目　录 实验一　叠加原理的验证………………………………………………………………………………………1 实验二 基尔霍夫定律的验证…………………………………………………………………………………3 实验三　戴维南定理和诺顿定理的验证………………………………………………………………………4 实验四 二端口网络─互易定理………………………………………………………………………………7 实验五　磁滞回线的观测………………………………………………………………………………………10 实验六 铁芯互感耦合电路……………………………………………………………………………………13 实验七 R、C文氏桥选频网络特性测试…………………………………………………………………15 实验八 R、C双T选频网络特性测试…………………………………………………………………………17 实验九　电压源与电流源的等效变换…………………………………………………………………………19 实验十　R、L、C串联谐振电路的研究……………………………………………………………………22 实验十一　R、C一阶电路的响应测试…………………………………………………………………………25 实验十二　二阶动态电路响应的研究…………………………………………………………………………28 实验一　叠加原理的验证 一、实验目的 　　验证线性电路叠加原理的正确性，从而加深对线性电路的叠加性和齐次性的认识和理解。

二、原理说明 　　叠加原理指出：在有几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。

　　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（即在电路其他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。

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 1 自备 2 直流数字电压表 1 自备 3 直流数字毫安表 1 自备 四、实验内容 　　实验电路如图2-1所示 1. 按图2-1电路接线，取E1＝+12V，E2为可调直流稳压电源，调至+6V。

2.令E1电源单独作用时（将开关S1投向E1侧，开关S2投向短路侧），用直流数字电压表和毫安表（接电流插头）测量各支路电流及各电阻元件两端电压，数据记入表格中。

图 2-1 测量项目 实验内容 E1 (v) E2 (v) I1 (mA) I2 (mA) I3 (mA) UAB (v) UBC (v) UCD (v) UDA (v) UBD (v) E1单独作用 E2单独作用 E1、E2共同 作用 2E2单独作用 3. 令E2电源单独作用时（将开关S1投向短路侧，开关S2投向E2侧），重复实验步骤2的测量和记录。

4. 令E1和E2共同作用时（开关S1和S2分别投向E1和E2侧）， 重复上述的测量和记录。

5. 将E2的数值调至＋12V，重复上述第3项的测量并记录。

五、实验注意事项 　　1.测量各支路电流时,应注意仪表的极性, 及数据表格中“＋、－”号的记录。

　　2. 注意仪表量程的及时更换。

六、预习思考题 　　1. 叠加原理中E1、E2分别单独作用，在实验中应如何操作？可否直接将不作用的电源（E1或E2）置零（短接）？ 2. 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？ 七、实验报告 　　1. 根据实验数据验证线性电路的叠加性与齐次性。

　　2. 各电阻器所消耗的功率能否用叠加原理计算得出？试用上述实验数据，进行计算并作结论。

3. 心得体会及其他。

实验二　基尔霍夫定律的验证 一、实验目的 　　1. 验证基尔霍夫定律的正确性，加深对基尔霍夫定律的理解。

2. 学会用电流插头、插座测量各支路电流。

二、原理说明 　　基尔霍夫定律是电路的基本定律。测量某电路的各支路电流及每个元件两端的电压，应能分别满足基尔霍夫电流定律（KCL）和电压定律（KVL）。即对电路中的任一个节点而言，应有ΣI＝0；
对任何一个闭合回路而言，应有ΣU＝0。

　　运用上述定律时必须注意各支路电流或闭合回路的正方向，此方向可预先任意设定。

三、实验设备 　　同实验四。

四、实验内容 　　实验线路与实验四图4-1相同，用TKDG-03挂箱的“基尔霍夫定律/叠加原理”电路板。

　　1. 实验前先任意设定三条支路电流正方向。如图4-1中的I1、I2、I3的方向已设定。闭合回路的正方向可任意设定。

2. 分别将两路直流稳压源接入电路，令U1＝6V，U2＝12V。

3. 熟悉电流插头的结构，将电流插头的两端接至数字毫安表的“＋、－”两端。

4. 将电流插头分别插入三条支路的三个电流插座中，读出并记录电流值。

5. 用直流数字电压表分别测量两路电源及电阻元件上的电压值，记录之。

被测量 I1(mA) I2(mA) I3(mA) U1(V) U2(V) UFA(V) UAB(V) UAD(V) UCD(V) UDE(V) 计算值 测量值 相对误差 五、实验注意事项 1. 同实验四的注意1，但需用到电流插座。

2．所有需要测量的电压值，均以电压表测量的读数为准。

U1、U2也需测量，不应取电源本身的显示值。

3. 防止稳压电源两个输出端碰线短路。

4. 用指针式电压表或电流表测量电压或电流时， 如果仪表指针反偏，则必须调换仪表极性，重新测量。此时指针正偏，但读得电压或电流值必须冠以负号。若用数显电压表或电流表测量，则可直接读出电压或电流值。但应注意：所读得的电压或电流值的正确正、负号应根据设定的电流参考方向来判断。

六、预习思考题 　　1. 根据图4-1的电路参数，计算出待测的电流I1、I2、I3和各电阻上的电压值，记入表中，以便实验测量时，可正确地选定毫安表和电压表的量程。

　　2. 实验中，若用指针式万用表直流毫安档测各支路电流，在什么情况下可能出现指针反偏，应如何处理？在记录数据时应注意什么？若用直流数字毫安表进行测量时，则会有什么显示呢？ 七、实验报告 　　1. 根据实验数据，选定节点A，验证KCL的正确性。

2. 根据实验数据，选定实验电路中的任一个闭合回路，验证KVL的正确性。

3. 将各支路电流和闭合回路的方向重新设定，重复1、2两项验证。

4. 误差原因分析。

实验三 戴维南定理和诺顿定理的验证 ──有源二端网络等效参数的测定 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、原理说明 1. 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）。

图4-1 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，此电压源的电动势等于这个有源二端网络的开路电压， 其等效内阻等 于该网络中所有独立源均置零（理想电压源视为短接，理想电流源视为开路）时的等效电阻。

诺顿定理指出：任何一个线性有源网络，总可以用一个电流 源与一个电阻的并联组合来 等效代替，此电流源的电流等于这个有源二端网络的短路电流，其等效内阻定义同 戴维南定理。

和或者和称为有源二端网络的等效参数。

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 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，然后再将其输出端短路，用电流表测其短路电流，则等效内阻为 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 用电压表、电流表测出有源二端网络的外特性曲线，如图1所示。根据外特性曲线求出斜率tgφ，则内阻 也可以先测量开路电压，再测量电流为额定值时的输出端电压值，则内阻为 图4-2 (3) 半电压法测 如图2所示，当负载电压为被测网络开路电压的一半时，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 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3所示。

图4-3 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、实验内容 被测有源二端网络如图4(a)。

(a) 图4-4 (b) 1. 用开路电压、短路电流法测定戴维南等效电路的、和诺顿等效电路的、。按图4(a)接入稳压电源=12V 和恒流源=10mA，不接入RL。测出和,并计算出。（测时，不接入mA 表。） 表1 2. 负载实验 按图4(a)接入。改变阻值，测量有源二端网络的外特性曲线。

表2 3. 验证戴维南定理：从电阻箱上取得按步骤“1”所得的等效电阻之值， 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之值）相串联，如图4(b)所示，仿照步骤“2”测其外特性，对戴氏定理进行验证。

表3 4. 验证诺顿定理：从电阻箱上取得按步骤“1”所得的等效电阻之值， 然后令其与直流恒流源（调到步骤“1”时所测得的短路电流之值）相并联，如图5 所示，仿照步 骤“2”测其外特性，对诺顿定理进行验证。

表4 5. 有源二端网络等效电阻（又称入端电阻）的直接测量法。见图4（a）。将被测有源网络内的所有独立源置零（去掉电流源和电压源，并在原电压源所接的两点用一根短路导线相连），然后用伏安法或者直接用万用表的欧姆档去测定负载开路时A、B 两点间的电阻，此即为被测网络的等效内阻，或称网络的入端电阻 。

6. 用半电压法和零示法测量被测网络的等效内阻及其开路电压。线路及数据表格自拟。

四、实验注意事项 1. 测量时应注意电流表量程的更换。

2. 步骤“5”中，电压源置零时不可将稳压源短接。图4-5 用万表直接测时，网络内的独立源必须先置零，以免损坏万用表。其次，欧姆档必须经调零后再进行测量。

4. 用零示法测量时，应先将稳压电源的输出调至接近于，再按图3 测量。

5. 改接线路时，要关掉电源。

五、预习思考题 1. 在求戴维南或诺顿等效电路时，作短路试验，测的条件是什么？在本实验中可否直接作负载短路实验？请实验前对线路4(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。

2. 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。

六、实验报告 1. 根据步骤2、3、4，分别绘出曲线，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、5、6 的几种方法测得的与与预习时电路计算的结果作比较，你能得出什么结论。

3. 归纳、总结实验结果。

实验四　二端口网络－互易定理 一、实验目的 　　1. 加深理解双口网络的基本理论。

2. 掌握直流双口网络传输参数的测量技术。

二、原理说明 　　对于任何一个线性网络，我们所关心的往往只是输入端口和输出端口电压和电流间的相互关系，通过实验测定方法求取一个极其简单的等值双口电路来替代原网络，此即为“黑盒理论”的基本内容。

　　1. 一个双口网络两端口的电压和电流四个变量之间的关系， 可以用多种形式的参数方程来表示。本实验采用输出口的电压U2和电流I2作为自变量，以输入口的电压U1和电流I1作为应变量，所得的方程称为双口网络的传输方程，如图5-1所示的无源线性双口网络（又称为四端网络）的传输方程为　　　 U1＝AU2＋BI2 I1＝CU2＋DI2 图 5-1 式中的A、B、C、D为双口网络的传输参数，其值完全决定于网络的拓扑结构及各支路元件的参数值，这四个参数表征了该双口网络的基本特性，它们的含义是: （令I2＝0，即输出口开路时） （令U2＝0，即输出口短路时） （令I2＝0，即输出口开路时） （令U2＝0，即输出口短路时） 　　由上可知，只要在网络的输入口加上电压，在两个端口同时测量其电压和电流，即可求出A、B、C、D四个参数，此即为双端口同时测量法。

2. 若要测量一条远距离输电线构成的双口网络， 采用同时测量法就很不方便，这时可采用分别测量 法，即先在输入口加电压，而将输出口开路和短路，在输入口测量电压和电流，由传输方程可得：
（令I2＝0，即输出口开路时） （令U2＝0，即输出口短路时） 然后在输出口加电压测量，而将输入口开路和短路，此时可得 （令I1＝0，即输入口开路时） （令U1＝0，即输入口短路时） 　　R10，R1S，R20，R2S 分别表示一个端口开路和短路时另一端口的等 效输入电阻，这四个参数中的有三个是独立的（∵ ）即 AD－BC＝1 至此，可求出四个传输参数 　　A= ，B=R2SA，C=A/R10，D=R20C， 3. 双口网络级联后的等效双口网络的传输参数亦可采用前述的方法之一求得. 从理论推得两双口网络级联后的传输参数与每一个参加级联的双口网络的传输参数之间有如下的关系：
　　 A＝A1A2＋B1C2 B＝A1B2＋B1D2 　　 C＝C1A2＋D1C2 D＝C1B2＋D1D2 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 1 自备 2 直流数字电压表 1 自备 3 直流数字毫安表 1 自备 四、实验内容 双口网络实验线路如图5-2所示。

　　将直流稳压电源输出电压调至10V，作为双口网络的输入。

图 5-2 1. 按同时测量法分别测定两个双口网络的传输参数 A1、B1、C1、D1和A2、B2、C2、D2，并列出它们的传输方程。

双 口 网 络 Ⅰ 输出端开路 I12＝0 测 量 值 计 算 值 U110(V) U120(V) I110(mA) A1 B1 输出端短路 U12＝0 U11S(V) I11S(mA) I12S(mA) C1 D1 双 口 网 络 Ⅱ 输出端开路 I22＝0 测 量 值 计 算 值 U210(V) U220(V) I210(mA) A2 B2 输出端短路 U22＝0 U21S(V) I21S(mA) I22S(mA) C2 D2 2. 将两个双口网络级联后，用两端口分别测量法测量级联后等效双口网络的传输参数A、B、C、D，并验证等效双口网络传输参数与级联的两个双口网 络传输参数之间的关系。

输出端开路I2＝0 输出端短路U2＝0 计 算 传输参数 U10 (V) I10 (mA) R10 (KΩ) U1S (V) I1S (mA) R1S (KΩ) 输入端开路I1＝0 输入端短路U1＝0 A＝ B＝ C＝ D＝ U20 (V) I20 (mA) R20 (KΩ) U2S (V) I2S (mA) R2S (KΩ) 五、实验注意事项 　　1. 用电流插头、插座测量电流时， 要注意判别电流表的极性及选取适合的量程（根据所给的电路参数，估算电流表量程）。

2. 两个双口网络级联时，应将一个双口网络I的输出端与另一双口网络Ⅱ的输入端联接。

六、预习思考题 　　1. 试述双口网络同时测量法与分别测量法的测量步骤， 优缺点及其适用情况。

2. 本实验方法可否用于交流双口网络的测定？ 七、实验报告 　　1. 完成对数据表格的测量和计算任务。

2. 列写参数方程。

3. 验证级联后等效双口网络的传输参数与 级联的两个双口网络传输参数之间的关系。

4. 总结、归纳双口网络的测试技术。

5. 心得体会及其他。

实验五 磁滞回线的观测 一、实验目的 　　 1. 认识铁磁物质的磁化规律，加深对铁磁物质的认识。

2. 掌握铁磁材料磁滞回线的概念。

　 　3. 学会用示波器测绘动态磁滞回线的原理和方法。

二、原理说明 　　1．铁磁材料的磁滞特性 铁磁物质是一种性能特异，用途广泛的材料。铁、钴、镍及其众多合金以及含铁的氧化物（铁氧体）均属铁磁物质。其特性之一是在外磁场作用下能被强烈磁化，故磁导率μ=B/H很高。另一特征是磁滞，铁磁材料的磁滞现象是反复磁化过程中磁场强度H与磁感应强度B之间关系的特性。即磁场作用停止后，铁磁物质仍保留磁化状态，图6-1为铁磁物质的磁感应强度B与磁场强度H之间的关系曲线。

将一块未被磁化的铁磁材料放在磁场中进行磁化，图中的原点O表示磁化之前铁磁物质处于磁中性状态，即B＝H＝O，当磁场强度H从零开始增加时，磁感应强度B随之从零缓慢上升，如曲线oa所示，继之B随H迅速增长，如曲线ab所示，其后B的增长又趋缓慢，并当H增至Hm时，B达到饱和值Bm，这个过程的oabS曲线称为起始磁化曲线。如果在达到饱和状态之后使磁场强度H减小，这时磁感应强度B的值也要减小。图6-1表明，当磁场从Hm逐渐减小至零，磁感应强度B并不沿起始磁化曲线恢复到“O”点，而是沿另一条新的曲线SR下降，对应的B值比原先的值大，说明铁磁材料的磁化过程是不可逆的过程。比较线段OS和SR可知，H减小B相应也减小，但B的变化滞后于H的变化，这种现象称为磁滞。磁滞的明显特征是当H＝O时，磁感应强度B值并不等于0，而是保留一定大小的剩磁Br。

当磁场反向从O逐渐变至－Hc时，磁感应强度B消失，说明要消除剩磁，可以施加反向磁场。当反向磁场强度等于某一定值Hc时，磁感应强度B值才等于0，HC称为矫顽力，它的大小反映铁磁材料保持剩磁状态的能力，曲线RD称为退磁曲线。如再增加反向磁场的磁场强H，铁磁材料又可被反向磁化达到反方向的饱和状态，逐渐减小反向磁场的磁场强度至0时，B值减小为Br。这时再施加正向磁场，B值逐渐减小至0后又逐渐增大至饱和状态。

图6-1还表明，当磁场按Hm→O→HC→-Hm→O→Hc→Hm次序变化，相应的磁感应强度B则沿闭合曲线 变化，可以看出磁感应强度B值的变化总是滞后于磁场强度H的变化，这条闭合曲线称为磁滞回线。当铁磁材料处于交变磁场中时（如变压器中的铁心），将沿磁滞回线反复被磁化→去磁→反向磁化→反向去磁。磁滞是铁磁材料的重要特性之一，研究铁磁材料的磁性就必须知道它的磁滞回线。各种不同铁磁材料有不同的磁滞回线，主要是磁滞回线的宽、窄不同和矫顽力大小不同。

当铁磁材料在交变磁场作用下反复磁化时将会发热，要消耗额外的能量，因为反复磁化时磁体内分子的状态不断改变，所以分子振动加剧，温度升高。使分子振动加剧的能量是产生磁场的交流电源供给的，并以热的形式从铁磁材料中释放，这种在反复磁化过程中能量的损耗称为磁滞损耗，理论和实践证明，磁滞损耗与磁滞回线所围面积成正比。

应该说明，当初始状态为H＝B＝O的铁磁材料，在交变磁场强度由弱到强依次进行磁化，可以得到面积由小到大向外扩张的一簇磁滞回线，如图6-2所示，这些磁滞回线顶点的连线称为铁磁材料的基本磁化曲线。可以说磁化曲线和磁滞回线是铁磁材料分类和选用的主要依据。

图6-1 图6-2 2．示波器测绘磁滞回线原理 观察和测量磁滞回线和基本磁化曲线的线路如图6-3所示。

图6-3 待测线圈为EI型矽钢片,N1为励磁绕组，N2为用来测量磁感应强度B而设置的绕组。R1为励磁电流取样电阻。在交流磁化电流变化的一个周期内，示波器的光点将描绘出一条完整的磁滞回线，并在以后每个周期都重复此过程，这样在示波器的荧光屏上可以看到稳定的磁滞回线。综上所述，将图6-3中的X、和Y分别加到示波器的“X输入”和“Y输入”便可观察线圈的磁滞回线图，即线圈的B－H曲线。

三、实验设备 序号 名称 型号与规格 数量 备注 1 双踪示波器 1 自备 四、实验内容 1. 电路连接：按图6-3连接线路（主要是面板上虚线所在的线连接起来），并将3.3Ω的电阻插人电阻R处的镀银针中，即将电阻R作为限流电阻接入线路，“U选择”置于O位。X和Y分别接示波器的 “X输入”和“Y输入”，插孔⊥为公共端。

2. 样品退磁：开启实验仪电源，对试样进行退磁，即顺时针方向转动“U选择”旋钮，令U从0增至3V，然后逆时针方向转动旋钮，将U从最大值降为O，其目的是消除剩磁，确保样品处于磁中性状态，即B＝H＝0，如图6-4所示。

图12-5 图12-4 3. 观察磁滞回线：开启示波器电源，调节示波器，令光点位于荧光屏坐标网格中心，令U＝2.5V，并分别调节示波器x和y轴的灵敏度，使荧光屏上出现图形大小合适的磁滞回线（若土星顶部出现编织状的小环，如图6-5所示，这时可降低励磁电压U予以消除）。

4. 观察基本磁化曲线，按步骤2对线圈进行退磁，从U＝0开始，逐档提高励磁电压，将在荧光屏上得到面积由小到大一个套一个的一簇磁滞回线。这些磁滞回线顶点的连线就是样品的基本磁化曲线，借助长余辉示波器，便可观察到该曲线的轨迹。

五、实验注意事项 本实验内容的接线不多较多，但应仔细检查，特别是信号源与示波器的低端不可接错，还有必须将电阻R（3.3Ω）接入线路中。

六、预习思考趣 1. 为什么有时磁滞回线图形顶部出现编织状的小环，如何消除？ 2．在测绘磁滞回线和基本磁化曲线时，为什么要先退磁？如果不退磁对测绘结果有什么影响？ 七、实验报告 1. 观测电压变化时的磁滞回线的不同情况。

2. 画出电压不同时的磁滞回线。

实验六 铁芯互感耦合电路 一、实验目的 1．明确互感现象，掌握互感系数、 耦合系数、互感电压的计算 2. 学会互感电路同名端、互感系数以及耦合系数的测定方法 二、原理说明 1、判断互感线圈同名端的方法 （1）直流法 如图7-1所示，当开关S闭合瞬间，若毫安表的指针正确，则可断定“1”，“3”为同名端；
指针反偏，则 “1”，“4”为同名端。

图7-1 （2）交流法 如图7-2所示，将两个绕组N1和N2的任意两端（如2，4端）联在一起，在其中的一个绕组（如N1）两端加一个低电压，用交流电压分别测出端电压U13、U12和U34。若U13是两个绕组端压之差，则1，3是同名端；
若U13是两个绕组端压之和，则1，4是同名端。

图7-2 2、两线圈互感系数M的测定。

由于一个电路中电流变化，而在邻近另一个电路中引起感生电动势的现象。也就是相互感应，是两个电路间磁力的相互作用。如果两个电路的位置排列得使一个电路内的电流所产生的磁场能够贯穿另一个电路，则第一个电路内电流强度的变化会使这个磁场发生变化，而由于电磁感应现象，也就使第二个电路内发生了电动势。第一个电路的磁场贯穿第二个电路的部分越大，则两个电路之间的互感越强。如果线圈1与线圈2共轴地套在一起。当线圈1输入电流时，它所建立的磁场亦包含在线圈2内，因此线圈1磁通量的变化即等于线圈2内的变化。如果线圈1之螺线管长为L，总圈数为N1，横截面积为A；
线圈2总圈数为N2，当线圈1输入缓变电流I1，则线圈2之感应电动势为 互感的实用单位为亨利（H）。

相反地，如果电流输入线圈2，则在线圈1的电动势即利用线圈2建立的磁场，计算线圈1之磁通量变化率，线圈1的感应电动势也与线圈2之电流变化率成正比，故 在图19-2的N1侧施加低压交流电压U1，测出I1及U2。根据互感电势E2M≈U20=EMI；
可算得互感系数为 M= 3、耦合系数K的测定 两个互感线圈耦合松紧的程度可用耦合系数K来表示 K=M/ 先在N1侧加低压交流电压U1，测出N1侧开路时的电流I1；
然后再在N2侧加电压U2，测出N1侧开路时的电流I2，求出各自的自感L1和L2，即可算得K值。

三、实验设备 序号 名 称 型号与规格 数量 备注 1 直流电压表 1 自备 2 直流电流表 1 自备 3 交流电压表 1 自备 4 交流毫安表 1 自备 四、实验内容 实验接线图如图7-3所示：
图7-3 1、按图7-3接好线，按原理说明2的步骤测出U1，I1，U2，计算出M1。

2、将低压交流加在N2侧，N1开路，按原理说明2的步骤测出U2，I1，U1，计算出M2。

测量项目 实验内容 U1(v) U2 (v) I1(mA) I2(mA) M N1侧开路 N2侧开路 五、实验注意事项 1、整个实验过程中，注意流过线圈N1的电流不超过1.5A，流过线圈N2的电流不得超过1A。

2、实验前，首先要检查波段开关U1，要保证置在零位，因实验时所加的电压不能太高，否则线圈会烧坏的。

六、实验报告 　 1. 完成各项规定的实验内容（测试、计算等）。

2. 总结对互感线圈同名端、互感系数的实验测试方法。

实验七 R、C 文氏桥选频网络特性测试 一、实验目的 1.熟悉文氏电桥电路的结构特点及其应用。

二、实验原理 文氏电桥电路是一个 RC 串、并联电路，如下图所示，该电路结构简单，被广泛用于低频， 振荡电路作为选频环节，可以获得很高纯度的正弦波电压。

1.用函数信号发生器的正弦输出信号作为图8-1 的激励信号Ui，并保持Ui 值不变的情况下，1.改变输入信号的频率f，用交流毫伏表或示波器测出输出端相应于各个频率点下的输出电压UO 值，将这些数据画在以频率f 为横轴，UO 为纵轴的坐标纸上，用一条光滑的曲线连接这些点，该曲线就是上述电路的幅频特性曲线。

文氏电桥电路的一个特点是其输出电压幅度不仅会随输入信号的频率而变，而且还会出现一 个输入电压同相位的最大值，如图8-1所示 图8-1 图8-2 由电路分析得知，该网络的传递函数为：
当角频率ω=ωO=1/RC 即f=fO=1/2πRC 时，│β│=UO/Ui=1/3，且此时UO 与Ui 同相位，fO 称电路固有频率，由图8-1 可见RC 串并联电路具有带通特性。

2.将上述电路的输入和输出分别接入双踪示波器的YA 和YB 两个输入端，改变输入正弦信号和频率，观测相应的输入和输出波形间的及信号的周期T，则两波形间的相位差为：
φ=τ/T×360°=φ0-φ1（输出相位与输入相位之差） 将各个不同频率下的相位差φ测出，即可绘出被测电路的相频特性曲线，如图8-2 所示。

三、实验内容 1.测量RC 串并联电路的幅频特性。

（1）在实验板上按图A 电路选取一组参数（如R=1KΩ，C=0.1μf）。

（2）调节信号源输出电压为3V 的正弦信号，接入图A 的输入端。

（3）改变信号源的频率f（由频率计读得），并保持Ui=3V 不变，测量输出电压UO。可先测量β=1/3 时的频率fO，然后再在fO 左右设置其它频率点测量UO （4）另选一组参数（如令R=2000Ω，C=2μF），重复测量一组数据。

2.测量RC 串并联电路的相频特性 按实验原理说明2 的内容、方法步骤进行，选定两组电路参数进行测量。

四、注意事项 由于信号源内阻的影响，注意在调节输出频率时，应同时调节输出幅度，使实验电路的输入电压保持不变。

五、实验报告 1.根据实验数据，绘制幅频特性和相频特性曲线。找出最大值，并与理论计算值比较。

2.讨论实验结果。

3.实验总结。

实验八 R、C双T 选频网络特性测试 一、实验目的 1.熟悉双T 选频网络电路的结构特点及其应用。

2.学会用交流毫伏表和示波器测定双T 选频网络的幅频特性和相频特性。

二、实验原理 双 T 选频网络是由RC 元件组成的双T 型电路，该电路频率比较稳定，但不便调节一般应用到频率不可调振荡器中，双T 网络的传输系数F=U0/Ui 是具有选频特性的，在某一特殊频率f0 上，即有输入电压Ui 时，没有输出电压U0，双T 网络相当于开路。同时，在这个频率上，相频特性发生跳变。双T 网络幅频特性、相频特性如图9-1. 图9-1. 1.用函数信号发生器的正弦输出信号作为图15-2 的激励信号Ui 并保证Ui 的幅度不变，改变 输入信号的频率f，用交流毫伏表或示波器测出输出端相应于各个频率点下的输出电压U0 值。将 这些数据画在频率f 为横轴，U0 为纵轴的坐标图上，用一条光滑的曲线连接这些频率点，该曲线 就是上述电路的幅频特性曲线。RC 双T 网络具有带阻特性。

图9-2 2.将上述电路的输入和输出分别接到双踪示波器YA 和YB 两个输入端，改变输入正弦波的频 率观测相应的输入和输出波形的相位差，将其相位差描绘出来就是被测电路的频率特性曲线。

三、实验内容 1.测量RC 双T 选频网络的幅频特性 （1）调节信号源输出电压为3Vp-p 的正弦信号接入图C 的输入端。

（2）改变信号源的频率＜f0，并保持Ui=3V，测量输出电压U0。

将测量数据填入下表：
2.测量RC 双T 选频网络的相频特性 改变输入信号的频率f，用双踪示波测量其输入和输出相位差φ0-φ1；
将测量数据填入下表：
四、注意事项 由于信号源内阻影响，在改变信号源频率时，信号源的输出波形的幅度也会有一定变化。实验时应保持使输出波形的幅度不变。

五、实验报告 1.根据测量数据用列表的形式整理出来，并绘制双T 网络幅频特性曲线和相频特性曲线，找出最小幅度的f0，并与理论计算值相比较。

2.分析双T 网络为什么能起带阻作用？ 3.实验总结。

实验九　　电压源与电流源的等效变换 一、实验目的 　　1. 掌握电源外特性的测试方法。

2. 验证电压源与电流源等效变换的条件。

二、原理说明 1. 一个直流稳压电源在一定的电流范围内，具有很小的内阻。故在实用中，常将它视为一个理想的电压源，即其输出电压不随负载电流而变。其外特性曲线，即其伏安特性曲线U＝f(I)是一条平行于I轴的直线。

一个恒流源在实用中，在一定的电压范围内，可视为一个理想的电流源。即其输出电流不随负载改变而变。

2. 一个实际的电压源（或电流源）， 其端电压（或输出电流）不可能不随负载而变，因它具有一定的内阻值。故在实验中，用一个小阻值的电阻（或大电阻）与稳压源（或恒流源）相串联（或并联）来摸拟一个实际的电压源（或电流源）。

3. 一个实际的电源，就其外部特性而言，既可以看成是一个电压源，又可以看成是一个电流源。若视为电压源，则可用一个理想的电压源Us与一个电阻Ro相串联的组合来表示；
若视为电流源，则可用一个理想电流源Is与一电导go相并联的组合来表示。如果这两种电源能向同样大小的负载供出同样大小的电流和端电压，则称这两个电源是等效的，即具有相同的外特性。

一个电压源与一个电流源等效变换的条件为：
Is＝Us／Ro，go＝1/Ro 或 Us＝IsRo，Ro＝ 1/ go 。

如图7-1所示。

图 7-1 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 1 自备 2 可调直流恒流源 0~500mA 1 自备 3 直流数字电压表 0~200V 1 自备 4 直流数字毫安表 0~2000mA 1 自备 5 万用表 1 自备 四、实验内容 1. 测定电压源的外特性 1． 按图7-2接线。Us为＋6V直流稳压电源，视为理想电压源。调节R2，令其阻值由大至小变化（从∞至200Ω），记录两表的读数。

图 7-2 图 7-3 　　　　 　　　　　　　　 　　 　 U（V） I（mA） 2． 按图7-3接线，虚线框可模拟为一个实际的电压源。调节R2（从∞至200Ω），记录两表的读数。

U（V） I（mA） 2. 测定电流源的外特性 按图7-4接线，Is为直流恒流源，视为理想电流源。调节其输出为10mA，令Ro分别为1KΩ和∞（即接入和断开），调节电位器RL（从0至470Ω），测出这两种情况下的电压表和电流表的读 数。自拟数据表格，记录实验数据。

3. 测定电源等效变换的条件 先按图7-5（a）线路接线，记 录线路中两表的读数。然后按图7-5 (b)接线。调节线路中恒流源的输出电 流 IS，使两表的读数与7- 5(a)的数值 相等，记录Is之值，验证等效变换条 件的正确性。

图7-4 图 7-5 五、实验注意事项 　　1. 在测电压源外特性时，不要忘记测空载时的电压值， 测电流源外特性时，不要忘记测短路时的电流值，注意恒流源负载电压不要超过20伏，负载不要开路。

2. 换接线路时，必须关闭电源开关。

3. 直流仪表的接入应注意极性与量程。

六、预习思考题 　　1. 通常直流稳压电源的输出端不允许短路，直流恒流源的输出端不允许开路，为什么？ 2. 电压源与电流源的外特性为什么呈下降变化趋势， 稳压源和恒流源的输出在任何负载下是否保持恒值？ 七、实验报告 　　1. 根据实验数据绘出电源的四条外特性曲线，并总结、 归纳各类电源的特性。

2. 从实验结果，验证电源等效变换的条件。

实验十　R、L、C串联谐振电路的研究 一、实验目的 　　1. 学习用实验方法测试R、L、C串联谐振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、掌握电路品质因数的物理意义及其测定方法。

二、原理说明 1. 在图12-1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。取电路电流I作为响应，当输入电压Ui维持不变时，在不同信号频率的激励下，测出电阻R两端电压U0之值，则I=，然后以f为横坐标，以I为纵坐标，绘出光滑的曲线，此即为幅频特性，亦称电流谐振曲线，如图11-2所示。

　　　　　　 　图 12-1 　 图 12-2 2. 在f＝f0＝ 处(XL＝XC)，即幅频特性曲线尖峰所在的频率点，该频率称为谐振频率，此 时电路呈纯阻性，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I0达到最大值，且与输入电压Ui同相位，从理论上讲，此时 Ui＝UR0＝U0，UL0＝UC0＝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 测定，UC0与UL0分别为谐振时电容器C和电感线圈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＝fh－fl 再根据 求出Q值，式中f0为谐振频率，fh和fl是失谐时， 幅度下降到最大值的 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 名 称 型号与规格 数量 备注 1 函数信号发生器 1 自备 2 交流毫伏表 1 自备 3 双踪示波器 1 自备 4 频率计 1 自备 注：本实验的L＝约30mH 四、实验内容 1. 按图12-3电路接线，取C=2200PF，R＝510Ω，调节信号源输出电压为1V正弦信号，并在整个实验过程中保持不变。

2. 找出电路的谐振频率f0，其方法是，将交流毫伏表跨接在电阻R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U0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U0、UL0、UC0之值（注意及时更换毫伏表的量限），记入表格中。

　　　　　　　 　 　　 图 12-3 R(KΩ) f0(KHz) URO(V) UL0(V) UCO(V) I0(mA) Q 0.5 1.5 3. 在谐振点两侧，应先测出下限频率fl和上限频率fh及相对应的UR值，然后再逐点测出不同频率下UR值，记入表格中。

R(KΩ) f0 0.51 f(KHz) UR(V) I(mA) 1.5 f(KHz) UR(V) I(mA) 4.取C=6800PF，R＝2.2KΩ，重复步骤2，3的测量过程。

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，在变换频率测试时，应调整信号输出幅度，使其维持在1V输出不变。

2. 在测量UC0和UL0数值前，应及时改换毫伏表的量限，而且在测量UC0与UL0时毫伏表的“＋”端接C与L的公共点，其接地端分别触及L和C的近地端N1和N2。

3. 实验过程中交流毫伏表电源线采用两线插头。

六、预习思考题 　　1. 根据实验电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1V的电压，电路谐振时，用交流毫伏表测UL和UC，应该选择多大的量限？ 　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. 谐振时，比较输出电压U0与输入电压Ui是否相等？试分析原因。

7. 谐振时，对应的UC0与UL0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值时两条幅频特性曲线。

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. 通过本次实验，总结、归纳串联谐振电路的特性。

实验十一　R、C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定方法。

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测绘图形。

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， 对时间常数τ较大的电路，可用慢扫描长余辉示波器观察光点移动的轨迹。然而能用一般的双踪示波器观察过渡过程和测量有关的参数，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，即令方波输出的上升沿作为零状态响应的正阶跃激励信号；
方波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，电路在这样的方波序列脉冲信号的激励下，它的影响和直流电源接通与断开的过渡过程是基本相同的。

　　2. RC一阶电路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 图13-1(a)所示电路 用示波器测得零输入响应的波形如图13-1(b)所示。

根据一阶微分方程的求解得知 uc＝Ee-t/RC＝Ee-t/τ 当t＝τ时，Uc(τ)＝0.368E 此时所对应的时间就等于τ 亦可用零状态响应波形增长到0.632E所对应的时间测得，如图13-1(c)所示。

(b) 零输入响应 (a) RC一阶电路 (c) 零状态响应 图13-1 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R端作为响应输出，如图13-2(a)所示。这就构成了一个微分电路，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。

　　　　 　(a) 微分电路 (b) 积分电路 图13-2 若将图13-2(a)中的R与C位置调换一下，即由 C 端作为响应输出，且当电路参数的选择满足 τ＝RC» 条件时，如图13-2(b)所示即构成积分电路，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。

　　从输出波形来看，上述两个电路均起着波形变换的作用，请在实验过程中仔细观察与记录。

三、实验设备 序号 名 称 型号与规格 数量 备注 1 函数信号发生器 1 自备 2 双踪示波器 1 自备 四、实验内容 实验线路板的结构如图8-3所示，认清R、C元件的布局及其标称值，各开关的通断位置等等。

1. 选择动态线路板上R、C元件，令 (1) R＝10KΩ，　C＝1000PF 组成如图10-1(a)所示的RC充放电电路，E为函数信号发生器输出，取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u和响应uc的信号分别连至示波器的两个输入口YA和YB，这时可在示波器的屏幕上观察到激励与响应的变化规律，求测时间常数τ，并描绘u及uc波形。

　　少量改变电容值或电阻值，定性观察对响应的影响，记录观察到的现象。

　　(2) 令R＝10KΩ，C＝3300PF，观察并描绘响应波形，继续增大 C之值，定性观察对响应的影响。

　　2. 选择动态板上R、C元件,组成如图13-2(a)所示微分电路,令C＝3300PF，R＝30KΩ。

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。

　　增减R之值，定性观察对响应的影响，并作记录。当R增至∞时，输入输出波形有何本质上的区别？ 五、实验注意事项 1.示波器的辉度不要过亮。

2.调节仪器旋钮时，动作不要过猛。

3．调节示波器时，要注意触发开关和电平调节旋钮的配合使用，以使显示的波形稳定。

4．作定量测定时，“t/div”和“v/div”的微调旋钮应旋至“校准”位置。

5．为防止外界干扰，函数信号发生器的接地端与示波器的接地端要连接在一起（称共地）。

六、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信号？ 2. 已知RC一阶电路R＝10KΩ，C＝0.1μf，试计算时间常数τ，并根据τ值的物理意义，拟定测定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？ 七、实验报告 　　1. 根据实验观测结果，在方格纸上绘出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。

2. 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。

3. 心得体会及其他。

实验十二　二阶动态电路响应的研究 一、实验目的 1. 学习用实验方法研究二阶动态电路的响应，了解电路元件参数对响应的影响。

2. 观察、分析二阶电路响应的三种状态轨迹及其特点，以加深对二阶电路响应的认识与理解。

二、原理说明 　　一个二阶电路在方波正、负阶跃信号的激磁下，可获得零状态与零输入响应，其响应的变化轨迹决定于电路的固有频率，当调节电路的元件参数值，使电路的固有频率分别为负实数、共轭复数及虚数时，可获得单调地衰减、衰减振荡和等幅振荡的响应。在实验中可获得过阻尼，欠阻尼和临界阻尼这三种响应图形。

　　简单而典型的二阶电路是一个RLC串联电路和GCL并联电路，这二者之间存在着对偶关系。

　　本实验仅对GCL并联电路进行研究。

三、实验设备 序号 名 称 型号与规格 数量 备注 1 函数信号发生器 1 自备 2 双踪示波器　　 1 自备 四、实验内容 　　动态电路实验板原理如图14-1所示。利用动态线路板中的元件与开关的配合作用，组成如图14-1所示的GCL并联电路。

　　令R1＝10KΩ，L＝10mH，C＝1000PF，R2为10KΩ可调电阻器，令函数信号发生器的输出为Um＝3V，f＝1KHz的方波脉冲信号，通过同轴电缆线接至上图的激励端，同时用同轴电缆线将激励端和响应输出端接至双踪示波器的YA和YB两个输入口。

图 14-1 　　1. 调节可变电阻器R2之值，观察二阶电路的零输入响应和零状态响应由过阻尼过渡到临界阻尼，最后过渡到欠阻尼的变化过渡过程，分别定性地描绘、记录响应的典型变化波形。

　　2. 调节R2使示波器荧光屏上呈现稳定的欠阻尼响应波形，定量测定此时电路的衰减常数α和振荡频率ωd。

　　3. 改变一组电路参数，如增、减L或C之值，重复步骤2的测量，并作记录。

　　随后仔细观察，改变电路参数时，ωd与α的变化趋势，并作记录。

电路参数 　　　　　　 实验次数 元 件 参 数 测量值 R1 R2 L C α ω 1 10KΩ 调 至 某 一 欠 阻 尼 态 10mH 1000PF 2 10KΩ 10mH 3300PF 3 10KΩ 10mH 0.33μf 4 30KΩ 10mH 3300PF 5 6 五、实验注意事项 　　1. 调节R2时，要细心、缓慢，临界阻尼要找准。

2. 观察双踪时，显示要稳定，如不同步， 则可采用外同步法（看示波器说明）触发。

六、预习思考题 　　1. 根据二阶电路实验线路元件的参数， 计算出处于临界阻尼状态的R2之值。

　　2. 在示波器荧光屏上， 如何测得二阶电路零输入响应欠阻尼状态的衰减常数α和振荡频率ωd？ 七、实验报告 　　1. 根据观测结果，在方格纸上描绘二阶电路过阻尼、 临界阻尼和欠尼的响应波形。

2. 测算欠阻尼振荡曲线上的α与ωd。

3. 归纳、总结电路元件参数的改变，对响应变化趋势的影响。

4. 心得体会及其他。