一、本实验课的性质、任务和目的

电路原理实验是该课程的重要组成部分。通过实验使学生获得电路的感性认识，进一步巩固所学的理论知识。通过实验，使学生学习电路的联接方法和常用电气设备及电工仪表的使用方法，掌握电路分析的实际操作技能，提高学分析问题和解决问题的能力。

本课程实验教学应达到的基本要求

1．掌握各种电工测量仪表的使用方法。

2．通过各次实验的电路联接，培养学生的理论联系实际的能力，学习分析电路故障产生原因及解决方法的能力。

3．通过实验，验证电路的基本定律，进一步巩固对理论知识的掌握和理论。

4．培养学生实际动手能力，综合分析问题的能力和素质。

二、本实验课所依据的课程基本理论

本实验课的主要目的是在从实践角度加深对电路相关理论的理解，为避免教学空洞而开设的。其内容几乎涵盖了该门课程几乎所有内容，主要包括以下一些内容：

● Y-△等效电路变换；

● 有源二端网络等效参数的测量方法；

● RC一阶电路的零输入响应和零状态响应；

● RC一阶电路的时间常数的测量方法；

● R、L、C元件的频率和阻抗的关系；

● R、L、C元件端电压与电流间的相位关系；

● 三相电路电源和负载的Y型和△型连接方法以及线电压、线电流与相电流之间的有效值的关系。

本实验课程在跟进教学进度的同时开设的实验课，目的是为了通过具体实验近一步加深对理论知识的理解，并引导学生对理论产生一定的思考，在此过程中提高学生的动手能力。

根据该理论课的需求，在跟进理论的同时开设了该实验课，一共进行了6个同理论教学密切相关的实验，以期加深学生对理论的理解。

说明：1、实验类型指：演示型、验证型、设计型、研究型、综合型实验；

2、实验要求指：必修、限选、任选。

四、每项实验的内容和要求

● 加深对基尔霍夫电压、电流定律的理解；

● 加深理解电压、电位、电位参考点的概念及电压、电位参考方向的意义；

● 明确电路中电位的相对性、电压的绝对性及等电位的概念；

● 熟悉直流仪表的使用方法；

● 掌握指针式、数字式仪表的误差分析方法。

● 按照电路图连接电路验证KCL定律；

● 连接电路图验证KVL定律；

● 在电路中测量特定点的电压和电位。

● 预习本章相关内容；

● 根据电路图线计算要求测量的各个参数的理论值，并根据理论值选择电阻，仪表的量程等；

● 要求自行设计电路图时需经过指导教师认可；

● 认真填写实验报告，确保实验数据的真实性。

2、网络等效变换和叠加原理的验证

● 熟悉Y-△网络等效变换的意义和方法；

● 实验证明变换网络的等效性；

● 学习等效网络的测试方法；

● 通过实验的手段加深对叠加原理的理解；

● 了解叠加原理的适用范围。

● 按实验指导书原理图中T型网络的参数计算出等效∏型网络的参数，并对两个网络的外特性分别测量比较验证等效性。

● 按照实验指导书的要求通过测量实际参数验证叠加定理；

● 通过将电阻换成二极管等非线性元件重复上次实验验证叠加定理是否成立；

● Y-△等效变换的验证时必须先计算理论的等效电阻，再通过实验验证；

● 实验测量数据必须真实；

● 特别注意电源的正负性；

● 正确选择仪表量程，仪表超限记录不得超过四次。

3、线性有源一端口网络的研究

● 学会用实验的方法测定有源线性一端口网络的等效参数；

● 了解负载上获得最大功率的条件；

● 进一步掌握直流仪表的使用方法和间接测量的误差计算方法。

● 测量有源一端口网络的等效参数，包括输入电阻、开路电压、短路电流等，并绘出开路和短路时一端口网络的外特性线；

● 通过半电压法测量电阻掌握负载获得最大功率的方法。

● 预习课本上关于戴维南定理的相关内容；

● 测量时认真分析需要测量量的量程，正确使用电流表和电压表；

● 认真填写实验报告，记录实测数据。

4、一阶电路的暂态过程

● 测定一阶电路的零状态响应和零输入响应；

● 学会从响应曲线中求出RC电路的时间常数t；

● 观察RL电路在周期方波电压作用下暂态过程的波形；

● 熟悉用一般电工仪表进行一阶电路的测量方法；

● 初步掌握示波器的使用方法。

● 按实验指导书步骤测定RC一阶电路的零状态响应；

● 按实验指导书要求连接电路测定RC一阶电路的零输入响应；

● 通过示波器观察RL一阶电路在周期方波作用下的响应。

● 预习课本上关于该实验相关内容；

● 根据指导书上给定的实验参数和要求可以自行设计实验线路，但一定需要经指导教师认可；

● 认真完成实验，如实填写实验报告数据。

5、正弦交流电路中RLC元件的阻抗频率特性

● 加深了解R、L、C元件的频率与阻抗的关系；

● 加深理解R、L、C元件端电压与电流间的相位关系；

● 掌握常用阻抗模和阻抗角的测试方法；

● 熟悉低频信号发生器等常用电子仪器的使用方法。

● 根据实验指导书电路要求测量R-f特性，并绘制相关曲线；

● 根据实验指导书上相关电路测量XL-f特性，并绘制相关曲线;

● 根据实验指导书上相关电路测量XC-f特性，并绘制相关曲线；

● 认真预习本节相关知识点；

● 认真学习示波器的使用方法；

6、三相交流电路的研究

● 学习三相电路负载的Y型和△型连接方法；

● 验证对称三相电路中负载在Y型、△型连接时，线电压与相电压、线电流与相电流之间的有效值关系；

● 加深了解不对称三相负载Y型连接时，中线的作用；

● 学会三相电路相序的简单判断方法。

● 自行设计Y型连接线路，分别测量有无中线、是否对称情况下的线电压、相电压、线电流、相电流等参数；

●自行设计△型连接线路，分别测量有无中线、是否对称情况下的线电压、相电压、线电流、相电流等参数；

● 预习有关三相电路的理论知识；

● 预习交流仪表的使用方法；

● 改动电路时必须先断开电源。

四、每组人数与实验学时数

每个实验应该由每个学生在指导教师指导下单独完成，根据内容情况可以大致在十二个学时内完成上述实验内容，每两个学时完成一个实验。

五、考核方式与评分办法

实验考核依据三个部分：学生的现场操作水平和预习、实验报告。其中预习占总成绩的20％，实验报告占总成绩的30％，操作占总成绩的50％。

六、本实验课配套实验指导书

1、本实验课中实验指导书为自编实验指导书《电路实验指导书》

2、秦杏荣《电路实验基础》 同济大学出版社

实验报告要求学生真实记录实验过程中发现的问题、存在的没有解决的问题，以及已经解决问题的解决办法，以及实验结论和学生实验体会等内容。

实验报告填写主要几个方面如下：

①通过实验课前的预习认真填写实验目的，通过实验指导书上的内容填写该次实验的目的，本次实验的内容，预期取得的结果等。

②通过预习掌握实验原理，并且认真地在实验报告上填写，介绍自己对实验的认识，对实验中涉及到的理论有个明确的认识。

③认真填写实验方法，为本次实验预采取的程序设计流程、程序设计方法等都需要认真填写。

④认真填写实验结果。实验结果必须是实验中真实，能反映本次实验的最终结果和过程，是对整个实验涉及的学生的理论及实践能力的反映，必须认真填写。

⑤每次实验结束后必须立刻填写实验报告，并及时上交。

教研室：电工电子实验室系主任审核：

摘要：电路的动态分析是高中物理电路中常考的一种题型，其中ΔU与ΔI的比值问题是考查的难点。学生很难分析出是什么物理量，特别是变化的电阻关于的问题，学生不知从何入手。基于这一问题，本文将介绍应用戴维南定理、数学函数来解题。在教学实践过程中效果良好。

电路的动态分析即：电路中一个电阻发生变化时，分析电路的路端电压、总电流、各支路的电压、电流的变化情况。电压、电流的变化情况根据电路电压、电流的串并联关系逐层分析。但对于很多学生无从下手，是部分欧姆定律的一个应用，U和I可以理解是一个电阻上两端的电压和流过该电阻的电流，也可理解是一部分电路上两端的电压和流过该部分的电流。下面我以一道例题来分析。

例1：如图①所示电路中，电源电动势为E内阻为r，当滑动变阻器滑动端向右滑动后，理想电流表A₁、A₂的示数变化量的绝对值分别为、，理想电压表示数变化量的绝对值为ΔU。下列说法中正确的是（ BC

A．电压表V的示数减小

B．电流表A₂的示数变小

C．ΔU与ΔI₁比值一定小于电源内阻r

从数学函数的关系ΔU与

的比值为斜率r, 则。

方法二：应用戴维南定理等效电源法

戴维南定理^［1-2］： 任何一个线性有源二端电阻的线性网络，对外电路而言，它可以用一个独立电源和一个电阻的串联组合来代替。等效的电压等于二端网络在负载开路时的电压；电阻等于有独立电源置零后相应无源二端网络的输入电阻。

下面以例题1来分析，分析ΔU与的比值，电压表和电流表所测的是电阻，那么把看作外电路，则等效电源部分变为与（E、r）并联如图③所示。

开路时等效电源两端电压，等效电阻。电压表测得是等效电源的路端电压，电流表A₁测得是等效电源外电路的总电流。

对例题1中的电路进行改变，干路上再加一个电阻，如图④

数学函数的关系ΔU与为函数斜率，即：

由闭合欧姆定律,得。从数学函数的关系ΔU与的比值为斜率r，即：，则

方法二：应用戴维南定理等效电源法

把都归电源部分，则等效电源部分如图⑥，电压表测得是等效电源的路端电压，电流表A₂测得是等效电路干路的总电流。

综上分析，中的U和I可以是一个电阻两端的电压和电流，也可以是部分电路两端的电压和流过的电流。等效电源的解答思路：把电压表和电流表所测的这一部分看成外电路，其它负载都归为等效电源部分。根据戴维南定理求出有源二端网络的电压和电阻，在根据闭合欧姆定律，那么。但如果电压表和电流表所测的是定值电阻R两端的电压和电流，那么。公式解析法思路：列出闭合欧姆定律（表达式中只能有U和I所要研究的这两个变量），再推导这两个变量的函数关系，可求解为函数的斜率。

针对电路中动态变化，导致学生对的关系无从探究这一难点，本人在教学过程中，让学生应用这两种方法，对这一类题型进行训练，效果良好。教学过程中注重定理和方法的渗透，引导学生有针对性的训练和学习，灵活应用物理定理、数学函数解析法，把物理问题转化为直观、简单的物理模型，或是直观的、形象的数学函数关系，有效提高学生的综合解题能力^［3］。习题教学中通过“一题多解”、“一题多变”、戴维南定理、等效电源、数理结合来培养学生的核心素养^［4］。

北京-科学出版社，2005：221

［4］ 郑行军.刍议图解型物理试题的编制与设计［J］.中学物理教学参考2019（1）：57-61