Лабораторный практикум по теории электрических цепей. Часть I

А. М. ПИЛИПЕНКО

Ф. А. ЦВЕТКОВ

ЛАБОРАТОРНЫЙ ПРАКТИКУМ 

ПО ТЕОРИИ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ЦЕПЕЙ

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ

РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Федеральное государственное

автономное образовательное учреждение
высшего профессионального образования

“Южный федеральный университет”

А. М. ПИЛИПЕНКО

Ф. А. ЦВЕТКОВ

ЛАБОРАТОРНЫЙ ПРАКТИКУМ 

ПО ТЕОРИИ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ЦЕПЕЙ

Часть I

УЧЕБНОЕ ПОСОБИЕ

Таганрог 2013

УДК 621.3.011.1 (075.8)

П 784

Рецензенты:

доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой 

«Радиоэлектронные системы» Донского государственного технического университета Марчук В. И.;

кандидат технических наук, доцент, генеральный директор ООО 

«Информационные и инновационные технологии» (г. Таганрог)
Мережин Н. И.

Пилипенко А.М., Цветков Ф.А.
Лабораторный
практикум
по теории электрических цепей. 

Часть I: Учебное пособие. – Таганрог: Изд-во ЮФУ, 2013. – 48 с.

Учебное пособие предназначено для подготовки и проведения 

первых четырех лабораторных работ по курсу «Теория электрических цепей» для студентов направления 210700 «Инфокоммуникационные технологии и системы связи».

Ил. 18. Табл. 5. Библиогр.: 10 назв.

© ЮФУ, 2013
© А. М. Пилипенко, Ф. А. Цветков, 2013

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ........................................................................................... 4

1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ ОБ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ ПРИБОРАХ.......... 6

1.1. Функциональный генератор SFG-2110 ..................................... 6

1.2. Вольтметры В7-38 и В7-77 ........................................................ 9

1.3. Осциллограф GOS-620FG........................................................ 11

1.4. Комплект приборов NI ELVIS ................................................. 15

2. ЛАБОРАТОРНЫЕ РАБОТЫ.......................................................... 20

2.1. Измерение параметров постоянных и  переменных 
напряжений..................................................................................... 20

2.2. Линейные цепи при гармонических и  негармонических 
воздействиях ................................................................................... 25

2.3. Последовательные RC- и RL-цепи .......................................... 32

2.4. Колебательные контуры .......................................................... 38

ПРИЛОЖЕНИЕ .................................................................................. 45

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК ................................................ 47

ВВЕДЕНИЕ

Лабораторные работы по теории электрических цепей выполня
ются после того, как необходимый материал рассмотрен на лекциях 
и практических занятиях. Выполнение каждой лабораторной работы 
осуществляется поэтапно:

- выполнение домашнего задания к лабораторной работе;
- допуск к работе в лаборатории;
- выполнение лабораторного задания;
- оформление отчета к лабораторной работе;
- защита лабораторной работы.
Для выполнения лабораторных работ студенты объединяются в 

бригады по 2 – 3 человека. Каждой бригаде присваивается определенный номер, который соответствует номеру варианта домашнего 
задания и номеру лабораторного стола с находящемся на нем оборудованием. Обязанности каждого члена бригады должны быть разграничены (работа с приборами, запись и обработка экспериментальных 
данных, построение графиков), что позволяет экономить время выполнения лабораторного задания. 

Лабораторное задание считается выполненным после согласова
ния полученных результатов эксперимента с преподавателем. Окончательная обработка экспериментальных данных и формулировка 
выводов может быть проведена в домашних условиях.

Самостоятельную подготовку к лабораторной работе лучше 

начать за 2 – 3 дня до занятия и проводить в следующем порядке.

1. Изучить материал, относящийся к теме лабораторной работы,

по конспекту лекций и по учебнику [1], а также просмотреть задачи, 
решенные на практическом занятии и приведенные в задачнике [2].

2. Изучить описание лабораторной работы, записать в отчет на
звание работы, цель работы, исходные данные, нарисовать схему 
экспериментальной установки и исследуемых цепей.

3. Выполнить домашнее задание, содержание которого приведе
но в описании к лабораторной работе.

4. Продумать методику эксперимента, ответив на следующие 

вопросы: а) какие цепи необходимо исследовать? б) что необходимо 
измерять? в) какие измерительные приборы необходимо использовать? г) как подключать измерительные приборы к исследуемой цепи? д) как обрабатывать экспериментальные данные?

Для получения допуска к лабораторной работе студент должен:
1) представить индивидуальный письменный отчет, содержащий 

выполненное домашнее задание;

2) знать цель и содержание работы;
3) уметь описать методику эксперимента.
При выполнении лабораторных работ на кафедре теоретических 

основ радиотехники каждый студент обязан соблюдать правила техники безопасности: 

- запрещается начинать выполнение работы без разрешения пре
подавателя;

- запрещается выполнять работы, не предусмотренные лабора
торным заданием, а также бесцельно переключать ручки приборов;

- не разрешается загромождать рабочее место предметами, не
нужными для выполнения лабораторной работы;

- следует подключать соединительные провода только одной ру
кой, так как в этом случае уменьшается опасность поражения электрическим током.

За невыполнение правил внутреннего распорядка и техники 

безопасности в учебной лаборатории виновные могут быть отстранены от работ.

Каждый студент оформляет собственный отчет по лаборатор
ной работе, который должен содержать:

- название работы, цель работы, исходные данные;
- результаты выполнения домашнего задания; 
- результаты экспериментальных исследований;
- выводы по работе.
Для рассчитываемых величин должны быть указаны название и 

размерность, на графиках должны быть приведены обозначения осей 
и указан масштаб. Выводы должны выражать в сжатой форме: знания, умения и навыки, приобретенные студентами при выполнении 
лабораторной работы; положения теории цепей, которые нашли подтверждения в ходе эксперимента; причины отклонений результатов 
эксперимента от расчетных данных. 

В процессе подготовки к защите работы следует еще раз обду
мать цель, содержание и методику выполнения лабораторной работы, ответить на контрольные вопросы, список которых приведен в 
конце описания каждой работы.

1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ ОБ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ ПРИБОРАХ

1.1. Функциональный генератор SFG-2110

Генератор SFG-2110 является функциональным генератором, 

который может воспроизводить выходное напряжение различной 
формы – гармоническое, периодические последовательности прямоугольных и треугольных импульсов. 

Временные диаграммы напряжений, формируемых генератором

SFG-2110, приведены на рис. 1.1.

Рис. 1.1. Временные диаграммы периодических напряжений:

а – гармоническое колебание; б – последовательность прямоугольных им
пульсов; в – последовательность треугольных импульсов

Периодические колебания, приведенные на рис. 1.1, характери
зуются следующими параметрами: 
p
U
– размах (разность между 

наибольшим и наименьшим мгновенными значениями колебания); 

T – период (наименьший интервал времени, через который значение 
колебания повторяется). Величина, обратная периоду, называется 
частотой: 
T
f
/
1

.

В случае гармонического колебания вместо значения 
р
U
чаще 

используются следующие параметры: 
2
/
p
U
U m 
– амплитуда

(наибольшее мгновенное значение гармонического колебания) или

m
m
U
U
U
707
,0
2
/


– действующее (среднеквадратическое) зна
чение.

Для периодической последовательности прямоугольных им
пульсов с помощью генератора SFG-2110 можно регулировать длительность импульсов τи путем изменения коэффициента заполнения

T
d
/
и


(значение d часто выражается в процентах). Следует отме
тить, что величина, обратная коэффициенту заполнения 
и
/
T
q 
,

называется скважностью импульсной последовательности.

Основные технические характеристики генератора SFG-2110:

- диапазон частот выходного напряжения: 0,1 Гц – 10 МГц;
- предел допускаемой абсолютной погрешности установки час
тоты:
0001
,0
10
2
5




 f
f
Гц;

- внутреннее сопротивление: 50 Ом;
- максимальное значение выходного напряжения: 10 В (при со
противлении нагрузки 50 Ом);

- диапазон плавной регулировки коэффициента заполнения пря
моугольных импульсов 0,2 – 0,8 (20 – 80 %).

На рис. 1.2 приведена передняя панель генератора SFG-2110.

Рис. 1.2. Вид передней панели генератора SFG-2110

На рис. 1.2 обозначены следующие органы управления и индика
ции генератора.

1. Кнопка включения и выключения питания (POWER).
2. Дисплей – отображает значение частоты на основном выходе 

генератора и содержит следующие индикаторы: индикатор формы 
выходного сигнала, индикатор размерности величин, отображаемых 
на дисплее, индикатор выбора вспомогательных функций (SHIFT), 
индикаторы включения вспомогательных функций (DUTY, -20 dB,
TTL/CMOS, GATE, OVER, EXT, COUNT, AM, FM, SWEEP).

3. Клавиша выбора формы выходного напряжения генератора 

(WAVE).

4. Клавиши ввода цифровых значений (частоты или коэффици
ента заполнения импульсов). Если нажата клавиша SHIFT, то данные 
клавиши позволяют включать вспомогательные функции, обозначенные синим цветом, например, для ввода коэффициента заполнения
импульсов необходимо нажать последовательно клавиши

SHIFT и DUTY.

5. Клавиши выбора единиц измерения частоты (МГц, кГц, Гц) 

или коэффициента заполнения импульсов (%). Для установки значения частоты или коэффициента заполнения импульсов необходимо 
нажать на клавишу требуемых единиц измерения.

6. Клавиши для выбора числового разряда устанавливаемой ве
личины и ручка для изменения значения в данном разряде.

7. Разъем основного выхода генератора (OUTPUT) с внутрен
ним сопротивлением Ri = 50 Ом.

8. Дополнительные разъемы: выход генератора напряжения ти
па ТТЛ/КМОП (TTL/CMOS OUTPUT) и вход встроенного частотомера (COUNTER INPUT).

9. Ручка контроля амплитуды (размаха) колебаний на выходе 

генератора (AMPL).

10. Ручки контроля вспомогательных функций: контроль посто
янной составляющей (среднего значения) выходного напряжения 
(OFFSET);
контроль 
уровня 
напряжения 
типа 
ТТЛ/КМОП 

(TTL/CMOS); контроль времени качания частоты (SWEEP TIME); 
настройка полосы качания частоты (SWEEP SPAN); выбор режима и 
глубины модуляции (АМ/FM).

1.2. Вольтметры В7-38 и В7-77

Вольтметры В7-38 и В7-77 – являются универсальными цифро
выми вольтметрами и предназначены для измерения уровня постоянного напряжения и действующего значения гармонического напряжения. Кроме того, эти вольтметры позволяют измерять сопротивление постоянному току, уровень постоянного тока и действующее значение гармонического тока.

Внешний вид передних панелей вольтметров показан на рис. 1.3.

а

б

Рис. 1.3. Вид передних панелей вольтметров В7-38 (а) и В7-77 (б)

На передней панели каждого вольтметра расположены входные 

измерительные гнезда, цифровой индикатор и переключатель рода 
работ (кнопочный для В7-38 и барабанный для В7-77). Выключатели
питания вольтметров расположены на задней панели. 

В лабораторных работах по теории цепей вольтметры будут ис
пользоваться в следующих режимах:

1) измерение уровня постоянного напряжения U_ (переключа
тель рода работ устанавливается в положение V
);

2) измерение действующего значения гармонического напряже
ния U (переключатель рода работ устанавливается в положение V~).

Основные технические характеристики вольтметров В7-38 и 

В7-77 приведены в табл. 1.1.

Таблица 1.1

Основные технические характеристики вольтметров

Вольтметр
В7-38
В7-77

Измерение уровня постоянного напряжения (V
)

Диапазон измеряемых 

величин 
*
U
± 10 мкВ … ±1000 В
± 40 мкВ … ±1000 В

Значения пределов

измерений 
k
U
0,2;  2;  20;  200; 1000 В
0,2; 2; 20; 200; 1000 В

Основная относитель
ная погрешность
*
_
02
,0
07
,0

U

Uk

U




%
*
_
02
,0
07
,0

U

Uk

U




%

Входное сопротивление вольтметра 
_
U
вх
R
(10  0,5) МОм
(10  0,5) МОм

Измерение действующего значения гармонического напряжения (V~)

Диапазон измеряемых 

величин 
*
U
10 мкВ … 300 В
1 мВ … 750 В

Значения пределов 

измерений 
k
U
0,2; 2; 20; 200; 300 В
0,2; 2; 20; 200; 750 В

Диапазон частот исследуемого напряжения и основная относительная погреш
ность при 
20

k
U
В*

1) 30 Гц ≤ fр ≤ 40 Гц

*
~
1,0
5,1

U

Uk

U




%

1) 20 Гц ≤ fр ≤ 10 кГц

*
~
1,0
5,0

U

Uk

U



%

2) 40 Гц ≤ fр ≤ 60 Гц

*
~
05
,0
4,0

U

Uk

U




%

2) 10 кГц ≤ fр ≤ 20 кГц

*
~
5,0
5,0

U

Uk

U




%

3) 60 Гц ≤ fр ≤ 10 кГц

*
~
05
,0
2,0

U

Uk

U




%

3) 20 кГц ≤ fр ≤ 50 кГц

*
~
5,0
1

U

Uk

U




%

4) 10 кГц ≤ fр ≤ 100 кГц

*
~
1,0
2,0

U

Uk

U




%

4) 50 кГц ≤ fр ≤ 100 кГц

*
~
2

U

Uk

U



%

Входное сопротивление вольтметра 
~
U
вх
R
(1  0,05) МОм
(1  0,1) МОм

Входная емкость
вольтметра 
вх
С
не более 100 пФ
не более 100 пФ

* Исследование напряжений, для которых
20
* 
U
В, в данном лаборатор
ном практикуме не проводится