电路基础实验五
实验五功率的测量及功率因数的提高
实验五功率的测量及功率因数的提高一、实验目的1.了解功率的概念和单位；2.了解功率的测量方法；3.掌握提高功率因数的方法。
二、实验原理1.功率的概念和单位在电路中，电流和电压的乘积被定义为功率，表示电路中的能量转化速率。
功率的单位是瓦特(W)。
功率可以表示为：P=UI，其中P表示功率，U表示电压，I表示电流。
2.功率的测量方法(1)直流电路功率的测量在直流电路中，功率可以通过电流和电压的测量来计算。
电流可以通过电流表测量，电压可以通过电压表或示波器测量。
计算直流电路的功率时，使用P=UI公式即可。
(2)交流电路功率的测量在交流电路中，电流和电压都是变化的，所以不能直接使用P=UI公式来计算功率。
需要使用瞬时值计算平均功率或有效值计算平均功率。
计算交流电路的功率需要使用如下公式：平均功率：P = UIcosθ有功功率：P=UI其中，P表示功率，U表示电压，I表示电流，cosθ表示功率因数。
3.功率因数的提高功率因数是指交流电路中有功功率与视在功率之间的比值。
功率因数越高，表示电路的能量转化效率越高。
提高功率因数的方法有：(1)增加电源的反馈电容；(2)使用功率因数补偿装置。
三、实验器材电流表、电压表、示波器、电阻、电容等。
四、实验步骤1.直流电路功率的测量(1)使用电流表和电压表测量直流电路中的电流和电压；(2)使用P=UI公式计算直流电路的功率。
2.交流电路功率的测量(1)使用电流表和电压表测量交流电路中的电流和电压；(2)根据公式平均功率：P = UIcosθ计算交流电路的平均功率。
3.提高功率因数的实验(1)搭建一个简单的交流电路，包括电源、电容和负载电阻；(2)测量电路中的电流和电压，计算出功率因数；(3)增加电源的反馈电容，再次测量电路中的电流和电压，计算功率因数；(4)使用功率因数补偿装置，测量电路中的电流和电压，计算功率因数。
五、实验注意事项1.实验时应注意安全，正确使用电流表、电压表等仪器；2.在交流电路中进行测量时，应特别注意测量的是有效值还是峰值。
实验课4-电路基础实验报告
图 6 改变 Ri 的阻值，记录对应的 I1（实验 5-2）
图 7 改变 R 的阻值，记录对应的 U2（实验 5-2） 4. 数据记录与处理
实验 5-1：测试电压控制电压源和电压控制电流源特性
给定值
U1（V） 0
vcvs 测量值 U2（V） 0
表 5-1
0.5Biblioteka 11.0068 2.0106
6
1.5 3.0124
表 5-6
给定值 测量值
计算值
Ri（kΩ） I1（mA） I2（mA）
α
3 0.4876 1.0092 2.0697
2.5 0.5808 1.2093 2.0821
2 0.7197 1.5120 2.1009
1.5 0.9414 2.0087 2.1337
1 1.3671 3.0076 2.2000
5 9.0300 6.0200 1.5109 1.0073
表 5-3
给定值 测量值
计算值
R（i kΩ） 1 I1（mA） 1.3647 U2（V） -1.4940 rm（Ω） -1.0947
2 0.7153 -0.7475 -1.0450
3 0.4866 -0.5001 -1.0277
表 5-4
给定值 测量值
2 4.0144
2.5 5.0170
计算值 μ / vccs 测量值 Is（mA） 0
计算值 gm（s） /
2.0136 0.5035 1.0070
2.0106 1.0068 1.0068
表 5-2
2.0083 1.5097 1.0065
2.0072 2.0130 1.0065
2.0068 2.5162 1.0065
初中物理实验——电学基础实验
初中物理实验——电学基础实验随着时代的发展，科技的进步，我们的生活已经离不开电，而电学也成为了我们学习的重点之一。
初中阶段的物理教学，也会重点讲解电学相关的知识，而电学基础实验则是巩固学生对电学知识的掌握的重要一环。
一、欧姆定律实验欧姆定律是当前电路中最基本的电学定律之一。
进行欧姆定律实验的方法，可以借助电流表和电压表来测试电流和电压的数据，并进行简单的计算。
首先准备一根电阻丝，接上电流表，然后通过电阻丝来调整电流的大小。
然后再通过电压表，测试电阻丝两端的电压，通过计算，即可得到电路中的电阻值。
二、基本电路实验基本电路实验是学习电学的基本操作之一，主要是通过实验来了解电路的组成和原理。
学生需要先了解电路的基本组成部分，如电源、导线、开关等，然后就可以进行电路的组装和实验操作。
通过实验可以掌握电路中电流的流向、电源电压与电路中的元器件的组合的关系等基本原理。
三、串联和并联电路实验串联和并联电路实验是学习电路的进阶知识之一，也是初学者需要了解的基本内容。
这种实验的方法，需要用到串联和并联的电路，在一个电路中加入多个元器件，可以大大扩展学生的学习范围。
通过实验来了解串联电路、并联电路中电路的原理，了解不同位置上的电阻，并可以通过实验现象来进一步理解。
四、测量电池电动势实验测量电池电动势实验是一种重要的实验操作，它可以让学生更深入地了解电池中电动势的原理和内部构成。
学生需要准备一些基本的电器学知识，包括电池的组成和结构等。
然后通过操作电路和测量电压等方法，来了解电池电动势的大小，进一步了解电池电动势的内部构成。
五、磁场对电流的影响实验磁场及其对电流的影响也是电学基础中重要的实验之一，开展这种实验可以让学生加深对磁场和电场的理解，并更好地理解“电”和“磁”的基本规律。
学生需要准备如：磁体、电流表、导体等实验器材，在进行实验的过程中可以观察到磁场对电流的影响，并评估各种状态下的磁场的强度，深入理解电流和磁场之间的关系。
《电路基础》实验报告
实验一 基尔霍夫定律一、实验目的1．用实验数据验证基尔霍夫定律的正确性； 2．加深对基尔霍夫定律的理解； 3．熟练掌握仪器仪表的使用方法。
二、实验原理基尔霍夫定律是电路的基本定律之一，它规定了电路中各支路电流之间和各支路电压之间必须服从的约束关系，即应能分别满足基尔霍夫电流定律和电压定律。
基尔霍夫电流定律（KCL ）：在集总参数电路中，任何时刻，对任一节点，所有各支路电流的代数和恒等于零。
即∑I=0通常约定：流出节点的支路电流取正号，流入节点的支路电流取负号。
基尔霍夫电压定律（KVL ）：在集中参数电路中，任何时刻，沿任一回路内所有支路或元件电压的代数和恒等于零。
即∑U=0通常约定：凡支路电压或元件电压的参考方向与回路绕行方向一致者取正号，反之取负号。
三、实验内容实验线路如图1.1所示。
1． 实验前先任意设定三条支路的电 流参考方向，如图中的I 1、I 2、I 3所示。
2． 分别将两路直流稳压电源接入电 路，令u 1=6V ，u 2 =12V ，实验中调好后保 持不变。
3．用数字万用表测量R 1 ~R 5 电阻元 图 1.1基尔霍夫定律线路图 件的参数取50~300Ω之间。
4．将直流毫安表分别串入三条支路中，记录电流值填入表中，注意方向。
5．用直流电压表分别测量两路电源及电阻元件上的电压值，记录电压值填入表中。
四、实验注意事项1．防止在实验过程中，电源两端碰线造成短路。
2．用指针式电流表进行测量时，要识别电流插头所接电流表的“＋、－”极性。
倘若不换接极性，则电表指针可能反偏（电流为负值时），此时必须调换电流表极性，重新测量，R 4R 5u 1u 2此时指针正偏，但读得的电流值必须冠以负号。
五、实验报告内容1、根据实验数据，选定实验电路中的任一个节点，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、实测值与计算结果进行比较，说明产生误差的原因。
六、预习思考根据图1.1的电路参数，计算出待测电流I1、I2、I3和各电阻上的电压值，记入表中，以便实验测量时，可正确选定毫安表和电压表的量程。
《电路基础》实验
实验一 基尔霍夫定律一、实验目的1．用实验数据验证基尔霍夫定律的正确性； 2．加深对基尔霍夫定律的理解； 3．熟练掌握仪器仪表的使用方法。
二、实验原理基尔霍夫定律是电路的基本定律之一，它规定了电路中各支路电流之间和各支路电压之间必须服从的约束关系，即应能分别满足基尔霍夫电流定律和电压定律。
基尔霍夫电流定律（KCL ）：在集总参数电路中，任何时刻，对任一节点，所有各支路电流的代数和恒等于零。
即∑I=0通常约定：流出节点的支路电流取正号，流入节点的支路电流取负号。
基尔霍夫电压定律（KVL ）：在集中参数电路中，任何时刻，沿任一回路内所有支路或元件电压的代数和恒等于零。
即∑U=0通常约定：凡支路电压或元件电压的参考方向与回路绕行方向一致者取正号，反之取负号。
三、实验内容实验线路如图1.1所示。
1． 实验前先任意设定三条支路的电 流参考方向，如图中的I 1、I 2、I 3所示。
2． 分别将两路直流稳压电源接入电 路，令u 1=6V ，u 2 =12V ，实验中调好后保 持不变。
3．用数字万用表测量R 1 ~R 5 电阻元 图 1.1基尔霍夫定律线路图注意图中E 和F 互换一下 件的参数取50~300Ω之间。
4．将直流毫安表分别串入三条支路中，记录电流值填入表中，注意方向。
5．用直流电压表分别测量两路电源及电阻元件上的电压值，记录电压值填入表中。
四、实验注意事项1．防止在实验过程中，电源两端碰线造成短路。
2．用指针式电流表进行测量时，要识别电流插头所接电流表的“＋、－”极性。
倘若不换接极性，则电表指针可能反偏（电流为负值时），此时必须调换电流表极性，重新测量，R 4R 5u 1u 2此时指针正偏，但读得的电流值必须冠以负号。
五、实验报告内容1、根据实验数据，选定实验电路中的任一个节点，验证KCL 的正确性。
选定A 点，列式计算利用三个电流值验证KCL 正确性。
实验数据！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。
实验五 日光灯电路的测量
ห้องสมุดไป่ตู้
实验台电源单元
交流电压表和交流电流表
注意：电压表并联，电流表串联！
三、实验原理及内容
（1）日光灯线路接线与测量
相
*
U
* W
I
镇流器
r1 L1
UrL UA
灯 管
启 辉 器
N
中线
日光灯电路实验接线图
T
（2）日光灯电路功率因数的提高
在日光灯电路的基础上，接入并联电容，观察并测试对电 路功率因数的影响。
End
相
* U
* I W
IC
IL 灯 管
220V
1 2 3
图5-2
UA
启 辉 器
注意：要加入测电容支路电流IC的电流插孔。
N
中线
日光灯电路功率因数提高实验接线图
（2）日光灯电路功率因数的提高
改变电容C的值，测试相关数据，填入下表中。
C(µ F) P(W) cos 0 U(V) I(A) IL(A) IC(A)
2日光灯电路功率因数的提高1为了提高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增大还是减小此时感性元件上的电流和功率是否改变
日光灯电路的测量
一、实验目的
1、掌握日光灯线路的接法，了解其结构和工作原理。 2、理解改善电路功率因数的意义并掌握其方法。
二、实验仪器及设备
自耦调压器、镇流器、启辉器、日光灯管、功率表、
1
2.2 4.3
220
四、实验思考
1、为了提高电路的功率因数，常在感性负 载上并联电容器，此时增加了一条电流 支路，试问电路的总电流增大还是减小， 此时感性元件上的电流和功率是否改变？ 2提高线路功率因数为什么只采取并联电容 法，而不用串联法？所并联的电容器是 否越大越好？
电子线路基础数字电路实验5 触发器
实验五触发器一、实验目的1. 掌握基本RS触发器、JK触发器、D触发器和T触发器的逻辑功能。
.2. 熟悉各类触发器之间逻辑功能的相互转换方法。
二、实验原理触发器是具有记忆功能的二进制信息存贮器件，是时序逻辑电路的基本单元之一。
触发器按逻辑功能可分RS、JK、D、T触发器；按电路触发方式可分为主从型触发器和边沿型触发器两大类。
图8—1所示电路由两个“与非”门交叉耦合而成的基本RS触发器，它是无时钟控制低电平直接触发的触发器，有直接置位、复位的功能，是组成各种功能触发器的最基本单元。
基本RS触发器也可以用两个“或非”门组成，它是高电平直接触发的触发器。
图8—1 图8—2JK触发器是一种逻辑功能完善，通用性强的集成触发器，在结构上可分为主从型JK触发器和边沿型JK触发器，在产品中应用较多的是下降边沿触发的边沿型JK触发器。
JK触发器的逻辑符号如图8—2所示。
它有三种不同功能的输入端，第一种是直接置位、复位输入端，用和表示。
在S=0，R=1或R=0，S=1时，触发器将不受其它输入端状态影响，使触发器强迫置“1”(或置“0”)，当不强迫置“1”(或置“0”)时，S、R都应置高电平。
第二种是时钟脉冲输入端，用来控制触发器触发翻转(或称作状态更新)，用CP表示(在国家标准符号中称作控制输入端，用C表示)，逻辑符号中CP端处若有小园圈，则表示触发器在时钟脉冲下降沿(或负边沿)发生翻转，若无小园圈，则表示触发器在时钟脉冲上升沿(或正边沿)发生翻转。
第三种是数据输入端，它是触发器状态更新的依据，用J、K表示。
JK触发器的状态方程为本实验采用74LS112型双JK 触发器，是下降边沿触发的边沿触发器，引脚排列如图8—3所示。
表8—1为其功能表。
图8—3 图8—4D 触发器是另一种使用广泛的触发器，它的基本结构多为维阻型。
D 触发器的逻辑符号如图8—4所示。
D 触发器是在CP 脉冲上升沿触发翻转，触发器的状态取决于CP 脉冲到来之前D 端的状态，状态方程为Q n+1 =D注: × −− 任意态; ↓ −− 高到低电平跳变 注: ↑ −− 低到高电平跳变 Q n (Q n ) −− 现态; −− 次态 ϕ −− 不定态本实验采用74LS74型双D 触发器, 是上升边沿触发的边沿触发器, 引脚排列如图8—5所示。
实验五-匹配电路设计
实验五、匹配电路设计一、设计目标任务一：设计L型阻抗匹配网络，ZS=25-j*15 Ohm信号源与ZL= 100-j*25 Ohm的负载匹配，频率为50MHz。
任务二：设计微带单枝短截线匹配电路，把阻抗ZL= 30-j*50 Ohm的负载匹配到阻抗ZS= 55-j*40 Ohm的信号源，中心频率为1.5GHz。
二、设计步骤任务一：1.建立工程：命名为“Lab1_wrk”。
注意此两处的选项的勾选：2.新建原理图并仿真：选择主菜单【File】→【New】→【Schematic】命令，弹出“New Schematic”对话框，在“Schematic Dsign Templates”下拉框中选择S-Params模板，如下右图示。
弹出新原理图，在元器件面板列表中选择“Smith Chart Matching”栏，单击左边类似圆图的图标，在原理图里添加DA_Smith Chart Match控件，并用导线将它与输入/输出端的元件相连，再依次修改各元件中的参数如图所示：导线选项：其中史密斯原图的参数为：有Fp=50MHz、SourceType=Complex Impedance、SourceEnalbe=True、源阻抗Zg=(25-j*15)Ohm、SourceImpType=Source Impedance、LoadType=Complex Impedance、LoadEnalbe=True、负载阻抗ZL=(100-j*25)Ohm。
其他参数采用默认值。
利用圆图匹配工具进行电路设计：在原理图设计窗口中，执行菜单命令【Tools】→【Smith Chart】，弹出“Smarth Component Sync ”对话框，选择“Update SmartComponent from smith Chart Utility”,如下图所示：在弹出窗口中设置参数如图：单击【Define Source/Load Network Terminations】按钮，弹出“Network Terminations”对话框，先选中最上面的两个复选框，再将源和负载阻抗进行更新，如图：选用分立电路完成匹配，可借助于“Auto2-Element Match”工具，可以提供自动的两元器件匹配。
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图5.3所示为不同Q值下的通用谐振曲线，由图可见，
在谐振频率f0附近电流较大，离开f0则电流很快下降，所 以电路对频率具有选择性。而且Q值越大，则谐振曲线 越尖锐，选择性越好 。
图 5.2 RLC串联电路幅频特性 图 5.3 RLC串联电路的通用 幅频特性
频L率f0与f’相同，即
f0
f
'
2
1 LC
谐振电路的品质因数为 Q 0L 1 L ,此时的Q值与串联谐振
电路相同。谐振电路的等效rL 阻rL抗C为
Z
L rL
1
1
j
1 rLC
L
rL
L rLC
1
1
jQ
0
0
Z0
1
1
jQ
0
0
在电感线圈电阻对频率的影响可以忽略的条件下，RL与 C并联谐振电路的幅频特性可用等效阻抗幅值随频率变化
谐振时电感或电容两端电压与电源电压之比值用品质因
数Q表示，Q值同时为谐振时感抗或容抗与回路电阻之比,
即：
Q UL UC 0L 1 1 L US US R 0RC R C
式中， L 称为谐振电路的特征阻抗，在串联谐振电路中 C
L C
0
L
1 0C
。
RLC串联电路中，电流的大小与激励源角频率之间的
的关系曲线表示，称为RL与C并联谐振曲线，若曲线坐标以 相对值 Z / Z0 及ω/ω0表示，所作出的曲线为通用谐振曲线， 则有
Z
Z0
1
2
1
L
rL
1
rLC
1
2
1
Q2
0
0
所作出的谐振曲线如图5.6所示，由图可见，其形状与串联谐
振曲线相同，其差别只是纵坐标不同，串联谐振时为电流比 ，并联谐振时为阻抗比，当ω=ω0时，阻抗达到最大值。同 样，谐振回路Q值越大，则谐振曲线越尖锐，即 Z 对频率的
f0
1
2
1 LC
rL2 L2
2
1 LC
1 rL2C L
上式表明由于线圈中具有电阻rL，RL与C并联谐振频率要低
于串联谐振频率，而且在电阻值 rL
L C
时，将不存在f0，电
路不会发生谐振(即电压与电流不会同相)。
并联谐振电路的品质因数就是电感线圈(含电阻rL)的品质因 数，即
Q 0L
rL
L rL2C
1
图 5.4 RL与C并联谐振实验电路
图 5.5 RL与C并联谐振电路 相量图
在并联谐振时，电路的相量关系如图5.5所示。此时电路的
总阻抗呈电阻性，但不是最大值。可以证明当电路总阻抗
为最大值时的频率为 f' 1
2 LC
1 2R2C R2C LL
显然稍大于f0，此时电路呈电容性。
通rL2常C 电1 ，感即线电圈阻的对电频阻率较的小影，响当可电以阻忽rL 略0.2不CL 计时，，此可时以的认谐为振
选择性越好。当激励源为电流源时，谐振电路的端电压对频 率具有选择性，这一特性在电子技术中得到广泛应用。
RL与C并联谐振的实验电路如图5.4所示，图中电感线圈内 阻rL极小，可以忽略。为了测定谐振电路的等效阻抗，电路 中串入了取样电阻R0，由于R0<<Z0。所以信号源电压US可 以看作是谐振电路的端电压，并有 Z US R0 /UR0 。
即R=rL+R1 当调节电路参数(L或C)或改变
电源的频率,使
L
1
C
时，电路处于串联谐振状态，谐振频率为
0
1 LC
f
0 2
1 LC
此时电路呈电阻性，电流 相。
I0
U0 R
达到最大，且与输入电压同
+ .
I.
L，rL C
+ .
US
R1 UR1
-
-
图 2.5.1 RLC串联谐振电路
显然，谐振角频率ω0(f0)仅与元件参数LC的大小有关，而 与电阻R的大小无关。当ω<ω0时，电路呈容性，阻抗角 <0；当ω>ω0时，电路呈感性， >0。只有当ω=ω0时， =0， 电路呈电阻性，电路产生谐振。
实验五 谐振电路
5.1 实验目的
1. 观察串联电路谐振现象，加深对其谐振条件和特点的 理解。
2. 测定串联谐振电路的频率特性曲线、通频带及Q值。 3. 观察并联电路谐振现象，加深对其谐振条件和特点的
理解。
5.2 实验原理
1. RLC串联谐振 图流5为.1Ig所 UZ示gS RRLCj串UgL联 电1C 路,式的中阻电抗阻为RZ应 R包 含j 电L 感1C线 ，圈电的路内电阻rL。
关系，即电流的幅频特性的表达式为
I
US
US
R2
L
1 C
2
2
R
1
Q2
0
0
根据上式可以定性画出，I(ω)随ω变化的曲线，如图5.2所
示，称为谐振曲线。
令
US R
I0 , I0是谐振时电路中电流的有效值，因此得
I
1
I0
1
Q2
0
0
2
当电路的L和C保持不变时，改变R的大小，可以得到不同
5.6 RLC并联谐振曲线
5.3 实验内容
1. 串联谐振电路的测量 (1) 谐振曲线的测定 实验电路如图5.1所示。R = 200Ω、C =200PF,L=0.5mH。
信号发生器输出正弦信号加在电路的输入端，保持
信号的输出电压US=1V不变，改变信号频率f，用
毫伏表测量R上的电压UR，使毫伏表指示达最大值
的Q值时的电流谐振曲线(如图5.2所示)，显然，Q值越大,曲
线越尖锐。
为了具体说明电路对频率的选择能力，规定 I 1 的频率
范围为电路的通频带, I
I0 2
时的频率分别称为上限I0频率2 f2及下
限频率f1，则通频带
BW
f2
f1
f0 Q
或
BW
2
1
0
Q
在定性画出通用幅频特性曲线(见图5.3)后，可从曲
时对应的f 即为fo，在谐振频率f0两侧改变信号频率，
约取10个测试点，将测试数据填入表5.1中。
表 2.5.1 实验数据记录
f( kHz)
fL=
f0=
fH=
uR(v) uR(db)
为了取点合理，可先将频率由低到高初测一次，注意找出
谐振频率f0，画出初测曲线草图。然后，根据曲线形状选取
测试频率点，进行正式测量。
2. RLC并联谐振
RL串联电路(即实际的电感线圈)和电容器并联的 电路如图5.4所示，电路的等效阻抗为
Z
j
1
c
rL
j L
Lg
1 j rL
L
rL
j L
1
C
rLC1j NhomakorabearLC
L
rL
当并联r0L谐L 振01r状LC 态 r。0LL ，此即时有0C效 阻0L02抗L r 为2L 时Z，0 电rLLC 路，呈并电联阻谐性振，频形率成为
(2) 测定谐振频率fO、品质因素Q及通频带BW=fH－fL。 电路同上，保持正弦信号电压Us不变，改变频率在电路达