时， 电路中的电流达到最大值，且与输入电压 ui 同相位。从理论上讲，此时 Ui＝UR ＝UO，UL＝Uc＝QUi，式中的 Q 称为电路的品质因数。3. 电路品质因数 Q 值的两种测量方法 一是根据公式 Q＝U L UC 测定，UC 与 UL 分别为谐振时电容器 C 和电感 ? Uo Uo线圈 L 上的电压；另一方法是通过测量谐振曲线的通频带宽度△f＝f2－f1，再根 据 Q＝fO 求出 Q 值。式中 f0 为谐振频率，f2 和 f1 是失谐时， 亦即输出电压 f 2 ? f1的幅度下降到最大值的1/ 2 (＝0.707)倍时的上、下频率点。Q 值越大，曲线越 尖锐，通频带越窄，电路的选择性越好。在恒压源供电时，电路的品质因数、 选择性与通频带只决定于电路本身的参数，而与信号源无关。三、实验设备 序 号 1 2名称型号与规格数量 1备注函数信号发生器 交流毫伏表160～600V1 3 4双踪示波器 频率计 R=200Ω ，1KΩ 谐振电路实验电路 C=0.01μF ， 板 0.1μF， L=约 30mH1 1自备5DGJ-03四、实验内容 1、按图 4-3 组成监视、测量电路。先选用 C1、R1。用交流毫伏表测电压， 用示波器监视信号源输出。令信号源输出电压 Ui=4VP-P，并保持不变。CN1LN2 R uO+uiiN1或N2图 4-3 2. 找出电路的谐振频率 f0，其方法是，将毫伏表接在 R(200Ω )两端，令信 号源的频率由小逐渐变大（注意要维持信号源的输出幅度不变） ，当 Uo 的读数 为最大时，读得频率计上的频率值即为电路的谐振频率 f0，并测量 UC 与 UL 之值 （注意及时更换毫伏表的量限） 。3. 在谐振点两侧，按频率递增或递减 500Hz 或 1KHz，依次各取 8 个测量 点，逐点测出 UO，UL，UC 之值，记入数据表格。f(KHz) UO(V) UL(V) UC(V) Ui=4VP-P, C=0.01μF, R=510Ω , fo = , f2-f1= ， Q=4.将电阻改为 R2，重复步骤 2，3 的测量过程 f(KHz) UO(V)17 UL(V) UC(V) Ui=4VPP, C=0.01μF, R=1KΩ , fo = , f2-f1= ,Q=5.选 C2，重复 2～4。（自制表格） 。五、实验注意事项 1. 测试频率点的选择应在靠近谐振频率附近多取几点。在变换频率测试 前，应调整信号输出幅度（用示波器监视输出幅度） ，使其维持在 3V。2. 测量 Uc 和 UL 数值前，应将毫伏表的量限改大， 而且在测量 UL 与 UC 时毫伏表的“＋”端应接 C 与 L 的公共点，其接地端应分别触及 L 和 C 的近地 端 N2 和 N1。3. 实验中，信号源的外壳应与毫伏表的外壳绝缘（不共地） 。如能用浮地式 交流毫伏表测量，则效果更佳。六、预习思考题 1. 根据实验线路板给出的元件参数值，估算电路的谐振频率。2. 改变电路的哪些参数可以使电路发生谐振，电路中 R 的数值是否影响谐 振频率值？ 3. 如何判别电路是否发生谐振?测试谐振点的方案有哪些？ 4. 电路发生串联谐振时，为什么输入电压不能太大， 如果信号源给出 3V 的电压，电路谐振时，用交流毫伏表测 UL 和 UC，应该选择用多大的量限？ 5. 要提高 R、L、C 串联电路的品质因数，电路参数应如何改变？ 6. 本实验在谐振时，对应的 UL 与 UC 是否相等？如有差异，原因何在？ 七、实验报告 1. 根据测量数据，绘出不同 Q 值时三条幅频特性曲线，即UO＝f(f)，UL＝f(f)，UC＝f(f) 2. 计算出通频带与 Q 值，说明不同 R 值时对电路通频带与品质因数的影 响。3. 对两种不同的测 Q 值的方法进行比较，分析误差原因。4. 谐振时，比较输出电压 UO 与输入电压 Ui 是否相等？试分析原因。5. 通过本次实验，总结、归纳串联谐振电路的特性。6. 心得体会及其他。18 实验五 三相交流电路电压、电流的测量一、实验目的 1. 掌握三相负载作星形联接、三角形联接的方法，研究在对称和不对称负 载下这两种接法中线、相电压及线、相电流之间的关系。2. 充分理解三相四线供电系统中中线的作用。3．比较三相供电方式中三线制和四线制的特点。二、原理说明 1. 三相负载可接成星形（又称“Ｙ”接）或三角形(又称&△&接)。当三相 对称负载作 Y 形联接时， 线电压 UL 是相电压 Up 的 3 倍。线电流 IL 等于相电流 Ip， 即 UL＝ 3U P ， IL＝Ip 在这种情况下，流过中线的电流 I0＝0， 所以可以省去中线。当对称三相负载作△形联接时，有 IL＝ 3 Ip， UL＝Up。2. 不对称三相负载作 Y 联接,即无中线联接时，负载中性点 O 和电源中性19 点之间的电压不再为零，负载端的各相电压不再对称。实际应用中必须采用三 相四线制接法，即 Yo 接法。而且中线必须牢固联接，以保证三相不对称负载的 每相电压维持对称不变。倘若中线断开，会导致三相负载电压的不对称，致使负载轻的那一相的相 电压过高，使负载遭受损坏；负载重的一相相电压又过低，使负载不能正常工 作。尤其是对于三相照明负载，无条件地一律采用 Y0 接法。3. 当不对称负载作△接时，IL≠ 3 Ip，但只要电源的线电压 UL 对称，加在 三相负载上的电压仍是对称的，对各相负载工作没有影响。三、实验设备 序号 名 称 型号与规格 数量 备注 1 交流电压表 0～500V 1 2 交流电流表 0～5A 1 3 三相自耦调压器 1 4 三相灯组负载 220V，15W 白炽灯 9 DGJ-04 5 电流插座 3 DGJ-04 四、预习思考题 1. 三相负载根据什么条件作星形或三角形连接？ 2. 复习三相交流电路有关内容， 试分析三相星形联接不对称负载在无中 线情况下，当某相负载开路或短路时会出现什么情况？如果接上中线，情况又 如何？ 3. 结合本次实验内容分析：为什么要通过三相调压器将 380V 的市电线电 压降为 220V 的线电压使用？ 五、实验注意事项 1. 本实验采用三相交流市电，电源电压经调压器降压为 220V 实验用电压， 实验时不可触及导电部件，防止意外事故发生。2. 每次接线完毕，同组同学应一遍， 然后由指导教师检查后，方可 接通电源，必须严格遵守先断电、再接线、后通电；先断电、后拆线的实验操 作原则。3. 星形负载作短路实验时，必须首先断开中线，以免发生短路事故。六、实验步骤 1. 三相负载星形联接（三相四线制供电） 按图 5-1 线路连接实验电路。即三相灯组负载经三相自耦调压器接通三相 对称电源。将实验台左侧三相调压器的旋柄置于输出为 0V 的位置（即逆时针旋 到底） 。经指导教师检查合格后，方可开启实验台电源， 然后调节调压器的输出， 使输出的三相线电压为 220V，并按表 5-1 的各项内容完成实验，分别测量三相 负载的线电压、相电压、线电流、相电流、中线电流、电源中点与负载中点间20 的中点电压。将所测得的数据记入表 5-1 中，并注意观察各相灯组亮暗的变化 程度，根据所测数据分析中线的作用。380VO380V0图 5-1 2. 负载三角形联接（三相三线制供电） 按图 5-2 接线路，经指导教师检查合格后接通三相电源，并调节调压器，使 其输出线电压为 220V，并按表 5-2 的内容进行测试。IA IABQS FUIB380V 380VIBC ICAIC图 5-2表 5-1 测量数 据开灯盏数线电流（A） 线电压（V）相电压（V）A B C 实验内容 IA 相 相 相 （负载情况） Y0接平衡负载 Y 接平衡负载 Y0 接不平衡负 载 Y 接不平衡负 载 3 3 1 1 3 3 2 2 3 3 3 3IBICUABUBCUCAUA0UB0UC0中 线 电 流I0 (A)中 点 电 压 UN0 (V) / ///21 Y0 接 B 相断开 1 Y 接 B 相断开 1 Y 接 B 相短路 1 表 5-2 测量数据 负载情况 三相平衡 三相不平衡3 3 3/ / /开 灯 盏 数 A-B 相 3 1 B-C 相 3 2 C-A 相 3 3线电压=相电 压（V） UAB UBC UCA线电流 （A） 相电流（A） IA IB IC IAB IBC ICA七、实验报告要求 1. 回答预习思考题。2 用实验测得的数据验证对称三相电路中的电压、电流的 3 关系。3. 用实验数据和观察到的现象，总结三相四线供电系统中中线的作用。4 不对称三角形联接的负载，能否正常工作？ 实验是否能证明这一点？ 5. 心得体会及其它。实验六三相电路功率的测量一、实验目的 1. 掌握用一瓦特表法、 二瓦特表法测量三相电路有功功率与无功功率的方 法 2. 进一步熟练掌握功率表的接线和使用方法 二、原理说明 1．对于三相四线制供电的三相星形联接的负载（即 Yo 接法） ，可用一只功 率表测量各相的有功功率 PA、PB、PC，则三相负载的总有功功率Σ P＝PA＋PB ＋PC。这就是一瓦特表法，如图 6-1 所示。若三相负载是对称的，则只需测量一 相的功率，再乘以 3 即得三相总的有功功率。U22* P1 *W *P 2V*W三 相 负 载 图 6-1 图 6-2 2. 三相三线制供电系统中，不论三相负载是否对称，也不论负载是 Y 接还 是△接， 都可用二瓦特表法测量三相负载的总有功功率。测量线路如图 6-2 所示。若负载为感性或容性，且当相位差φ ＞60°时，线路中的一只功率表指针将反 偏(数字式功率表将出现负读数), 这时应将功率表电流线圈的两个端子调换（不 能调换电压线圈端子） ，其读数应记为负值。而三相总功率∑P=P1+P2（P1、P2 本身不含任何意义） 。除图 6-2 的 IA、UAC 与 IB、UBC 接法外，还有 IB、UAB 与 IC、UAC 以及 IA、 UAB 与 IC、UBC 两种接法。* 3. 对于三相三线制供电的三 *W 三 U 相 相对称负载，可用一瓦特表法测得 平 三相负载的总无功功率 Q，测试原 V 衡 理线路如图 6-3 所示。负 图示功率表读数的 3 倍，即为 载 W 对称三相电路总的无功功率。除了 此图给出的一种连接法（IU、UVW） 图 6-3 外，还有另外两种连接法，即接成（IV、UUW）或（IW、UUV） 。三、实验设备 序号 1 2 3 4 5 6 7 名 称 型号与规格 0～500V 0～5A 数量 2 2 2 1 1 220V，15W 白炽 灯 1μF，2.2μF，4.7μF/ 500V23备注交流电压表 交流电流表 单相功率表 万用表 三相自耦调 压器 三相灯组负 载 三相电容负 载(DGJ-07) 自备9 各3DGJ-04 DGJ-05 四、实验内容 1. 用一瓦特表法测定三相对称 Y0 接以及不对称 Y0 接负载的总功率Σ P。实 验按图 6-4 线路接线。线路中的电流表和电压表用以监视该相的电流和电压， 不 要超过功率表电压和电流的量程。AQS FUU 380V~BA ~ V ~* *W三 相 接 负 载V 380VY0~CW N图 6-4 经指导教师检查后，接通三相电源， 调节调压器输出， 使输出线电压为 220V， 按表 6-1 的要求进行测量及计算。表 6-1 开灯盏数 测量数据 计算值 负载情况 ΣP A相 B相 C 相 P（W） P（W） P（W） A B C （W） Y0 接对称负载 3 3 3 Y0 接不对称负载 1 2 3 首先将三只表按图 6-4 接入 B 相进行测量，然后分别将三只表换接到 A 相和 C 相，再进行测量。2. 用二瓦特表法测定三相负载的总功率 (1) 按图 6-5 接线，将三相灯组负载接成 Y 形接法。UQSFUVA ~ V ~ A ~* *W * *W380V~~V 380V三 相 负 载~W图 6-5 经指导教师检查后，接通三相电源，调节调压器的输出线电压为 220V，按24 表 6-2 的内容进行测量。(2) 将三相灯组负载改成△形接法，重复(1)的测量步骤， 数据记入表 6-2 中。表 6-2 开灯盏数 负载情况 Y 接平衡负载 3 A相 Ｂ相 3 2 2 3 3 3 3 3 Ｃ相 测量数据 P１ （W） P２ （W） 计算值 ΣP （W）Y 接不平衡负载 1 △接不平衡负载 1 △接平衡负载 3（3）将两只瓦特表依次按另外两种接法接入线路，重复（1）（2）的测量。、 （表格自拟。） 3. 用一瓦特表法测定三相对称星形负载的无功功率，按图 6-6 所示的电路 * 接线。UQS FUA ~ V ~*W380V~V 380V三 相 对 称 负 载~W图 25-6 （１）每相负载由白炽灯和电容器并联而成，并由开关控制其接入。检查接 线无误后，接通三相电源，将调压器的输出线电压调到 220V， 读取三表的读 数，并计算无功功率Σ Q，记入表 6-3。（２）分别按ＩV、UUW 和ＩW、ＵUV 接法，重复（１）的测量，并比较各自 的Σ Ｑ值。表 6-3 计算 测量值 值 接 负载情况 Ｕ Ｉ Ｑ Σ Ｑ 法 （Ｖ） （Ａ） （ｖ ＝ 3 ａr） Ｑ ＩＵ， （1） 三相对称灯组（每相开３盏） ＵＶＷ （2） 三相对称电容器 （每相４.７μF）25 （3） (1)、(2)的并联负载 ＩＶ， （1） 三相对称灯组（每相开３盏） ＵＶＷ （2） 三相对称电容器 （每相４.７μF） （3） (1)、(2)的并联负载 ＩＷ， （1） 三相对称灯组（每相开３盏） ＵＶＷ （2） 三相对称电容器 （每相４.７μF） （3） (1)、(2)的并联负载 五、实验注意事项 1. 每次实验完毕，均需将三相调压器旋柄调回零位。每次改变接线，均需 断开三相电源，以确保人身安全。六、预习思考题 1. 复习二瓦特表法测量三相电路有功功率的原理。2. 复习一瓦特表法测量三相对称负载无功功率的原理。3. 测量功率时为什么在线路中通常都接有电流表和电压表？ 七、实验报告 1. 完成数据表格中的各项测量和计算任务。比较一瓦特表和二瓦特表法的 测量结果。2. 总结、分析三相电路功率测量的方法与结果。3. 心得体会及其他。实验七 负阻抗变换器一、实验目的 1. 加深对负阻抗概念的认识，掌握对含有负阻的电路分析研究方法。2. 了解负阻抗变换器的组成原理及其应用。3. 掌握负阻器的各种测试方法。二、原理说明 1. 负阻抗是电路理论中的一个重要基本概念， 在工程实践中有广泛的应 用。有些非线性元件（如燧道二极管）在某个电压或电流范围内具有负阻特性。除此之外，一般都由一个有源双口网络来形成一个等效的线性负阻抗。该网络 由线性集成电路或晶体管等元件组成，这样的网络称作负阻抗变换器。按有源网络输入电压电流与输出电压电流的关系，负阻抗变换器可分为电流 倒置型和电压倒置形两种(INIC 及 VNIC)，其示意图如图 7-1 所示。I1 U1 I226I1 U2 U1-K1U 1I2k I1U2 图 7-1 在理想情况下，负阻抗变换器的电压、电流关系为i3 U3 i 4 . . . . INIC 型U 2＝ U 1， I 2＝K I 1 （K 为电流增益） . . . . Z1 VNIC 型U 2＝-K1 U 1， I 2＝- I 1（K1 为电压增益） i6 i1 i5 2. 本实验用线性运算放大器组 成如图 7-2 所示的 INIC 电路， 在 Zi U 1 一定的电压、电流范围内可获得良好 的线性度。根据运放理论可知图 7-2U 1＝ U +＝ U?. . .－Z2i2U 2ZL＝U 2?.又I 5＝ I 6＝0，? ?..I 1＝ I 3， I 2＝－ I 4? ?....? U ?U U 3 Zi ? 1 , I 3 ? 1 , ? Z1 I1?U ?U 2 U 3 ? U 1 I4 ? 3 ? Z2 Z2? U2 ? Z 2 ? ? I 1 Z1 ZL ?∴?I 4Z2＝－ I 3Z1，－ I 2Z2＝－ I 1Z1，?....∴∴U2??U1I1Z Z ? Z i ? ? 1 ? Z L ? ? KZ L (令K ? 1 ) ? Z2 Z2 I1Z1 R1 当 Z1＝R1＝R2＝Z2＝1KΩ 时，K＝──＝──＝1 Z2 R2 (1) 若 ZL＝RL 时， Zi＝－KZL＝－RL 1 1 1 (2) 若 ZL＝ ── 时，Zi＝－KZL＝－ ── ＝jω L （令 L＝ ── ） jω C jω C ω 2C 1 1 (3) 若 ZL＝jω L 时，Zi＝－KZL＝－ jω L＝── （令 C＝ ── ） jω C ω 2L （2） （3）两项表明，负阻抗变换器可实现容性阻抗和感性阻抗的互换。三、实验设备27 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10名 直流稳压电源称型号与规格 0～30V数量 1 1备注低频信号发生器 交流毫伏表 双踪示波器 可变电阻箱 电容器 线性电感 电阻器 0～9999.9Ω 0.1μ F 100mH 200Ω ,1KΩ 0～600V直流数字电压表、毫安表 0～200V，0～200mA 各 1 1 1 1 1 1 自备 DGJ-05 DGJ-08 DGJ-08 DGJ-08 DGJ-08负阻抗变换器实验电路板 INIC四、实验内容与步骤 1. 测量负电阻的伏安特性，计算电流增益 K 及等值负阻。实验线路参见图 7-2。将实验挂箱上 IN1C 实验板右下部的二个插孔短接。U1 接直流可调稳压电 源，ZL 接 DGJ-05 挂箱上的电阻箱。RL= U1(V) 300Ω I1(mA) R-(KΩ ) RL= 600 Ω U1(V) I1(mA) R-(KΩ )(1) 取 RL＝300Ω (取自电阻箱)。测量不同 U1 时的 I1 值。U1 取 0.1～2.5V(非 线性部分应多测几点，下同。) (2) 令 RL＝600Ω ，重复上述的测量（U1 取 0.1～4.0V） 。(3) 计算：等效负阻和电流增益。(4) 绘制负阻的伏安特性曲线 U1＝f(I1) + 2. 阻抗变换及相位观察。低 见图 7-4。图中 b、c 即为 DGJ-08 挂 频 箱上 INIC 线路板左下部的两个插孔。接 信 线时，信号源的高端接 a，低（ “地” ） 号28源 端接 b，双踪示波器的“地” 端接 b， CH1、CH2 分别接 a，c。图中的 RS 为电流 取样电阻。因为电阻两端的电压波形与流 图 7-4 过电阻的电流波形同相，所以用示波器观察 RS 上的电压波形就反映了电流 i1 的相位。（1）调节低频信号使 U1≤3V，改变信号源频率 f＝500Hz～2000Hz，用双 踪示波器观察 u1 与 i1 的相位差，判断是否具有容抗特征。（2）用 0.1μ F 的电容 C 代替 L，重复（1）的观察，是否具抗特征。五、实验注意事项 本实验内容的接线较多，应仔细检查，特别是信号源与示波器的地端不可 接错。六、实验报告 1. 完成计算与绘制特性曲线。2. 总结对 INIC 的认识。3. 心得体会及其他。29
【大学电路实验报告】HUNANUNIVERSITY实 践 报 告科目院系专业学号姓名：电路分析基础 信息科学与工程学院 计算机科学与技术
肖倩2012 年 12 月 28 日 实验四 实验名称：网孔电流法与节点电压法实验原理：（1） 网孔电流法 回路电流在独立回路中是闭合的，对每个相关节点均流进一 次，流出一次，所以 KCL 自动满足。因此回路电流法是对独立回路 列写 KVL 方程。（2）节点电压法 选结点电压为未知量， KVL 自动满足， 则 就无需列写 KVL 方 程。各支路电流、 电压可视为结点电压的线性组合， 求出结点电压后， 便可方便地得到各支路电压、电流。实验目的?验证网孔法和节点法列方程 ?通过实验加强对电压、电流参考方向的掌握和运用能力。实验过程：: (1)用网孔电流法计算电流源 I2 两端的电压 U2 的理论值设中间网孔电流为 I 电路方向如上图，由网孔电流法得（3+56+4）I-3I2+4I2=-U1 解得：I=-0.26 所以：U2=（3-0.26）R3+U1=22.96 （2）利用 workbench 进行电路仿真，验证计算结果。 （3）用节点法计算电阻 R1 上流过的电流 I1 的理论值 有节点电压法得:(1/3+1/56)U1-U2/56=2A (1/56+1/4)U2-U1/56=3+12/4A 解得：U1=6，U2=24 则流过电阻 R1 的电流理论值：I=U1/R1=2A (4）验证计算结果。如图 实验五 实验名称：验证替代定理实验原理：对于给定的任意一个电路，若某一支路电压为 uk、电流为 ik，那 么这条支路就可以用一个电压等于 uk 的独立电压源，或者用一个电 流等于 ik 的 独立电流源，或用一 R=uk/ik 的电阻来替代，替代后电 路中全部电压和电流均保持原有值(解答唯一)。实验目的：掌握替代定理的应用实验过程：1、设计好电路，使用电压表、电流表测出 N1 网络的电压和电流N1 网络电压5.712V电流 888.2uA流过 R5 的电流857.5uA2、分别用电压源、电流源替代 N1 网络 流过Ｒ5 的电流 R2=1k ohm 原电路 857.5uA流过Ｒ5 的电流 R2=2k ohm 770.9uA流过Ｒ5 的电流 R2=3k ohm 724.3uA替换成电压源 误差 替换成电流源857.6uA 0.012 817.0uA771.0uA 0.012 719.2uA724.2uA 0,014 719.2uA 误差4.76.77.0R=3k ohm 在误差允许的范围内，基本验证替代定理成立实验六 实验名称：验证运算放大器的负阻抗实验原理：负阻抗变换器是用一块运算放大器构成的电流反向型负阻抗变 换器。 运算放大器输出端电压:u0 ? u1 ? i3 R0 ? u 2 ? i4 R0根据理想运算放大器“虚短”特性， 可得 u p ? u n ，即 u1 ? u 2 根据“虚断”特性， 可得， i1 ? i3 ， i2 ? i4 。带入上式可得， i1 ? i2 。根据负载 Z1 上的端电压和电流的参考方 向， 有Z in1 ?I2 ? ? U2 U U Z1 ， 因此从输入端 U1 看入的输入阻抗 Z in ? 1 ? 2 ? ?Z1 ， I1 I2U1 U 2 1 ? ? ? Z L ， K1 ? R2 I 1 K1 I 2 K1 R1实验目的：加强对运算放大器的理解 更明确的掌握理想运算放大器的“虚短”,“虚断”特性实验过程(1)通过实验原理推导出来的理论计算值为 Zin =8/10*5ohm=4ohm (2)根据图所示，利用软件进行仿真 万用表测出阻抗为4ohm 测量值的误差在范围之内，所以负阻抗为4ohm 所以结论正确本次实验的实验体会① 实验中可能由于电流源的一些参数问题没有处理好，导致替换成 电流源后的误差比较大。又感觉和元件的接地情况有关系，由于条件 的限制未能深入研究，但是基本上还是验证了定理的正确性。② 刚开始很多电路参数不知道在哪设置，慢慢尝试就熟练了。其实 还可以在电路元件附近加一些标注。 ③ 万能表可以测量电阻、电压、电流。④ 利用运算放大器的“虚短”“虚断”特性可进行推广应用 、
【大学电路实验报告】大学物理实验报告答案大全（实验数据及思考题答案全包括） 大学物理实验报告答案大全（实验数据及思考题答案全包括）伏安法测电阻实验目的 (1) 利用伏安法测电阻。(2) 验证欧姆定律。(3) 学会间接测量量不确定度的计算；进一步掌握有效数字的概念。实验方法原理 根据欧姆定律， R=U I，如测得 U 和 I 则可计算出 R。值得注意的是，本实验待测电阻有两只，一个阻值相对较大，一个较小，因此测量时必须采用安培表内接和外接两个方式，以减小测量误差。实验装置 待测电阻两只，0～5mA 电流表 1 只，0－5V 电压表 1 只，0～50mA 电流表 1 只，0～10V 电压表一 只，滑线变阻器 1 只，DF1730SB3A 稳压源 1 台。实验步骤 本实验为简单设计性实验，实验线路、数据记录表格和具体实验步骤应由学生自行设计。必要时，可提示学 生参照第 2 章中的第 2.4 一节的有关内容。分压电路是必须要使用的，并作具体提示。(1) 根据相应的电路图对电阻进行测量，记录 U 值和 I 值。对每一个电阻测量 3 次。(2) 计算各次测量结果。如多次测量值相差不大，可取其平均值作为测量结果。(3) 如果同一电阻多次测量结果相差很大，应分析原因并重新测量。数据处理 测量次数 U1 /V I1 /mA 1 5.4 2.00 .08 /mA /? 38.0 54.7 2 6.9 2.60 .22 42.0 52.9 3 8.5 3.20 .50 47.0 53.2 ；R1 / ? 测量次数 U2 /V I2 R2(1) 由 ?U (2) 由 ?I= U max × 1.5% ，得到 ?U 1 = 0.15V , ?U 2 = 0.075V= I max × 1.5% ，得到 ?I1 = 0.075mA, ?I 2 = 0.75mA ； =R ( ?U 2 ?I 2 ) +( ) 3V 3I，求得 u R 1(3) 再由 u R= 9 × 101 ?, u R 2 = 1? ；(4) 结果表示 R1= (2.92 ± 0.09) × 10 3 ?, R2 = (44 ± 1)?光栅衍射实验目的 (1) 了解分光计的原理和构造。(2) 学会分光计的调节和使用方法。(3) 观测汞灯在可见光范围内几条光谱线的波长 实验方法原理 若以单色平行光垂直照射在光栅面上，按照光栅衍射理论，衍射光谱中明条纹的位置由下式决定=dsin ψk =±kλ(a + b) sin ψk如果人射光不是单色，则由上式可以看出，光的波长不同，其衍射角也各不相同，于是复色光将被分解，而在中央 k =0、 ψ =0 处，各色光仍重叠在一起，形成中央明条纹。在中央明条纹两侧对称地分布着 k=1，2，3，…级光谱，各级光谱 线都按波长大小的顺序依次排列成一组彩色谱线，这样就把复色光分解为单色光。如果已知光栅常数， 用分光计测出 k 级光谱中某一明条纹的衍射角ψ，即可算出该明条纹所对应的单色光的波长λ。实验步骤 (1) 调整分光计的工作状态，使其满足测量 条件。(2) 利用光栅衍射测量汞灯在可见光范围内几条谱线的波长。① 由 于衍 射光 谱在 中央 明条 纹两 侧对称地分布，为了提高测量的准确度，测量第k级光谱时，应测出+k级和-k 级光谱线的位置，两位置的差值之半即为实验时k取1 。② 为了减少分光计刻度盘的偏心误差， 测量每条光谱线时， 刻度盘上的两个游标都要读数， 然后取其平均值(角 游标的读数方法与游标卡尺的读数方法基本一致)。③ 为了使十字丝对准光谱线，可以使用望远镜微调螺钉12来对准。④ 测量时，可将望远镜置最右端，从-l 级到+1 级依次测量，以免漏测数据。数据处理 谱线 游标 左1级 (k=-1) 右1级 (k=+1) φ λ／nm λ0／nm E黄l(明) 左 右 黄2(明) 左 右 绿(明) 紫(明) 左 右 左 右102°45′ 62°13′ 282°48′ 242°18′ 102°40′ 62°20′ 282°42′ 242°24′ 101°31′ 63°29′ 281°34′ 243°30′ 97°35′ 67°23′ 277°37′ 247°28′20.258° 577.1 20.158° 574.4 19.025° 543.3 15.092° 433..9 546.1 435.80.33％ 0.45％ 0.51％ 0.44％ (1) 与 公 认 值 比 较 计算出各条谱线的相对误 差λ ?λx E= 0 λ0其中λ0 为公认值。(2) 计算出紫色谱线波长的不确定度? ? ((a + b) sin ? ) ? u(λ) = ? u (? )? = (a + b) | cos ? | u (? ) ?? ? ? 1 π = =0.467 U =2×u(λ) =0.9 × cos 15.092? × 600 60 × 180最后结果为1. 请说明理由。答：由(a+b)sinφ=kλ ∵φ最大为 90? 又∵a+b=1/500mm=2*10 m， ∴k=2*10 /589.0*10 =3.4 2.-6 -9 -62nmλ=(433.9±0.9) nm当用钠光(波长λ=589.0nm)垂直入射到 1mm 内有 500 条刻痕的平面透射光栅上时，试问最多能看到第几级光谱?并 得 k={(a+b)/λ}sinφ 所以 sinφ=1 λ=589.0nm=589.0*10 m 最多只能看到三级光谱。-9当狭缝太宽、太窄时将会出现什么现象?为什么? 答：狭缝太宽，则分辨本领将下降，如两条黄色光谱线分不开。狭缝太窄，透光太少，光线太弱，视场太暗不利于测量。3. 为什么采用左右两个游标读数?左右游标在安装位置上有何要求? 答：采用左右游标读数是为了消除偏心差，安装时左右应差 180?。 光电效应实验目的 (1) 观察光电效现象,测定光电管的伏安特性曲线和光照度与光电流关系曲线;测定截止电压,并通过现象了解其物 理意义。(2) 练习电路的连接方法及仪器的使用; 学习用图像总结物理律。实验方法原理 (1) 光子打到阴极上,若电子获得的能量大于逸出功时则会逸出，在电场力的作用下向 阳极运动而形成正向 电流。在没达到饱和前，光电流与电压成线性关系,接近饱和时呈非线性关系,饱和后电流不再增加。2 2 (2) 电光源发光后,其照度随距光源的距离的平方成(r )反比即光电管得到的光子数与 r 成反比,因此打出的电子 2 2 -2 数也与 r 成反比,形成的饱和光电流也与 r 成反比,即 I ∝r 。(3) 若给光电管接反向电压 u 反 ，在 eU 反 & mvmax / 2=eUS 时(vmax 为具有最大速度的电子的速度) 仍会有电子移动 到阳极而形成光电流， 当继续增大电压 U 反， 由于电场力做负功使电子减速， 当使其到达阳极前速度刚好为零时 U 反 =US， 此时所观察到的光电流为零，由此可测得此光电管在当前光源下的截止电压 US。实验步骤 (1) 按讲义中的电路原理图连接好实物电路图； (2) 测光电管的伏安特性曲线① 先使正向电压加至30伏以上，同时使光电流达最大（不超量程）， ② 将电压从0开始按要求依次加大做好记录； (3) 测照度与光电流的关系① 先使光电管距光源20cm处，适当选择光源亮度使光电流达最大(不超量程)； ② 逐渐远离光源按要求做好记录； 实验步骤 (4) 测光电管的截止电压① 将双向开关换向； ② 使光电管距光源20cm处，将电压调至“0”， 适当选择光源亮度使光电流达最大（不超量程），记录此时的光 电流I0，然后加反向电压使光电流刚好为“0”，记下电压值US； ③ 使光电管远离光源（光源亮度不变）重复上述步骤作好记录。数据处理 (1) 伏安特性曲线 U /V I /mA -0.6 4 0 0 2.96 1.0 5.68 2.0 10.3 4 4.0 16.8 5 6.0 18.7 8 40.0 0.000 6 2.88 8.0 19.9 0 50.0 0.000 4 1.51 10.0 19.9 2 60.0 0.000 3 0.87 20.0 19.9 4 30.0 19.9 5 40.0 19.9 7 80.0 0.000 15 0.32(2) 照度与光电流的关系 L /cm 1/L220.0 0.002 5 19. 10 5 025.0 0.001 6 12..001 1 6..000 8 4..000 2 0.53I /?A-0伏安特性曲线照度与光电流曲线 (3) 零电压下的光电流及截止电压与照度的关系 L /cm I0 /?A US /V20.0 1.96 0..85 0..06 0..85 0..64 0..61 0..58 0..55 0.63 答：临界截止1. 临界截止电压与照度有什么关系?从实验中所得的结论是否同理论一致?如何解 释光的波粒二象性? 电压与照度无关，实验结果与理论相符。光具有干涉、衍射的特性，说明光具有拨动性。从光电效应现象上分析，光又具有粒子性，由爱因斯坦方程来描 述：hν=(1/2)mv max+A。2. 可否由 Us′?ν曲线求出阴极材料的逸出功?答：可以。由爱因斯坦方程 hυ=e|us|+hυo 可求出斜率Δus/Δυ=h/e 和普朗克常数，还可以求出截距（h/e）υo，再由截距求出光电管阴极材料的红限 υo ，从而求出逸出功 A=hυo。2光的干涉―牛顿环实验目的 (1) 观察等厚干涉现象及其特点。(2) 学会用干涉法测量透镜的曲率半径与微小厚度。实验方法原理 利用透明薄膜(空气层)上下表面对人射光的依次反射，人射光的振幅将分成振幅不同且有一定光程差的两部分， 这是一种获得相干光的重要途径。由于两束反射光在相遇时的光程差取决于产生反射光的薄膜厚度，同一条干涉条纹所 对应的薄膜厚度相同，这就是等厚干涉。将一块曲率半径 R 较大的平凸透镜的凸面置于光学平板玻璃上，在透镜的凸 面和平板玻璃的上表面间就形成一层空气薄膜，其厚度从中心接触点到边缘逐渐增加。当平行的单色光垂直入射时， 入射光将在此薄膜上下两表面依次反射，产生具有一定光程差的两束相干光。因此形成以接触点为中心的一系列明暗交2 2 替的同心圆环――牛顿环。透镜的曲率半径为R = D m ? D n = 4( m ? n )λ实验步骤y 4( m ? n )λ(1) 转动读数显微镜的测微鼓轮，熟悉其读数方法；调整目镜，使十字叉丝清晰，并使其水平线与主尺平行(判断的 方法是：转动读数显微镜的测微鼓轮，观察目镜中的十字叉丝竖线与牛顿环相切的切点连线是否始终与移动方向平行)。(2) 为了避免测微鼓轮的网程(空转)误差， 在整个测量过程中， 鼓轮只能向一个方向旋转。应尽量使叉丝的竖线对准暗 干涉条纹中央时才读数。(3) 应尽量使叉丝的竖线对准暗干涉条纹中央时才读数。(4) 测量时，隔一个暗环记录一次数据。(5) 由于计算 R 时只需要知道环数差 m-n，因此以哪一个环作为第一环可以任选，但对任一暗环其直径必须是对 应的两切点坐标之差。数据处理 环的级数 环的位置 ／mm 环的直径 ／mm 环的级数 环的位置 ／mm 环的直径／mm m 右 左 Dm n 右 左 Dn 24 21.391 28.449 7.058 14 22.237 27.632 5.395 20.709 20.635 0.12 22 21.552 28.320 6.768 12 22.435 27.451 5.016 20.646 20 21.708 28.163 6.455 10 22.662 27.254 4.592 20.581 875.4 0.6％ 1 8 21.862 27.970 6.108 8 22.881 26.965 4.084 20.629 16 22.041 27.811 5.770 6 23.162 26.723 3.561 20.612 u ( R) =cR? u ( y ) ? ? u ( m) ? ? u ( n ) ? ? ? ? y ? +?m?n? +?m?n? ? ? ? ? ? ?222= ? 0.12 ? + 8.9 × 10?8 =0.6％ ? ? ? 20.635 ?2uc ( R ) = R ×uc ( R ) =5.25mm；U R= 2× uc ( R ) = 11 mmR = ( R ± U ) =(875±11)mm1. 透射光牛顿环是如何形成的?如何观察?画出光路示意图。答：光由牛顿环装置下方射入，在 空气层上下两表面对入射光的依次反射，形成干涉条纹，由上向下观察。2. 在牛顿环实验中，假如平玻璃板上有微小凸起，则凸起处空气薄膜厚度减小，导致等厚干涉条纹 发生畸变。试问这时的牛顿环(暗)将局部内凹还是局部外凸?为什么? 答：将局部外凸，因为同一条纹对应的薄膜厚度相同。3. 用白光照射时能否看到牛顿环和劈 尖干涉条纹?此时的条纹有何特征? 答：用白光照射能看到干涉条纹，特征是：彩色的条纹，但条纹数有限。双棱镜干涉实验目的 (1) 观察双棱镜干涉现象,测量钠光的波长。(2) 学习和巩固光路的同轴调整。实验方法原理 双棱镜干涉实验与双缝实验、双面镜实验等一样，都为光的波动学说的建立起过决定性作用，同时也是测量光波 波长的一种简单的实验方法。双棱镜干涉是光的分波阵面干涉现象，由 S 发出的单色光经双棱镜折射后分成两列，相当 于从两个虚光源 S1 和 S2 射出的两束相干光。这两束光在重叠区域内产生干涉，在该区域内放置的测微目镜中可以观察 到干涉条纹。根据光的干涉理论能够得出相邻两明（暗）条纹间的距离为 ?x 个虚光源的距离，用共轭法来测，即 d 微 目 镜 的 距 离=d d λ ，即可有 λ = ?x 其中 d 为两 D D微 目 镜 测 量 。= d 1d 2 ； ?x；D 为虚光源到接收屏之间的距离，在该实验中我们测的是狭缝到测 很 小 ， 由 测实验步骤 (1) 仪器调节 ① 粗调 将缝的位置放好，调至坚直，根据缝的位置来调节其他元件的左右和高低位置，使各元件中心大致等高。② 细调 根据透镜成像规律用共轭法进行调节。使得狭缝到测微目镜的距离大于透镜的四倍焦距，这样通过移动透镜能够在 测微目镜处找到两次成像。首先将双棱镜拿掉，此时狭缝为物，将放大像缩小像中心调至等高，然后使测微目镜能够接 收到两次成像，最后放入双棱镜，调双棱镜的左右位置，使得两虚光源成像亮度相同，则细调完成。各元件中心基本达 到同轴。(2) 观察调节干涉条纹 调出清晰的干涉条纹。视场不可太亮，缝不可太宽，同时双棱镜棱脊与狭缝应严格平行。取下透镜，为方便调节可 先将测微目镜移至近处，待调出清晰的干涉条纹后再将测微目镜移到满足大于透镜四倍焦距的位置。(3) 随着 D 的增加观察干涉条纹的变化规律。(4) 测量 ① 测量条纹间距 ?x ② 用共轭法测量两虚光源 S1 和 S2 的距离 d ③ 测量狭缝到测微目镜叉丝的距离 D 数据处理 测 ?x 数据记录 次数 1 2 3 4 5 6 条纹位置 起始位置 a 8.095 3.554 8.030 3.550 8.184 3.593 终了位置 a′ 3.575 8.035 3.573 8.100 3.680 8.080 测 d 数据记录 次数 1 2 3 4 5 6 放大像间距 d1 a1 7.560 5.771 7.538 5.755 7.520 5.735 a1′ 5.774 7.561 5.766 7.549 5.753 7.515 |a1-a1′| 1.786 1.790 1.772 1.794 1.767 1.780 a2 7.357 6.933 7.381 6.910 7.355 6.951 10 10 10 10 10 10 4.520 4.481 4.457 4.550 4.504 4.487 mm 缩小像间距 d2 a2′ 6.965 7.360 6.968 7.330 6.940 7.360 |a2-a2′| 0.410 0.428 0.413 0.420 0.415 0.409 被测条纹数 mm |a-a′|?x0.1 0.0 0.7?x = 0.44998mmd 1 = 1.7915mm； d 2 = 0.4158mm测 D 数据记录 狭缝位置 b 1 测微目镜差丝位置 b′ 660 mm D=|b-b′| 659(1)?x 的不确定度u A (?x ) = 0.001329mm； u B (?x ) =2 2?仪 3= 0.005770mm；u (?x ) = u A ( x ) + u B ( x ) = 0.005921mm。(2) 求 d1 与 d2 的不确定度u A (d1 ) = 0.004288mm； u A (d 2 ) = 0.002915mm； u B (d1 ) = 0.007mm； u B (d 2 ) = 0.005mm； u B (d ) =2 2?仪 3= 0.005770mm；u (d1 ) = u A ( d1 ) + u B ( d1 ) + u B (d ) = 0.01003mm； u (d 2 ) = u A ( d 2 ) + u B (d 2 ) + u B (d ) = 0.00817mm。(3) 求 D 的不确定度2 2u (D ) = 1mm。(4) 波长的合成相对不确定度uc ( λ ) ? u (?x ) ? ? u(d ) ? ? u(D ) ? ?4 = ? ? +? ? +? ? = 4.128 × 10 mm； λ ? ?x ? ? d ? ? D ?1 ? u (d1 ) ? 1 ? u (d 2 ) ? ? u (d ) ? ?5 其中 ? ? = ? ? d ? + 4 ? d ? = 1.374 × 10 mm。? ? ? 4? 1 ? ? d ? ? 2 ?(5) 测量结果2 2 由λd ?x 求得 λ = 5.87731× 10 -4 mm。D uc (λ ) = 2.427 × 10 ?7 mm；包含因子 k = 2 时， λ 的扩展不确定度 U = 2uc (λ ) 结果表达式为=测量前仪器调节应达到什么要求?怎样才能调节出清晰的干涉条纹?λ = λ + U = (5.877 ± 0.005) × 10 ?4 mm。1. 2. 宽度。2. 本实验如何测得两虚光源的距离 d?还有其他办法吗? 答：d=(d1*d2) 或利用波长λ已知的激光作光源，则 d=(D/Δx)λ 3. 狭缝与测微目镜的距离及与双棱镜的距离改变时，条纹的间距和 数量有何变化? 答：狭缝和测微目镜的距离越近，条纹的间距越窄，数量不变，狭缝 和双棱镜的距离越近，条纹间距越宽，数量越小。4 . 在同一图内画出相距为 d 虚光源的 S1 和 S2 所成的像 d1 和 d2 的光路图。1/2答：共轴，狭逢和棱背平行与测微目镜共轴，并适当调节狭逢的测薄透镜的焦距实验目的 (1) (2) (3) (4) 掌握测薄透镜焦距的几种方法； 掌握简单光路的分析和调整的方法； 了解透镜成像原理，掌握透镜成像规律； 进一步学习不确定度的计算方法。实验方法原理 (1) 自准法 当光(物)点在凸透镜的焦平面上时，光点发出的光线经过透镜变成平行光束，再经过在透镜另一侧的平面镜反射后又汇聚在原焦平面上且与发光点(物点)对称。(2) 物距像距法 测出物距(u)与相距(v)代入公式：1/u +1/v=1/f 可求 f (3) 共轭法 保持物与屏的距离(L)不变,移动透镜，移动的距离为(e)，其中一次成放大像另一次成缩小像,放大像1/u + 1/v=1/ 2 2 f ,缩小像1/(u+e)+1/(v-e)=1/ f ,由于 u+v=L ，所以f =(L -e )/4L 。(4) 凹透镜焦距的测量 利用光路可逆原理，将凸透镜所成的实像作为凹透镜的物，即可测出凹透镜成实像的物距和像距，代入公式1/u + 1/v=1/f 可求出焦距 f。实验步骤 本实验为简单设计性实验，具体实验步骤由学生自行确定，必要时课建议学生按照实验原理及方法中的顺序作试 验。要求学生自行设计的能直接反映出测量结果的数据记录表格。数据处理 (1) 自准法，物距像距法，则凹透镜焦距三个试验将所测数据及计算结果填写在自行设计的表格中。(2) 对共轭法的测量数据及处理实例 测量数据记录表 O1 O1 左 52.4 3 53.5 0 51.6 7 52.7 0 51.3 0 52.3 4 O1 右 52.9 0 52.7 0 52.8 9 52.9 0 52.8 0 52.8 06O2 O1 52.6 7 53.1 0 52.2 8 52.8 0 52.0 5 52.5 7 O2 左 98.0 0 97.9 8 99.0 0 98.8 0 98.6 0 98.3 4 O2 右 99.0 0 99.2 0 99.5 0 99.2 1 98.9 0 99.1 0 O2 98.5 0 98.5 9 99.2 5 99.0 1 98.7 5 98.7 2e=o2-o1 45.83f=(L -e )/4 L 19.9.19.6 946.19.① 不确定度的计算过程:∑ (euA(e)= u(e)=1i? e)26(6 ? 1)= 0.047 cm0.31 cm2uB (e ) =0.30 cm2 2 u A (e ) + uB (e ) =u(L) = 0.30 cm2所以2 ? L2 + e 2 ? 2 u( f ) ? 2e ? 2 = ? 2 u (L ) + ? 2 u (e ) = 0.368 × 10- 2 2? (L ? e2 )L ? f ?L ? e ? ? ?-2u( f )=0.368×10 ×19.683cm=0.072cm ② 最后表达式:f = (19.7±0.1) cmU =2u( f )=0.145cm=0.1cm1. 你认为三种测量凸透镜焦距的方法，哪种最好?为什么? 答：共轭法最好，因为这个方法把焦距的测量归结为对可以精确测定的量 L 和 e 的测量，避免了在测量 u 和 v 时，由于 估计透镜光心位置不准确所带来的误差。2. 由f = L2 ? e 2 4L 推导出共轭法测 f 的标准相对合成不确定度传递公式。根据实际结果，试说明 uB(L)、uB(e)、uA(e)哪个量对最后结果影响最大?为什么?由此你可否得到一些对实验具有指导性意义的结论? 大，因为 L 为单次测量量。对 O1、O2 的测量时，要采用左右逼近法读数。答：uA(L)对最后结果影响最3. 测量凹透镜焦距 f 和实验室给出的 f0，比较后计算出的 E 值（相对误差）一般比较大，试分析 E 大的原因? 答：E 较大的原因可能是因为放入凹透镜后所成像的清晰度很难确定，即像的聚焦情况不好，从而导致很难测出清 晰成像的位置。4. 在测量凸透镜的焦距时，可以利用测得的多组 u、v 值，然后以 u+v 作纵轴，以 u?v 作横轴，画出实验曲线。根据 式(3-15-1)事先推断一下实验曲线将属于什么类型，怎样根据这条曲线求出透镜的焦距 f?f =答：曲线是直线，可根据直线的斜率求出 f，f=1/k，因为 1/f=1/u+1/v，即 5. 测量凸透镜的焦距时，可以测得多组 u、v 值，以 v/u(即像的放大率)作纵轴，以 v 作横轴，画出实验曲线。试问这 条实验曲线具有什么形状?怎样由这条曲线求出透镜的焦距 f ? 答：曲线是直线，在横轴上的截距就是 f。uυ u + υ ，故可有 f=1/k。 激光全息照相实验目的 (1) (2) (3) (4) 了解全息照相的原理及特点。掌握漫反射物体的全息照相方法，制作漫反射的三维全息图。掌握反射全息的照相方法，学会制作物体的白光再现反射全息图。进一步熟悉光路的调整方法，学习暗室技术。实验方法原理 (1) 概述 全息照相是利用光涉的干涉和衍射原理，将物光波以干涉条纹的形式记录下来，然后在一定条件下，利用衍射再现 原物体的立体图像。可见，全息照相必须分两步进行：①物体全息图的记录过程；②立体物像的再现过程。(2) 全息照相与普通照相的主要区别 ①全息照相能够把物光波的全部信息记录下来，而普通照相只能记录物光波的强度。②全息照片上每一部分都包含了被摄物体上每一点的光波信息，所以它具有可分割性，即全息照片的每一部分都能 再现出物体的完整的图像。③在同一张全息底片上，可以采用不同的角度多次拍摄不同的物体，再现时，在不同的衍射方向上能够互不干扰地 观察到每个物体的立体图像。(3) 全息照相技术的发展 全息照相技术发展到现在已有四代。本实验将用激光作光源完成物体的第二代全息图―漫反射全息图和第三代全息 图―反射全息图的拍摄和再现。He-N e He-N e M2 O L2L.K S O HL.K L实验步骤θθL1M1M 首先要熟悉本实验所用仪器和光学元件。打开激光器电源，点亮 He-Ne 激光器，调整其工作电流，使其输出最强的 H 激光，然后按下述内容和步骤开始进行实验。(1) 漫反射全息图的拍摄 ① 按漫反射全息光路图摆放好各元件的位置，整个光路大概占实验台面的三分之二左右。②各光束都应与台面平 行，通过调平面镜的俯仰角来调节。且光点都要打到各元件的中心部位。③两束光的光程差约为 20cm,光程都是由分束 镜开始算起,沿着光束前进的方向量至全息底片为止。④物光与参考光夹角为 30°～50°。⑤参考光与物光的光强比为 3:1～8:1（通过调整扩束镜的位置来实现） 。⑥曝光时间为 6S。⑦上底片及曝光拍照（底片上好后要静止 1～2min） 药 ， 膜面要正对物体放。(2) 白光再现反射全息图 ① 按反射全息光路摆放好各元件的位置，先不放入扩束镜 L，各光事与台面平行。② 调整硬币，使之与干板（屏） 平行，使激光束照在硬币的中心。③ 放入扩束镜，使光均匀照射且光强适中，确定曝光时间为 3s。④ 曝光，硬币与 干板间距为 1cm。(3) 底片处理 ① 显影。②显影后冲洗 1min，停显 30s 左右，定影 3～5min，定影后可打开白炽灯，用水冲洗干板 5～10min，再 用吹风机吹干（吹时不可太近且不可正对着吹，以免药膜收缩） 。(4) 再现观察 ① 漫反射全息图的再现。② 白光再现反射全息图的观察。数据处理本实验无数据处理内容 1. 全息照像有哪些重要特点? 答：全息照相是利用光波的干涉和衍射原理，将物体“发出”的特定波前（同时包括振幅和位相）以干涉条纹的形式记 录下来，然后在一定条件下，利用衍射再现原物体的立体像。全息照相必须分两步进行：（1）物体全息图的记录过程； （2）立体物像的再现过程。2. 全息底片和普通照像底片有什么区别? 答：（1）全息照相能够把物光波的全部信息（即振幅和相位）全部记录下来，而普通照相只能记录物光波的强度（既 振幅），因此，全息照片能再现出与原物体完全相同的立体图象。（2）由于全息照片上的每部分都包含了被摄物体上 每一点的光波信息，所以，它具有可分割性，即全息照片的每一部分都可以再现出原物体的立体图象。（ 3）在同一张 全息底片上，可以采用不同的角度多次拍摄不同的物体，再现时，在不同的衍射方向上能够互不干扰地观察到每个物体 的立体图象。 3. 为什么安装底片后要静止一时间，才能进行曝光? 答：为了减少震动，提高拍摄质量，减震是全息照相的一项重要措施，要保证照相质量，光路中各元器件的相对位移量 要限制在&λ/2 范围内。5. 普通照像在冲洗底片时是在红光下进行的，全息照像冲洗底片时为什么必须在绿光甚至全黑下进行? 答：因为全息干板涂有对红光敏感的感光材料，所以冲洗底片时必须在绿光甚至全黑下进行。用惠斯通电桥测电阻实验目的 (1) 掌握用惠斯通电桥测电阻的原理 (2) 正确应用复射式光点检流计 (3) 学会用QJ19型箱式电桥测电阻 实验方法原理 应用自组电桥和箱式电桥两种方法来测未知电阻 Rx。其原理如图示，其中 R1、R2、R3 是三个已知电阻与未知电阻 Rx 构成四个臂，调节 Ucd =0 时电桥平衡。即 I1R1=I2R2, I1Rx=I2R3 实验步骤 (1) 自组电桥① 按图 3-9-1 连接电路,根据被测阻值范围恰当选择比例臂(在电阻箱上), 判断平衡指示仪用指针式检流计。② 调整测定臂 R3 使其平衡,记下各臂阻值.逐一测得 RX1、RX2、RX 串，RX 并。(2) 箱式电桥① (按图 3-9-3 或箱式电桥仪器铭牌右上角的线路图接线，平衡指示仪用复射式光点检流计。②参照书 P95 页表格选取 R1、R2 两臂和电源电压，参照自组桥测试结果选取 R3 的初始值。③ 对每个被测电阻通过不同的灵敏度分别进行粗细调平衡，并记录相应阻值。数据处理 自组点桥数据 RX1 2R3 ， 当∴ Rx =R1 R3 。R2RX串RX并箱式电桥数据 RX1RX2RXX串R并RX 1 0 1 04.21 1 042.1R1/Ω1 500 000 1 500
000 5 069.0 5 069.01 1 1 042.8 1 042.8 由△R=R2/ΩR 1/R2 R /Ω 3 RX/Ω1 0 1 46.60 1 466.0 01 0 3 58.51 3 585.11 5 06.42 5 064.21 3 475.2 592.0 R 1 3 /Ω 475.2 592.0 X 数据处理：3/ΩR(1) 自组电桥(a =0.1 级) 得：U1=0.95×3 Ra/100而U0.95=0.95△R3 ×÷100=2ΩU2=0.95× 3 ×.1/100=6Ω U3=0.95× 3 ×.1/100=8Ω U4=0.95× 3 ×.1/100=2Ω测量结果：R1=(1475±2) Ω R2=(3592±6) Ω R3=(5069±8) Ω R4=(1043±2) Ω(2) 箱式电桥（a = 0.05 级）由△R=±a/100%(kR3+RN/10),又 U0.95=0.95△R得：U=0.95×0.05/100×(10R3+1000/10) ∴U1=0.95×0.05/100×(10×146.60+100)=0.7Ω U2=0.95×0.05/100×(10×358.51+100)=2Ω U3=0.95×0.05/100×(10×506.42+100)=2Ω U4=0.95×0.05/100×(10×104.21+100)=0.5Ω 测量结果R1=(.7)Ω R2=(3585±2)Ω R3=(5064±2)Ω R4=(.5)Ω 思考题 (1) 电桥一般有两个比例臂 R1、 2， R 一个测定臂 R3 和另一个待测电阻 RX 组成。电桥的平衡条件是RX= R1/R2） （R。3(2) 不能平衡，因为桥臂两端 C 和 D 两点电位不会相等。(3) ①不会，因为被测阻值仅仅依赖于 R1、R2、R3 三个阻值。② 会，因为要由检流计判断是否平衡。③ 不会，因为检流计分度值不影响电桥误差。④ 会，因为电压太低会降低电桥的灵敏度，从而增大误差。⑤ 会，因为除了 R1、R2、R3 三个电阻外，还有导线电阻。(4) 由被测阻值大约为1.2kΩ，应考虑电源电压及倍率。电源电压选择6V，倍率R1/R2=1， 因为当电桥的四个臂接近时电桥有较高的灵敏度。1.电桥由哪几部分组成? 电桥的平衡条件是什么? 答：由电源、开关、检流计桥臂电阻组成。平衡条件是 Rx=(R1/R2)R3 2.若待测电阻 Rx 的一 个头没接(或断头)，电桥是否能调平衡?为什么?答：不能，Rx 没接（或断头） ，电路将变为右图 所示，A、C 及 C、D 间总有电流，所以电桥不能调平。3.下列因素是否会使电桥误差增大?为什么?(1) 电源电压不太稳定； 由于电桥调 平以后与电源电压无关，则电源电压不太稳定基本不会使电桥误差增大。(2) 检 流计没有调好零点；若检流计没有调好零点，当其指针指零时检流计中电流不为 零，即电桥没有达到平衡正态，此时的测量读数中将会含有较大误差甚至会出现 错误读数； (3) 检流计分度值大 ；检流计分度值大时会使电桥误差增大，因电桥的灵敏度 与分度值成反比； (4) 电源电压太低；电源电压太低会使电桥误差增大，因电桥的灵敏度与电源电 压成正比； (5) 导线电阻不能完全忽略； 对高电阻不会， 当被测电阻的阻值很高时导线电阻可以忽略。为了能更好地测准电阻 ， 4. 在自组电桥时，假如要测一个约 1.2kΩ的电阻，应该考虑哪些因素?这些因素如何选取? 答：应考虑电源电压，比例 臂的电阻值，检流计的分度值。电源电压取 6V，R1，R2 取 1000Ω，检流计取 1.5 级?A 表。液体粘滞系数的测定实验目的 (1) 观察液体的内摩擦现象,了解小球在液体中下落的运动规律。(2) 用多管落球法测定液体粘滞系数。(3) 掌握读数显微镜及停表的使用方法。(4) 学习用外延扩展法获得理想条件的方法。(5) 用作图法及最小二乘法处理数据。实验方法原理 液体流动时,各层之间有相对运动,任意两层间产生等值反向的作用力, 称其为内摩擦力或粘滞力 f , f 的方向沿液 层接触面,其大小与接触面积 S 及速度梯度成正比,即f = η S dv dx当密度为ρ的小球缓慢下落时，根据斯托克斯定律可知,小球受到的摩擦阻力为 f = 3πηvd 小球匀速下落时, 小球所受的重力ρvg,浮力ρovg,及摩擦阻力 f 平衡，有V ( ρ ? ρ o ) g = 3πη vo d1 3 πd (ρ ? ρ o )g = 3πη v o d 6 η=( ρ ? ρ o )gd 2 18vo vo = L t大量的实验数据分析表明 t 与 d/D 成线性关系。以 t 为纵轴，d/D 为横轴的实验图线为一直线，直线在 t 轴上的截 距为 to，此时为无限广延的液体小球下所需要的时间，故 实验图线为直线，因此有 实验步骤 (1) (2) (3) (4) 数据处理 量筒直径 D /mm 时间 t /s 用读数显微镜测钢珠的直径。用卡尺量量筒的内径。向量筒内投入钢球，并测出钢球通过上下两划痕之间距离所需要的时间。记录室温。t = to + ax可用最小二乘法确定 a 和 t0 的值。序号小球直径 /mmd 室温 T × 10 ?2 D /度1.308 1 1.309 1.295 1.301 2 1.301 1.300 1.300 3 1.303 1.303 1.303 4 1.304 1.298 1.310 5 1.304 1.301 1.308 6 1.306 1.298 用最小二乘法计算 to 1.304 14.26 26.34 9.14 1.305 18.96 26.28 6.88 1.302 23.42 25.96 5.56 1.302 31.18 25.72 4.18 17.8 1.301 40.10 25.63 3.24 1.304 50.14 25.41 2.61t = 26.01 x = 0.0527xt = 1.37 x 2 = 0.7 × 26.01 ? 1.37 = ?2.29 0.0527 2 ? 0.000328 t o = 25.89 ? (?2.29) × 0.0527 = 26.01s L vo = = 4.61mm s toa=( ρ ? ρ ) gd 2 η= = 1.37 × 10 ?3 kg / m ? s 18vo1. 用误差理论分析本实验产生误差（测量不确定度）的主要原因。怎样减小它的测量误差? 答：主要有小球半径测量不确定度 u(d)、小球下落距离测量不确定度 u(L)和小球下落时间测量不确定度 u(t)等。① u(d)有两种原因：①是小球直径不均匀,因此应求平均半径；②是仪器误差。② u(L)有两种原因：①用钢板尺测 L 所带 来的误差；②按计数器时，因小球刚好没有对齐标示线而产生的误差。③ u(t)按计数器时所产生的误差。分析结果可见，小球直径的误差对测量结果影响最大，所以小球不能太小，其次量筒应适当加长，以增加落球时间， 从 而减少时间测量的误差。2. 量筒的上刻痕线是否可在液面位置?为什么? 答：不能。因为开始小球是加速运动，只有当小球所受的重力、浮力、粘滞力三力平衡后，小球做匀速运动时，才可以 计时，所以不能从液面开始。3. 为什么小球要沿量筒轴线下落? 答：圆形玻璃量筒的筒壁对小球运动产生严重影响，只能在轴线上运动，才能使筒壁横向的作用力合力为零。用电位差计测量电动势 实验目的 (1) 掌握电位差计的基本线路及测量原理。(2) 掌握用线式电位差计、UJ37箱式电位差计测量电动势的电压的基本实验方法。实验方法原 理 (1) 用补偿法准确测量电动势（原理） 如图 3-10-2 所示。EX 是待测电源，E0 是电动势可调的电源，E0 和 EX 起。当调节 E0 的大小，使夫流计指针不偏转，即电路中没有电流时，两个 等，互相补偿，即 EX＝E0，电路达到平衡。(2) 电位差计测量电动势（方法） 由电源 E、开关 K、变电阻 RC 精密电阻 RAB 和毫安表组成的回路叫工作 回路。由 RAB 上有压降，当改变 a0、b0 两触头的位置，就改变 a0、b0 间的电 位差 Ua。b。，就相当于可调电动势 E0。测量时把 Ua。b。引出与未知电动势 EX 比较。由 EX、KX 和 Raxbx 组成的回路叫测量回路。调节 RC 的大小，使工作回 路中电流值 I0 和 RAB 的乘积 I0RAB 略大于 ES 和 EX 二者中大的一个。实验步骤EX K A aX a0 ES KS R b0 G G B bX G EX E0通过检流计联在一 电源的电动势大小相3-10-2 补偿原理 RC EKmAX (1) 用线式电位差计测电池电动势 3-10-3 电位差计原理图 ① 联结线路 按书中图 3-10-4 联电路，先联接工作回路，后联接测量回路。正确 联接测量回路的关键是正确联双刀双掷开关 K2。②测量 (a) 调节 RC 使 UAB≥EX，I0 值调好后不许再变。(b) 将 K2 掷向 ES 一侧，将滑动触头从 1 逐一碰试，直到碰相邻插孔时检流计指针向不同方向摆动或指零，将 a 插 入较小读数插孔，移动 b′使检流计指零。最后合上 K3。(c) 将 K2 掷向 EX，重复步骤（b） 。(2) UJ37 箱式电位差计的校准和使用 UJ37 箱式电位计测量范围为 1~103mV，准确度级别 0.1 级，工作温度范围 5℃～45℃。①校准 先把检流计机械调零。把四刀双掷扳键 D 扳向“标准”，调节工作电流直至检流计指零点。②测量 校准完后，把待测电压接入未知，将未知电压开关扳向“ON”。先粗调，后细调。数据处理 次 1 LS ／m LS 左＝4.6686 LS 右＝4.6690 LS1＝4.6688 LS 左＝4.6689 LS 右＝4.6691 LS2＝4.6690 LS 左＝4.6688 LS 右＝4.6673 LS3＝4.6681 Lx ／m LX 左＝9.5350 LX 右＝9.5352 LX1＝9.5351 LX 左＝9.5358 LX 右＝9.5360 LX2＝9.5359 LX 左＝9.5355 LX 右＝9.5362 LX3＝9.53592Ex =Lx ES ＝3.2004V LS3 456 平均值LS 左＝4.6687 LS 右＝4.6691 LS4＝4.6689 LS 左＝4.6684 LS 右＝4.6692 LS5＝4.6688 LS 左＝4.6686 LS 右＝4.6690 LS6＝4.6688LX 左＝9.5364 LX 右＝9.5370 LX4＝9.5367 LX 左＝9.5360 LX 右＝9.5370 LX5＝9.5365 LX 左＝9.5378 LX 右＝9.5385 LX6＝9.5382LS =4.6687Ex = Lx E S ＝3.2004V LSLX＝9.5364(1) 计算未知电动势 Ex 的平均值(2) 计算未知电动势 Ex 的不确定度 U ① 计算直接测量量 Ls 的标准不确定度 u(LS ) (LS ) = 8mm； (LS ) = 8mm；u A (LS ) = u A (LS ) =∑ LSi ? LS n (n ? 1) ∑ LSi ? LS n (n ? 1)2(())2＝0.3mm； u B2＝0.3mm； u Bu (LS ) = u A (LS ) + u B (LS ) ＝8.0056mm。② 计算直接测量量的 Lx 的标准不确定度 u2(L x )u B (Lx ) = 12mm；u A (L x ) =∑ Lxi ? Lx n (n ? 1)2()2＝1.1mm；u (Lx ) = u A (Lx ) + u B (Lx ) ＝12.05mm。③ Es 的标准不确定度2u (E S ) = u B (E S ) = ucrel (E x ) = 0.38％；Ex的合成标准不确定度 uc?仪 3＝0.002V。④ 间接测量量 Ex 的标准不确定度 uc(E x )RCE L1KR(E x ) ＝ ucrel (E x )E x ＝0.012V。L2 EX G⑤ Ex的扩展不确定度 取包含因子k = 2，Ex 的扩展不确定度U为U = ku c (E x ) = 2uc (E x ) ＝0.024V。(3) 结果表达式思考题图X3-10-6 S K R思考题 2 附图E x = E x + U V = (3.20 ± 0.02)V; k = 2(1) 按图3－10－4联好电路做实验时，有时不管如何调动a头和b头，检流计G的指针总指零，或总不指零，两种情 况的可能原因各有哪些？ (2) 用电位差计可以测定电池的内阻，其电路如图3-10-6所示，假定工作电池E&EX，测试过程中Rc调好后不再变动， RX是个准确度很高的电阻箱。R是一根均匀的电阻丝。L1、L2分别为KX断开和接通时电位差计处于补偿状态时电阻丝的长 度。试证明电池EX的内阻 r()=L1 ? L2 Rx （R 为已知）。L2X1.按图 3-10-4 联好电路做实验时，有时不管如何调动 a 头和 b 头，检流计 G 的指针总指零，或总不指零，两种情况的 可能原因各有哪些?答：总指零的原因：测量回路断路。总不指零的原因① E 和 Ex 极性不对顶；② 工作回路断路； ③ RAB 上的全部电压降小于 ES，Ex 二者中小的一个。图 3-10-6 思考题 2 附图 2. 用电位差计可以测定电池的内阻，其电路如图 3-10-6 所示，假定工作电池 E＞Ex，测试过程中 Rc 调好后不再变动， Rx 是个准确度很高的电阻箱。R 是一根均匀的电阻丝。L1、L2 分别为 Kx 断开和接通时电位差计处于补偿状态时电阻丝的 长度。试证明电池 Ex 的内阻 r=[(L1-L2)/L2]Rx(Rx 为已知)。证 明 设 A 为 R 上 单 位 长 度 的 电 位 差 ， Vx 为 K2 的 端 电 压 ， 则 有 Ex=AL1 代入（2）式得Rx / ( r + Rx )Ex =AL2 (3)(1)(1)Vx=AL2(2) 而式除(3)式，整理后得r =[(L1 - L2) / L2] Rx 4. 如图 3-10-4 所示的电位差计，由 A 到 B 是 11m 长的电阻丝，若设 a=0.1V/m，11m 长的电压降是 1.1V，用它测仅几 毫伏的温差电动势，误差太大。为了减少误差，采用图 3-10-8 所示电路。图 3-10-8 是将 11m 长的电阻丝 AB 上串接了 两个较大的电阻 R1 和 R2。AB 的总电阻已知为 r, 且 R1、2、 上的总电压为 1.1V， 若 R r 并设计 AB(11m)电阻丝上的 a=0.1mV/m， 试问 R1+R2 的电阻值应取多少? 若标准电池 E0 的电动势为 1.0186V，则 R1 可取的最大值和最小值分别}
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