=

UFG

εR L ，

= εR L 。

2πfL

这时UFG 跟f、L 成反比。原则上 RL 越小越好。RL 很小时，回路的电流由感抗 XL=2 πfL 决定。但是 RL 太小使示波器显示的波形幅度太小。为兼顾这两方面，RL 用一只可调节的电位器，实验时根据情况调节。

纯感电路中电流和电压的相差

对纯电感电路中的电流有 iL=Imsinωt，则其电压为 UL=ImXLsin(ωt+90°)， 存在有 90°的相差。

演示中应取用自感系L 很大而直流电阻R 很小的线圈，并注意采用适当的交流频率。

方法一

目的 用超低频交流电源和电表演示纯电感电路中电流和电压的相差。

器材 滑动变阻器，电位器(2.7kΩ、1W)，电感线圈（可用镇流器），演示电表，电池组，单刀开关，导线等。

操作

1. 用滑动变阻器组装成超低频电源（图中虚线方框内部分）。组装方法可参考实验 284 中的方法之一。将演示电表调节为“0—10V”的电压表和“0—10mA”的电流表，并都调成中心零位式，以便于观察相差。

2. 按图接线，将电位器 W 的阻值调为最大。合上单刀开关，以适当的速率移动滑动变阻器 R 的滑动触头 P，使两电表的指针都以零位为中心左右对称地摆动， 这时两电表指针的摆动几乎是同步的，说明电路中的电阻较大。

3. 逐渐减小 W 的阻值，可见电流表指针越来越落后于电压表的指针。当 W 减小到零时，电流表指针落后电压表指针的相差最大。说明在电感电路中，电流相位落后于电压，存在相差。

说明

演示中的电感线圈必须采用自感系数L 很大而直流电阻很小的线圈，才能有较好的效果。

方法二

目的 用示波器显示电感电路中的电压和电流的相差。

器材 可拆变压器，电位器(200Ω、1W），低频信号发生器，电子

开关，教学示波器，电阻(15Ω、 1 W)，导线等。

8

操作

1. 接图(a)接线。电位器W 用于改变电感线圈的直流电阻，其阻值范围为 0— 200Ω。电感线圈 L 可用可拆变压器的线圈（0—110—220V），并在该线圈中插入条形铁芯。由教学电源供给 400Hz 正弦交流电。电子开关的“A 输入”，“B 输入”和“地”分别接于测试点“1”、“2”、“3”。用于观察加于电路两端的总电压 U 和通过它的电流 i。电子开关的“输出”和“地”分别用屏蔽线接于示波器的“Y 输入”和“地”，并将“频率范围”置于“5k—50k”(Hz)档。

2. 调节示波器，将“Y 轴衰减”置于“1 档”，“扫描范围”置于“100—1k” 档，“Y 增益”旋钮向顺时针方向旋到底。将电位器W 的阻值调至最大。

3. 先调节低频信号发生器的“低频增幅”旋钮、电子开关的“A 增幅”和“B 增幅”旋钮，使信号幅度大小适当。再调节示波器的“频率微调”旋钮，使扫描和

被观察信号同步。在示波器屏上显示两个稳定的信号波形。调节电子开关“相对位移”旋钮，使两波形的零线重合。在屏上可见如图(b)所示的电流 iL 和电压UL 的波

形，它们的相差大于零而小于 90°。这表明了电感电路中电流与电压的相位关系。(4)将W 的阻值逐渐减小，相差将逐渐增大。当 W 减小到零时，相位差接近“90

°”。这近似地表示了纯电感电路中的电流与加在它两端电压的相位关系。电路越接近于纯电感电路，电流落后于电压的相位差就越接近于 90°。

说明

1. 示波器显示的电流波形实际上是采样电阻上的电压。因为采样电阻与电感是串联的，它们中间的电流相位相同；而且电阻上的电压和电流相位也相同，所以可以用采样电阻上的电压来代表电感中的电流。

2. 因为示波器显示的电感上的电压实际上是电感上的电压和采样电阻 R 上的电压的矢量和，所以R 的阻值要尽量小一些，要保证 2πfL>>R。

3. 如有双踪示波器，可以省却电子开关。

电容器的隔直通交作用

器材 电池组(6V)，交流电源(6V)，双刀双位开关，小电珠(6.3V、0.15A)， 灯座，电解电容器(200μF)两只，导线等。

操作

1. 按图(a)所示电路连接，电容器用两只 200μF 的电解电容器反向串联而成。使用电解电容器是为了使电容量大一些，反向串联是为了防止电解电容器接入交流电路被反向击穿。

2. 把双刀双位开关 K 合在直流电源一边，小电珠不亮，说明直流电不能通过电容器，即电容器有隔直流的作用。

3. 把 K 合在交流电源一边，小电珠点亮，说明交流电能通过电容器，即电容器有通交流的作用。

说明

1. 如果在电容器两端并联一个单刀开关 K2，如图(b)。在 K1 接通交流电源， 小电珠发光的前提下，闭合 K2，就能看到小电珠比 K2 断开时更亮，这就说明电容器对交流电也有阻碍作用。

2. 如果没有双刀双位开关，可用单刀双位开关代替，这时电路如图(c)所示。

纯电容电路欧姆定律

目的 验证在纯电容电路中电流强度跟电压成正比。

器材 演示用安培表（交流 0—1A），演示用伏特表（交流 0—10V），电解电容器（1000μF、12V），滑动变阻器（0—50Ω），交流电源(6V)，导线等。

操作

(1)按图连接好电路。打开电源，从安培表和伏特表可读出一组(I,U)值。 (2)调节滑动变阻动器R，改变电路中的电流，可读取另一组(I,U)值。共要读

取 7—8 组(I,U)值。

(3)以横轴代表I，纵轴代表U，作出 U-I 图，可得一条直线。说明电容电路中的电流与它两端的电压成正比。

注意

1. 用 50Hz 的交流电和 1000μF 的电容器，电容器的容抗为几个欧，比伏特计的内阻要小得多，因此应该用安培表外接法。

2. 选用的电解电容的耐压值应适当高一些，以防接在交流电路中被击穿。

电容器的容抗

方法一

目的

1. 认识电容对交流电的阻碍作用。

2. 定性认识容抗与电容量及信号频率的关系。

器材 低频信号发生器，扬声器，电容器 3 个(0.1μF、1μF、10μF)，电键， 导线等。

操作

1. 按图接好连线。电容取 10μF。

2. 开启信号发生器，输出一低频信号（如

   400Hz），可以听到扬声器发声。(3)断开、闭合电键 K，扬声器里声音响度有变化。电键断开时的声音比合上时

要轻得多，这是电容器的容抗对交流电起阻碍作用的结果。

1. 改变信号发生器输出信号的频率（如增加到 4000Hz），重复操作(3)，可发现频率越高，开、合电键时扬声器声音响度的变化越小。这说明频率越高，电容器的容抗越小。

2. 让信号发生器输出固定频率（例如 4000Hz），依次把 0.1μF、1μF、10μF

的电容器接入电路。比较扬声器响度的变化。电容器的容量很大，扬声器里声音也最响；电容器的容量很小，扬声器里声音最轻。说明当电流频率不变时，容量大的电容器容抗较小。

注意 本实验中电容器的容抗与扬声器的电抗相差不要太远。若容抗太大，K 断开时扬声器声音太小；若容抗太小，K 通断时，扬声器声音变化不大。

方法二

目的 定性演示容抗与电容、交流电频率的关系。

器材 变频电源，电池组，双刀双位开关，单刀双位开关，1000μF 电容器 3 个，小电珠，导线等。

操作

1. 按图连接电路。打开K1，将K2 合到a 处（接电池组），小电珠不亮，说明直流电不能通过电容器。

2. 将K2 合向b（接变频电源）。改变变频电源的频率（保持输出电压不变），

可看到频率越高，小电珠越亮。说明频率越高，电容器的容抗越小。

1. 固定变频电源输出电流的频率。将其余两个电容器逐个与原来的电容器并联，可看到并联的电容器越多，小电珠越亮。说明电容器的容量越大，它的容抗越小。

2. 合上 K1，可看到小电珠比操作(2)、(3)中都要亮。说明电容器尽管能通过

交流电，但对交流电仍然有阻碍作用。

方法三

目的 研究通过电容器电流强度的大小与电容器的电容量及交流电的频率之间的关系。

器材 低频信号发生器，示教交流毫安表，示教交流伏特表，电容器（电解电容器或油浸电容器）2 只，导线等。

操作

1. 如图连接电路，接通电源，让低频信号发生器正常工作（两电表均选小量程）。

2. 保持输出正弦波的频率不变，改变电容器的电容（可用相同电容器串联或并联），同时调节正弦波幅度，保持伏特表的示数不变。观察电流表的示数与电容量的关系，可以得到通过电容器的电流强度与电容量

成正比的结论。从而可知电容器的容抗与电容量成反比，即Xc

= ∞ 1 。

c

1. 保持电容量不变，改变正弦波的频率，同时调节正弦波幅度，保持伏特表的示数不变。观察电流强度与交流电的频率的关系，可以得到通过电容器的电流强度与交流电的频率成正比的结论。从而可知电容器的容

抗与交流电的频率成反比，即X ∞ 1 。

c f

方法四

器材 学生信号源，电阻 1.2kΩ，电位器（0—100Ω），电容器 4 只(0.1μF、0.2μF、0.3μF、0.4μF)，喇叭（2.5■舌簧喇叭），导线等。

操作

1. 如图连接电路，将学生信号源的低频输出端与 A、B 两接线柱相连，F、G 两接线柱分别与示波器Y 输入端和接地端相连。

2. 研究容抗跟电容间的关系

将插头插入孔 2，接通 0.1μF 的电容器，信号源频率选 1000Hz，调节示波器，

使荧光屏呈现两个波形，幅度为 1 格。改变电容量，插头分别改插孔 3、4 和 5，电容依次为 0.2、0.3 和 0.4μF，观察到波形幅度成倍地增加，说明容抗随电容的增加

而反比例地减小。

1. 研究容抗跟频率的关系，将插头插入孔 2，信号源频率选 500Hz，荧光屏呈现 1 个波形，幅度调为 1 格。保持输出信号电压不变，改变信号源的频率，依次为1000、1500、2000 和 2500Hz，示波器显示的波形数依次为 2、3、4 和 5，波形的幅度成倍地增加，说明容抗随频率的增加而反比例地减小。

2. 将插头插到孔 1，信号源频率是 500Hz。调节示波器，使荧光屏上出现一个完整的正弦波。保持信号源输出电压不变，改变信号频率，可看到荧光屏上波形数目逐渐增多，而幅度基本未变。说明电阻对交流电的阻碍作用与频率无关。

说明 在示波器得到的信号足够大的前提下，RL 尽量调得小一些。具体可参看

实验 287 方法的说明部分。

纯电容电路中电流和电压的相差

在纯电容电路中，如果 U=Umsinωt，则其电流瞬时值方程为 i=Imsin(ωt+90

°)，电流的相位比电压超前π/2。

在演示中，除用电容元件代替电感元件外，其他均与实验 288 的方法相似。

方法一

目的 用超低频交流电源和电表演示纯电容电路中的电流和电压的相差。

器材 滑动变阻器，电位器（0—470kΩ），金属化纸介电容(4μF、160V)， 演示电表，电池组，单刀开关，导线等。

操作

1. 用滑动变阻器组装成超低频电源，组装方法可参考实验 284 中的方法一。将两台演示电表分别调节为“0—10V”的电压表和灵敏电流计“G”档。并都调成中心零位式，以便于观察相差。

2. 按图接线。先将电位器 W 的阻值调至最大。合上单刀开关，以适当的速率往复移动滑动变阻器R 的滑动触头，使两电表都以零位为中心左右对称地摆动。因为电路中电阻较大，所以这时它们的摆动情况几乎是同步的。

3. 逐渐减小电位器 W 的阻值，可见电流表指针逐渐变得超前于电压表的指针，相差逐渐增大。当W 阻值减小到零时，电流表指针超前于电压表指针为最大， 相差接近 90°。说明在纯电容电路中，相差为90°。而在电阻与电容串联的电路中， 电流超前电压，相差大于零而小于 90°。

注意

由于电压表的内阻RV 比电位器W、电容 C 支路的电阻小得多，若按图中虚线位置连接电压表，电流将超过G 表的量程，使实验不能成功。

方法二

目的 用示波器显示电容电路中的电压和电流的相差。

器材 金属化纸介容器(1μF、160V)，教学示波器，低频信号发生器，电子开关，电位器（0—150Ω），电阻（15Ω、1/8W），导线等。

操作

1. 按图(a)接线。电位器 W 用于改变电路的直流电阻用，其阻值范围为 0—150 Ω。低频信号发生器输出u 为 1000Hz 的正弦信号。R 为取样电阻。

2. 电子开关的“A 输入”，“B 输入”，“地”分别接测试点 1，2，3。用于观察电路两端的总电压 u 和电路中电流 i。并将电子开关的“频率范围”置于“1” 和“100—1k”Hz 档。电位器W 值调至最大。

3. 将示波器的“Y 输入”和“地”分别接在电子开关的“输出”和“地”上。“Y 衰减”及“扫描范围”分别置于“1”和“100—1k”Hz 档。电位器W 值调至最大。

4. 先调节电子开关的“A 增幅”、“B 增幅”和示波器的“Y 增益”，使信号幅度大小适当。再调节示波器的“频率微调”，使扫描和被观察信号同步，在屏上显示两个稳定的形波。最后调节电子开关的“相对位移”，使两波形的零线重合如图(b)，可看出电压 u 与电流 i 的相差大于零而小于 90°。这表明在电阻与电容器串联电路中，电流与电压间存在位相差，且电流超前于电压。

5. 将 W 的阻值逐渐减小，电流与电压间的相差将逐渐增大。当 W 值减小到零时，电路接近纯电容电路。这时的相差接近 90°。这说明了纯电容电路中电流与加在它两端的电压存在π/2 的相差。

说明

1. 同实验 288 方法二中的说明(1)。

2. 因为示波器显示的电容上的电压实际上是电容上的电压和采样电

阻Ρ上的电压的矢量和，所以Ρ的阻值要尽量小一些，要保证

1. 如有双踪示波器，可以省却电子开关。

交流电的有功功率和视在功率

1

2πfc

>> R。

器材 演示电表，演示瓦特表，灯泡(10V、10W)，变压器原理说明器，金属化纸介电容器(25μF、160V)8 个，低压电源，灯座，单刀开关，导线等。

操作

1. 按图(a)连接线路。将两台演示电表分别调节为“0—10V”的交流伏特表和“0—1A”的交流安培表。A、B 端接低压电源交流输出 10V。K1、K2、K3 均断开。

电感L 用变压器原理说明器中的红色线圈套在U 形铁芯的一个臂上，放上条形铁轭并用螺母压紧。从线圈的“0”、“2”端引出导线，这时线圈的匝数为 200 匝，直流电阻约为 0.8Ω。电容器C 用 8 个 25μF 的电容器并联成 200μF。瓦特表W 调节为 0—25W 的量程，按图接线。接线时不能接成图(b)中的各种接法，否则会降低演示效果。

1. 合上K1，成为纯电阻电路。灯发光，由伏特表、安培表和瓦特计分别测出电路负载的总电压U，总电流 I 和总消耗功率P。由测量结果可得有用功功率 P=UI。由公式 S=UI 算出视在功率，可以看出，在纯电阻电路中，交流电的功率等于电压与电流的乘积，与直流电路情况相同。有功功率 P 等于视在功率 S，功率因数 cos ψ=P/S=1.。

2. 将低压电源输出电压调为 6V 交流。断开 K1，合上 K2。由于电感线圈具有

电阻，故此时电路相当于电阻与电感串联的电路。测出电路负载的总电压U、总电流I 和有功功率 P。由读数计算视在功率S=UI。比较有功功率 P 和视在功率 S，可知P<S。从而说明了，在电阻和电感串联的电路中cosψ=P/S<1。

1. 将低压电源输出电压调为 8V，断开 K2，只合上 K3，成为纯电容电路。测

出电路中的U，I 和P。此时虽然电流表和电压表的读数很大，但瓦特表的读数却为零。结果说明：纯电容电路不消耗功率，cosψ=P/S=0。

提高功率因数

方法一

目的 演示用并联电容器的方法提高功率因数。

原理 在图(a)所示的电路中，电感上的电流IL 的相位比电压U 落后

ψ1角图(b)。并联上电容器C后，因为电容器上的电流IC

比U要领先 π ，

2

所以总电流I 只比U 落后ψ2 角(ψ2<ψ1)，而且 I 的值也比 IL 的值小。在 IL 一定的情况下，取一个适当的IC 值，可使ψ2=0，I→Imin。

器材 低压电源，演示瓦特表，演示电表，变压器原理说明器(J2425)，25μ F 电容器 3 个，4μF、10μF、15μF 电容器各一个，单刀开关 5 个，灯泡及灯座(10V、10W)，导线等。

操作

1. 将变压器原理说明器中的绿色线圈套在铁芯上，放上条形铁轭并用螺母压紧，使铁芯闭合。从线圈的“0”、“1”端引出导线，作电感器L。将瓦特表调节为“25V·A”。将两台演示电表分别调节为“0—10V”的伏特表和“0—1A”的安培表。低压电源用 24V 交流输出。按图(c)接线。6 个电容器并联控制开关，可得到各种电容值的电容，如 4μF、10μF、15μF、25μF、40μF、50μF、60μF、75 μF 及 100μF 等。

2. 先断开所有电容器的开关，接通电源，记录瓦特表、安培表、伏特表的读数。并由S=UI，cosψ=P/S 计算此时的视在功率和功率因数值。

3. 依次接通电容器组上的开关，使并联在灯泡电路上的电容容量递增，从 4 μF 逐渐增大到 100μF，可见灯泡仍然发光。记录有关三个电表的读数，计算每次改变的视在功率和功率因数值。

4. 分析数据可以看出：不并联电容器时，功率因数最小；在并上电容器后， 功率因数增大。这说明，在感性负载电路两端并以适当容量的电容器，可以使电路的总电流最小，而功率因数最大。

实例 某次实验如下表：

从数据表中可以看出，该电路在并联上 50μF 的电容时，电流强度值为 0.56A， 为最小，而这时的功率因数达 0.91，为最大。说明在电源电压不变的情况下，并联适当的电容器后，感性负载电路的功率因数可以提高，并且有一个最大值。

方法二

器材 教学示波器，电子开关，低频信号发生器，可拆变压器，金属化纸介电容器(2.2μF、63V)，电阻(20Ω、1/8W)，电阻(30Ω、1/8W）2 只，单刀开关， 导线等。

操作

1. 按图(a)接线。线圈L 用可拆变压器线圈“1”。电阻 R 用 30Ω，取样电阻R2 用 30Ω，R1 用 20Ω。电子开关的“A 输入”、“B 输入”及“地”分别接测试点

2、4、3。电子开关的“输出”、“地”分别与示波器的“Y 输入”、“地”相接。由低频信号发生器提供频率为 400H 正弦交流信号。开关K 断开。

1. 示波器的“Y 轴衰减”置于“10”，“扫描范围”置于“100—1k”Hz 档。反复调节低频信号发生器的“频率微调”、“正弦波幅度”及示波器的“扫描微调”、

“Y 增益”、电子开关的“频率细调”、“A 增幅”、“B 增幅”、“相对位移”等。使在示波器屏上显示出稳定的波形如图(b)。i 为总电流波形，i1 为R、L 支路上的波形。（实际上 i 与 i1 同相，由于“0”电位点选在 R1 和 R2 的中点，因此造成 i 和i1 波形相位相反。）

1. 合上K，并上电容器C，可看到总电流 i 的波形幅度显著变小，而R、L 支路中电流 i1 的波形幅度变大了。定性地说明在感性负载并上适当电容后，总电流

将减小，并小于感性负载上的电流。断开开关K。

1. 再将电子并关的“A 输入”、“B 输入”、“地”接在测试点 1、3、2 上。适当调节有关旋钮，在示波器屏上可见如图(c)所示电流和电压波形图。电流比电压滞后。合上 K，给感性负载并上电容 C，可看到 u 和 i 的相差明显减小。这定性地说明了，在给感性负载并上电容器后，提高了电路的功率因数。

方法三目的演示

用并联电容器的方法高功率因数。

器材

小灯泡(2.5V、0.3A)2 只，晶体管收音机用输出变压器，电解电容器(200μF、100μF，耐压均在 10V 以上）各 1 只，低压电源，单刀开关 2 只，导线等。

操作

1. 如图连接线路。电感L 用晶体管收音机输出变压器的初级，低压电源选择交流 6V 档。

2. 用小灯泡L1 代表线路电阻，L2 和电感 L 代表负载。当闭合开关 K1 时，小

灯泡L1、L2 的亮度基本相同。

1. 闭合开关K2，小灯泡L2 的亮度基本不变，而 L1 则明显变暗。这是因为在并联电容器以后，功率因数大为提高，小灯泡 L2 的有功功率虽然不变，但视在功率变小，在电源电压不变的情况下，输送的电流随之变小，L1 的功率亦变小，所以L1 变暗。

建议 如有条件，将实验中两个小灯泡处换接两只交流电流表，可使实验结果更定量化。

方法四目的

通过演示，说明原是感性电路的日光灯当接入电容器后即可改变功率因数，

提高电能利用率。

器材 40W 日光灯管，起辉器，40W 日光灯镇流器(4.75μF、400V)，电容器， 0—A 交流电流表，0—250V 交流电压表。

操作

1. 如图所示接好电路。合上 K1，点亮日光灯。电流表和电压表读数的乘积可表示整个电路的视在功率S。

2. 将K2 闭合，把电容器 C 接入电路，可观察到日光灯亮度基本不变，说明有

功功率P=40W 不变。电压表示数不变，而电流表示数明显减小，说明视在功率 S 显

然减小。

注意

感性电路中接入电容器，其电容器值应有一定的限值，否则使电路变为容性电路，又会使功率因数降低。可见要提高日光灯的功率因数，加接的电容器的值是有一个范围的，一般取 4.75μF。

变压器电压和匝数的关系

方法一

器材 万用变压器π形铁芯，0—200 匝线圈，(2.5V、0.3A)电珠，灯座，5m 长导线，电源线插头，导线等。

操作

1. 实验装置如图所示。

2. 原线圈输入交流 220V 电压。

3. 用导线连接好灯座后，顺时针方向一匝一匝地将导线绕在π形铁芯的左侧。开始时电珠不亮。增加匝数后，可见电珠亮度逐渐增加，直至绕到二十多匝，

   电珠发出强光时为止。这定性地说明了变压器的电压与匝数的关系。

注意

(1)线圈的接线柱上有 220V 交流电压，最好包上绝缘布以确保安全操作。(2)如果手边没有万用变压器，此实验可用可拆变压器代用，效果相同。(3)当电珠发出强光后，不能再增加匝数，防止烧坏电珠。

方法二

器材 低频信号源，相同型号示波器 2 台，31cm 黑白电视机行输出变压器磁芯，导线等。

操作

1. 检查两台示波器 Y 轴输入灵敏度是否一致：两示波器 Y 轴衰减一致，Y 轴增益旋至最大，Y 轴输入并接到同一信号源上。屏幕上显示的图形Y 方向幅度应一致。如不一致，可调节其中一台示波器的 Y 轴增益，使其一致。在整个实验过程中， Y 轴增益不能再行调节。

2. 用导线在磁芯一边绕 16 匝作为变压器初级，另用一根导线在另一边绕 4 匝作为次级。

3. 低频信号源输出频率大于 30kHz 的正弦信号，作为变压器初级输入的正弦交流电。用两台示波器分别栓测变压器初、次级电压。接线见图。

4. 调节信号源输出电压，使初级信号幅度在示波器屏幕上显示为 8 格，这时

次级显示为 2 格。

1. 改变变压器次级匝数，可看到初、次级电压始终和匝数成正比。

注意

1. 变压器磁芯一定要夹紧。以免空隙太大，影响实验的准确。

2. 如果换用其他规格的磁芯，初级匝数应相应改变，原则是在保证足够电感的前提下尽可能匝数少些。

3. 为了减少变压器绕组的匝数（以便当场绕制）和提高效率（不必对匝数进行补偿，就可得出理想的正比关系），因此采用了

   30kHz 以上的交流信号。但是带来的问题是信号源输出电压均不高（J2462 型的正弦信号电压不足 2V），在本实验中难以用一般交流电压表进行准确测量，因此才采用了示波器。

变压器中铁芯的作用

目的

演示变压器中铁芯的导磁作用。

原理

据电磁感应定律，变压器初级线圈有σ

₁ = n1

∆∃ 1 ，次级线圈有

∆t

σ 2 = n2

∆∃ 2

∆t

，可见次级线圈的电动势与穿过次级线圈的磁通量大

小有关。如图所示，当A 与B 不闭合，空气磁导率小，磁阻很大，穿过次级线圈的磁通量很小；当A 与B 接触面积小，磁阻较大，穿过次级线圈的磁通量较小；只有当A 与B 完全闭合时，穿过次级线圈的磁通量最大，次级电动势达到设计值，小灯才正常发光。

器材

可拆变压器（附初级、次级线圈），负载小灯（额定电压与次级输出电压相符或略低些）。

操作

1. 可拆变压器的初级线圈接 220V 交流电，次级线圈接负载小灯，铁芯 A 与B 不闭合，小灯很暗。

2. 把A 慢慢推向B，小灯逐渐变亮（现象可能不甚明显）。

3. 在A 与 B 接触至完全闭合的过程中，小灯亮度变化极为明显。推动A 时由于磁性增强，手感觉到越来越费力。

注意

1. 铁芯开放通电时间不能太长，因为此时初级线圈自感系数小，电流大，容易烧坏。

2. 本实验如果用示波器或电压表配合小灯泡显示次级线圈电压，则效果更

好。

变压器电流和匝数的关系

方法一

器材 变压器原理说明器（或可拆变压器），小灯泡(6—8V、0.15A)若干个， 滑动变阻器(0—20Ω)，调压器(0—20V)，导线等。

操作

1. 如图连接电路。用调压器向A、B 两端输入 8V 的交流电。当K1、K2 都打开时，灯 3、灯 4、灯 5、灯 6 都不发光。说明当次级线圈断开（即 I2=0）时，初级线圈也几乎没有电流。

2. 合上K1，灯 3—灯 6 开始发光，但还比较暗。再合上K2，并调节滑动变阻

器R，使灯1、灯 2 正常发光，此时可看到灯 3—灯 6 也正常发光。说明 I1：I2=n1:n2。 (3)改变n1 和n2 的比，并调整初、次级灯泡的个数 N1 和N2，使 N1·n1=N2·n2。(4)用调压器向A、B 两端输入适当的电压。调节 R，使次级一边的 N2 个灯泡正

常发光，此时可看到初级一边的N1 个灯泡也总是正常发光。因为N1：N2=n2：n1， 所以I1：I2=n2：n1。

注意

1. 初级一边的 N1 个灯泡是先并联后一起串在初级回路中，而次级一边的 N2 个灯泡是并联在次级线圈上，不可接错。

2. 由调压器输给A、B 的电压可适当地高于变压器原来的额定电压，因为灯泡还要分掉一部分电压。

方法二

器材 变压器原理说明器（或可拆变压器），演示电表，滑动变阻器(50Ω、1.5A)，调压器，电键，导线等。

操作

(1)如图接好实验线路。将调压器的输出电压调为 0，两个输入端接在 A、B 上。(2)合上 K，逐步增大调压器的输出电压达到变压器的额定输出电压后，读取

A1、A2 的示数I1 和I2。

1. 调节R，可看到当R 阻值变小时，I2 增大，I1 也增大；反之，则I2、I1 都变小。再读取n 组I1 和I2，看是否符合I1：I2=n2：n1 的关系。

2. 改变初、次级线圈的匝数，重复操作(1)、(2)、(3)。反复验证变压器中电流和匝数的关系。

注意 因实验中的变压器并非理想变压器，即使 K 断开，初级线圈中也是有空载电流的。所以实验中次级电流I2 不宜太小，I2 大一些，实验误差比较小。

说明 本实验在初、次级回路中各串入一个阻值相等的取样电阻，便可以用示波器代替安培表来进行实验。

变压器的效率

变压器的效率与多种因素有关。如通电后导线要发热，铁芯也要发热，存在一定的磁阻与磁漏，变压器的大小等均有关。这些能量损耗统称为铜损和铁损。因此，变压器的输出功率总比输入功率要小一些。

由于变压器没有运转部分，而铜损与铁损又是比较小的，所以变压器的效率通常可达 94—95%。一些大型的变压器的效率更可高达 98—99%。

在演示中使用的是小型变压器，由于结构上的原因，其铜损与铁损较大，故在演示中会出现变压器效率在 70%左右的现象。

方法一

器材 可拆变压器，演示用大型电表，滑动变阻器，导线等。

操作

1. 实验电路如所示。A1、A2 分别为“0—5A”、“0—1A”的交流电流表；V1、V2 分别为“0—25V”、“0—25V”的交流电压表。

2. 闭合铁芯，初级线圈有“0—200 匝”，次级线圈用“0—400 匝”。接上额定电压，读取A1、V1、A2、V2 值。

(3) 输入功率P1 = U1I1，输出功率P2 = U 2I 2

U 2 I2 ×100%，由这些式子计算出η。

U 1I1

，变压器效率η = P2 =

P1

方法二

目的 研究变压器的效率与哪些因素有关。

器材 演示变压器，演示电表，滑动变阻器(50Ω、200Ω各一个），导线等。

操作

1. 将四台演示电表改装成两台电流表（用作 A1、A2）和两台电压表（用作 V1、V2）。如图连接电路，RL 代表负载，R 代表变压器次级线圈的内阻。

2. 将R 的阻值调成零。在初级线圈上接上额定电压。改变 RL 的阻值，可读得不同的 U1、U2、I1、I2 的值，由η=U2I2/(U1I1)计算出不同的效率。可看到当 RL 的阻值较小（即负载较重）时，变压器的效率较低。这是因为当 RL 较小时，次级

线圈的电阻相对来说就比较大。

1. 固定RL，改变R 的阻值。读得不同的 U1、U2、I1、I2 的值后计算出不同的效率η。可看到当R 逐渐变大（即线圈电阻增大）时，η逐渐降低。这是因为线圈内阻增大时，消耗在线圈上的功率就增加了。

2. 将R 仍然调成零，RL 固定不变。逐渐抽去变压器的矽钢片（如用可拆式变

压器，可逐渐移开压在U 形铁芯上的铁轭），读得不同的 U1、U2、I1、I2 的值计算出不同的效率η。可看到当矽钢片逐渐变少时，η逐渐降低。

远距离输电

方法一

目的 演示提高输电电压可以减少输电线路上的能量损失。

器材 低压电源，可拆变压器，演示电表，电阻(10Ω、1A)4 只，小灯泡及灯座 4 副(6—8V、0.15A)，导线等。

操作

1. 两只可拆变压器，一只作升压变压器B1，另一只作降压变压器 B2。R1、R2 代表低压输电线的电阻，R3、R4 代表高压输电线的电阻。D1、D2 代表接在低压输电线末端的灯泡，D3、D4 代表接在高压输电线路末端，即降压变压器输出端的灯泡。

电路 A、B 端接低压电源输出的 8V 交流电。按图接线。高压线均接“0”和“14” 端。两台演示电表作为电流表分别串在低压、高压输电线路内。

1. 接通电源，可见低压输电线末端的灯泡 D1、D2 光线很弱，而高压输电线末

端的灯泡 D3、D4 发光正常。说明高压输电时，在线路上的电压损失较小，故 D3、D4 比 D1、D2 亮。从两台电流表的读数可以看出，高压输电线中的电流比低压输电线中的电流要小得多。

1. 降低高压输电电压，将高压输电线依次接在“8”与“2”端。可见D3、D4

的亮度也减弱了，说明降低输电电压，增加了输电线上损失的能量。

方法二

目的 演示并说明若要保证输出功率不变，在减小电流的同时，必须提高输电电压，以减少输电线上的电功率损失。

器材 1KVA 调压变压器 2 只，5.5Ω电阻丝 2 根，小灯泡(6V、15W)2 只，示教电表，双刀单位开关，交流电源，导线等。

操作

1. 将元件按图连接。

2. 将示教电表 4 调至交流 0—1A，示教电表 5 调至交流 0—250V。将调压变压器

   3 和 7 的次级电压调至最小。接通交流电源，电压为 220V。

3. 先演示在“低压输电”时，输电导线上损耗的电功率较大。调节调压变压器

   3，使交流电压表指示 UMN=30V，再调节调压变压器 7，使交流安培表读数为 0.8A，

说明此时输给电路MN 的电功率为 24W，灯泡发光呈橙黄色。将交流电压表接到输电线末端Q、S，测出UQS≈21V，可算出此时在输电线上损失电功率约为 7W。

1. 演示“高压输电”时，输电导线上损失的电功率较小。交流电压表仍接在MN

   端。先使调压变压器 7 次级电压调为零。调节调压变压器 3，使 U’MN=120V。为

了使输入电路 MN 的电功率仍为 24W，调节调压变压器 7，使交流安培表的读数为0.2A。此时灯泡的亮度接近正常发光。与操作(3)比，“高压输电”时灯的亮度比“低压输电”时亮。

1. 将交流电压表再改接到Q、S 端，测出U’QS≈118V。可以算出在“高压输电”

时，在输电导线上损耗的电功率约为 0.4W。与操作(4)相比，高压输电时在输电线上的功率损失小。

注意

(1)实验开始时，将调压变压器调到最小是必要的，否则易烧毁小灯泡。 (2)在将交流电压表从MN 改接到Q、S 端时，应先切断交流电源开关，以保证

用电安全。

方法三目的

(1)演示一种获得脉冲电流的方法。(2)演示高压输电的一些性质。

器材 6P1 输出变压器，废旧钟齿轮，铁片，铁丝，木板，电池，导线等。脉冲电流发生装置的制作方法

将 6p1 电子管收音机输出变压器安装在木板上。把一个废钟废齿轮安装在铁皮制成的轴承座上。在齿轮轴上焊接一个转柄。齿轮与一个弹性金属片接触。将金属片、齿轮、6p1 变压器输出端、开关及干电池组(3V)串联起来，如图。

当合上开关，并转动齿轮手柄时，由于轮齿与弹簧片间断接触，使变压器次级有间断的脉冲电流通过，故在变压器的另一绕组上可以得到 40—60V 的脉冲电压。电压脉冲频率的高低取决于齿轮转动的快慢。其电压的有效值可用交流电压表测出。

操作

1. 当摇动手柄时，变压器 CD 端有脉冲电压输出。用手触及会有“麻电”的感

觉。

1. 若此时将CD 端放入盛有水和鱼的烧杯中，会使鱼因触电而失去知觉。说明

电压较高时，必须十分注意用电安全。

1. 若此时将CD 端用 10m

   长的导线引出，另一端接上氖泡，会看到氖泡的亮度几乎不减。而改用 3V 直流电通过同样长的导线引出，另一端的氖泡几乎不发光。这可以定性地说明高压输电时在输电线上的电能损失小。

三相交流电的性质

方法一

器材 手摇三相交流发电机（J2410 型），低压直充电源，演示电表，导线等。

操作

(1)将三台电表都用作 5mA 直流毫安表，调成中心零位式。将三相交流发电机的三相绕组接成星形，把三台电表作为负载也接成星形，与发电机相连（如图）。 (2)将发电机的励磁线圈接上 4—6V 的直流电，然后尽量匀速、缓慢地转动发

电机的转子。可看到电表的指针摆动起来，但三台电表指针的摆动不是同步的，而是依次到达最大值，在时间上相差 1/3 周期。说明三相交流电各相之间的相差是 120

°。

注意 在观察这个实验时，如果同时看三个电表，会有眼花缭乱、目不暇接的感觉。应该将注意力集中在其中两台电表上，看清了这两台电表指针偏转的规律，再注意依次看另外两台。

方法二

器材 三相调压器，示波器，电子开关（J2460—1 型），导线等。

操作

(1)将三相调压变压器调节成输出三相 6V 的交流电。如图(a)连接电路。(2)调节电子开关的“A 增幅”、“B 增幅”、“频率细调”、“相对位移”等

旋钮以及示波器的有关旋钮，可在荧光屏上看到两个频率相同、幅度相等、相差为120°的稳定清晰的正弦波形图(b)。

1. 换用另一台电子开关，重复操作(2)。

2. 如图(c)连接电路重复操作(2)、(3)后所有调节旋钮都不要转动。即可在荧光屏上看到如图(d)所示的三相交流电的波形。如果波形不够清晰，只要把有关旋钮稍稍调节一下即可。此波形可看到三相交流是的各种性质。

注意

1. 电子开关I 的交换频率必须比 II 的交换频率高，以确保电子开关 II 的 A 路每导通一次，电子开关I 可将A、B 两个信号都送入示波器。

2. 如果荧光屏上的波形有失真现象，这是电网或调压器的谐波造成的。只要在每一相和电子开关之间加一个滤波电路图(e)，即可滤掉其中的高频谐波。

说明

1. 如实验室中没有三相调压器，可在 380V 的三相交流电路的每一根相线上串联一个(10MΩ、1W)的电阻降压，然后接入电子开关。但这种做法一定要注意安全。

2. 如果实验室中有双踪示波器，则只要用一个电子开关即可。使用时电子开关的交换频率尽量高一些。

3. 如果有的电子开关（如J2460 型）输出信号和输入信号相位是相反的，则要另外加反相器。反相器电路如图 f 所示。电位器 W 的阻值根据输入信号的大小调节。

三相交流电的连接

方法一

目的

(1)了解三相交流电“三相四线制”供电方式，U 相与U 线的关系。(2)观察三相负载平衡（对称负载）时相电流与中线电流的关系。

(3)观察三相负载不平衡（非对称负载）时相电流与中线电流的关系。

器材 万用表，交流电流表（量程 500mA），100W/220V 白炽灯三盏（连灯座）， 电键 4 只，40W/220V、25W/220V 的白炽灯各一盏（连座），安装板，导线等。

操作

1. 按电路图将实物安装在木板上并将 4 根导线连到三相电源上，LA、

压UAB、U BC 、UCA ，可看到U线 = 3 _相的关系。

1. 平衡负载

①闭合K0 将电流表分别串在KA、KB、KC 处，测出各负载的相电流iA、iB、iC。

②将电流表串在K0 处，依次闭合KA 和 KB，KA 和 KC，KB 和 KC，测出三次中线电流i0。可看到i0 与前面测的相电流基本相同。

③同时闭合KA、KB、KC，测 i0。可看到当KA、KB、KC 都闭合，即三相负载平衡时， I0 基本为零。

1. 不平衡负载

换成LA 为 100W、LB 为 40W、LC 为 15W。按上述步骤再做一次。可看到无论怎样连接， i0 总不会大于A 灯的相电流iA。当LA、LB、LC 三灯都点亮时，i0 也不为零。

注意

1. 实验必须注意安全。每次测量电流前均应切断电路。

2. 负载不平衡时，为确保负载相电压的对称，不可以没有中线，因此在三相四线制的中线上不能安装保险丝，也不能装电键。此处K0

   仅为实验方便而设计。

实例 一组实验数据如下：

表一

表二

方法二

器材 手摇三相交流发电机，演示电表，低压直流电源，小灯泡(6 — 8V,0.15A)4 个，灯座，导线等。

操作

1. 将发电机的 Y/△接线板上的三块连接片取下，如图(a)连接电路，即给发电机的每一个线圈(A—X、B—Y、C—Z)接上一个小灯。给发电机的励磁线圈接上 6V 的直流电。以适当的转速转动发电机转子，可看到三个小灯都正常发光。

2. 将发电机和三个小灯 D1、D2、D3 都接成星形接法，然后用“三相四线制”

将电源和用电器连接起来（图 b）。以与操作(1)中尽量相同的转速转动发电机转子， 可看到三个小灯同样正常发光。说明用六根线输送三相交流电是不必要的。

1. 在图(b)电路的中性线(OO’)上串进一个同样的小灯D4。转动发电机，可看到D1、D2、D3 正常发光，而D4 不亮。说明中性线中基本上没有电流。

2. 将中性线拆去，再转动发电机，可看到 D1、D2、D3 仍然能发光。说明当三相交流电的三相负载平衡时，中性线是可以省去的。

3. 将D1、D2、D3 中拆去任意一个，中性线仍然接上，并在上面串一个 D4（图

1. 。转动发电机，可看到三个灯都正常发光。说明当三相负载不平衡时，中性线上是有电流通过的。（实际用电中一般无法保证三相负载绝对平衡，所以中性线不能省，采用三相四线制送电。）

1. 将两只演示电表用作量程为 30V 的交流电压表。V1 接在任意两条相线间（测

量线电压），另一只 V2 接在任意一根相线和中性线间（测量相电压（图d）。使发电机发电，同时读取两只电表的读数，可看到

1. 将发电机和小灯泡都改成△接法，（图 e）。转动发电机，可看到小灯泡也能发光。说明三相交流电还可以用三角形接法输送。

三相交流感应电动机的原理

方法一

目的 演示三相电能形成旋转磁场。

器材 永磁式旋转磁场演示器，电磁式旋转磁场演示器，铝框，支座，手摇三相发电机等。

操作

1. 如图(a)，在永磁式旋转磁场演示器中间，放入支座，把铝框放在支座上， 使其能自由转动。

2. 用手捻动磁铁，使之旋转，可看到铝框也跟着旋转起来。随即反向转动磁铁，可见到铝框很快停下来，并逐渐跟着磁铁反向转动起来。说明铝框在旋转磁场的作用下能够跟着磁场发生转动。

3. 如图(b)，再用电磁式旋转磁场演示器作此实验。把它和三相交流发电机连接起来。当发电机工作时，可以看到置于演示器中间的铝框也旋转起来。说明当线圈中通入三相交流电时，在三个线圈包围的空间能建立起一个旋转磁场。

4. 将一个小磁针放在电磁式旋转磁场演示器中间，通上三相交流电后，小磁针立即跟着旋转起来。也能说明同样的问题。

方法二

目的 演示三相交流感应（异步）电动机的原理。

器材 电磁式旋转磁场演示器，铝框，鼠笼，支架，三相交流感应电动机模型，手摇三相交流发电机等。

操作

1. 使用电磁式旋转磁场演示器，把铝框放在支架上，将三相手摇发电机与电磁式旋转磁场演示器的线圈连接起来，摇动发电机，三相交流电通入线圈，铝框随即旋转起来。

2. 鼠笼可以看作是许多个铝框围绕中心轴排列在一起组成的（图 a），用鼠笼换下铝框，演示效果与铝框一样。

3. 将三相交流感应电动机模型（图 b），按星形或三角形连接法，与手摇三相交流发电机连接。摇动发电机，三相感应电动机即旋转，然后任意对调两个接头，

改变旋转磁场的方向，则转子转动方向与原转动方向相反。

由单相交流电获得三相交流电

方法一

器材 (7μF、400V)交流电容器，(100W、220V)的白炽灯，三相线圈，小磁针，三相感应电动机模型，导线等。

操作

1. 如图(a)连接线路。D 是(220V、100W)的白炽灯泡，C 是(7μF、400V)的电容器。由A、B、C 三端即可输出三相交流电（三相的相差不都是 120°）。

2. 将三相线圈的A、B、C 三个端子和三相电源的A、B、C 三端接好（三相线圈的另一端已接地，即星型接法）。把小磁针放在三相线圈中间，即可看到小磁针在旋转磁场的作用下飞转起来图(b)。对换三根线中任意两根接线的位置可看到小磁针反转起来，说明磁场旋转的方向发生了变化。

3. 将三相感应电动机模型的三个接线柱与三相电源的A、B、C 端接好，可看到电动机旋转起来。对换三根接线中的任意两根，电动机反转。

注意

(1)电源直接使用 220V 交流电源，必须注意安全。(2)不宜使用电解电容器。

方法二

原理 用如图(a)所示电路可由 a、o 处输入的单相电得到由 a、b、c 处输出的三相电。如果要求输出三相对称的交流电，即 Uac，Ucb，Uba 各差 120°（见图 b），可用如下方法计算R1、R2 和C1、C2 的配值。

因为 ψ1=30°，ψ2=60°， tgψ1=1(ωC1R1)， tgψ2=1/(ωC2R2)。

当f=50Hz，即ω=100πrad/s 时

R1 = / (100πC1 )，

R2 = 1 / (100πC2

3)，

如果C1 和C2 采用 1.2μF 的风扇电容，则R1=4594Ω，R2=1531Ω。

器材 1.2μF 风扇电容器 2 个，10k 和 2k 的滑动变阻器各 1 个等。

操作 如图(a)连接电路，将滑动变阻器 R1 和R2 调到适当的阻值，即可在 a、b、c 三端得到三相交流电。

注意

1. 电容器必须选用交流电容器，如电风扇、洗衣机所用的油浸纸质电容器，不能用电解电容器或者有极性的电容器。电容器的耐压值至少大于输入

电压的 倍。

1. 如果只有电解电容器可接成如图(c)所示的形式，即用两只极性反串的电解电容器来代替原来的一只无极性电容器。

2. 两个滑动变阻器的功率要根据用电器的功率来确定。

演示阻尼振荡

方法一

目的

1. 观察电磁振荡波形。演示阻尼振荡。

2. 了解LC 振荡电路电磁振荡周期和频率的变化规律。

器材 6V 蓄电池组，电铃，单刀双位开关，单刀单位开关，4μF 油浸纸解电容器3 个，0—1000 匝电感线圈（电阻 10Ω、500 匝处中心抽头），示波器，导线等。

操作

1. 如图(a)，将电铃稍加改装，即在螺钉 4 的上方加一装有接触铜片的接线柱 2。连接好电路，使电铃的 1、2 和 3 起到一个单刀双位开关的作用（当 1 被电磁铁吸引时与 3 导通，不被吸引时与 2 导通）。

2. 按图(b)连接线路，L 为 0—500 匝的线圈，C 为 4μF 电容器。图(b)中的 1’，2’ 和 3’分别接到图(a)中相对应的 1、2 和 3 上。将 a、b 分别接示波器的“Y 输入”端和“地” 端。

3. 闭合K，调节示波器，将 Y 衰减置于 10，Y 增益及X 增益调至中间位置，扫描范围置于 10—100Hz 档。适当调当扫描微调，即可在屏上观察到阻尼振荡电流的波形。

4. 不改变示波器的增益、衰减以及扫描旋钮。在图(b)的电容 C 上并联 2 个 4μF 的电容器。再观察示波器上的波形及频率的变化。与操作(3)中的波形相比较。

5. C 用 4μF 电容器，L 改用 0—1000 匝的电感线圈。再观察示波器上的波形周期及频率的变化。与操作(3)中的波形相比较。

6. 找出电容或电感变化时，振荡电路的周期与频率变化的规律。

注意 电感线圈L 的电阻不宜太大，否则振荡电流衰减过快，不易观察。

方法二

目的 用示波器观察振荡电路阻尼振荡的波形。

器材 教学示波器，低频信号发生器，40W 荧光灯镇流器，0.033μF 瓷片电容，100k Ω电阻，导线等。

操作

1. 按图连接电路。用 40W 荧光灯镇流器作为电感器，和瓷片电容器组成一个振荡电路。低频信号发生器输出 100—200Hz 的方波，经过 100kΩ的电阻 R 输入振荡电路。示波器的Y 轴衰减旋钮转到“1”档，扫描范围置于“100—1kHz”档。

2. 适当调节低频信号发生器输出方波的频率和幅度，同时调节示波器上 X 增益、Y 增益和扫描微调，就可在示波器的屏上观察到振荡电路阻尼振荡的波形。

演示等幅振荡

方法一

目的 用电流表或电压表演示低频等幅振荡。

器材 J2464 型教学讯号源（或其他带有超低频振荡器的仪器均可），大型电流表， 滑动变阻器(1kΩ)等。

操作

1. 实验装置如图(a)所示。讯号源输出超低频讯号。

2. 逐渐减小滑动变阻器的电阻使电流表（直流

   25mA）指针在平衡位置左右对称地摆动。

3. 若用电压表，可采用图(b)，其量程用直流 10V，就能看到指针左右摆动。

注意

1. 若发现左右摆动不对称，则可调节“超低频调零”旋钮，使其摆动对称。

2. 电流表或电压表的指针摆动的惯性较大，摆动的频率不能太大，故只能显示超低频的振荡。频率高的振荡只能借助示波器来显示。

方法二

器材 自制电感线圈，电容器(0.047μF、0.1μF、0.22μF、63V)各 1 个，三极管3DG6，电位器(100k、1k)各 1 只，电阻(10k、5.1Ω)各 1 只，示波器，直流电源等。

电感线圈的制作方法

初次级线圈都用线径 0.19mm 左右的漆包线绕制，匝数和抽头如图(a)所示。配上适当大小的铁芯，叠厚约 18mm。

操作

1. 按图(b)连接好电路。电感线圈的“1”、“3”两端分别与示波器的“Y 输入” 和“地”相连。示波器的“Y 衰减”置于“10”档，扫描范围置于“10—100Hz”档。

2. 接通电源，调节电位器 W2 使阻值最小。再调电位器 W1

   以及示波器有关旋钮，这

时在示波器屏上就显出等幅振荡波形。

LC 振荡的频率

目的 研究LC 振荡的频率和电感的自感系数、电容器的容量之间的关系。

原理 在图(a)所示的电路中，当 K 合上时，流经晶体三极管 BG 的电流通过L1 使L 上产生感生电流。此感生电流使左边的 LC 回路开始振荡。L2 取出一部分 L 的振荡信号通过电容器C1 加在BG 的发射极和基极之间。此信号通过BG 放大后再次通过 L1 送给 LC

回路，这样就形成了正反馈。如正反馈能量足够大，能补偿 LC 回路中的振荡能量损失， 即能维持LC 回路作等幅振荡。改变L 的匝数或C 的容量，可以改变LC 振荡的频率。

器材 自制振荡线圈，金属化纸介电容器 8 个(0.1μF、63V)，电位器(100kΩ)， 电阻(10kΩ、1/8W)，3DG 型晶体三极管(β>60)，示波器，音频信号发生器，6V 直流电源，导线等。

振荡线圈的制作方法

选用GEIB18 型铁芯，叠厚 18mm，截面积为 18×18mm2。用直径为 0.2mm 左右的漆包线在骨架上绕两组线圈：L1800 匝（每一百匝抽一个头），L2300 匝。两个线圈要同向

绕制。绕完后用交叉插法插好铁芯。

操作

1. 如图连接电路。L1 和C 组成振荡回路，电源用 6V 直流供电，C 先用 0.1μF。“1”、 “2”两个点分别接示波器的“Y 输入”和“地”。此外音频信号发生器的输出接示波器的“X 输入”和“地”。

2. 接通电源后慢慢调节电位器W，直到示波器上出现信号。再细调节示波器的“Y 衰减”和“扫描范围”等旋钮，可在荧光屏上看到等幅振荡的正弦波形。

3. 停止示波器的 X 方向扫描（接外 X）。开启音频信号发生器，调节输出信号的频率和幅度，直至荧光屏上出现一个椭圆。从音频信号发生器上读出音频信号的频率， 就是此时LC 振荡的频率f。

4. 保持C 的容量不变，改变L1

   的匝数。重复操作(2)、(3)，得到若干组(N,f)值。

从实验数据可看出，当N 增大（即L 增大）时，f 变小（T 增大）。

1. 保持L1 的匝数不变，改变 C

   的容量（可采用并联电容器的方法），重复操作(2)、

1. ，得到若干组(C,f)值。从实验数据可看出，当C 增大时，f 变小（即T 增大）。

注意 如果LC 回路不起振，可能是L2 的方向接反了。可将 L2 的两个头交换一下。

电磁波的发射和接收

方法一

目的 用莱顿瓶演示电磁波的发射和接收。

器材 莱顿瓶两只（一只带振子，一只带氖泡），感应圈等。

操作

1. 将感应圈输出端接于带振子的莱顿瓶上。

2. 接通感应圈的电源，使莱顿瓶振子开始振荡，并发出电磁波。

3. 将带氖泡的莱顿瓶靠近，调节两莱顿瓶上滑动杆的位置相同，可看到氖泡发亮。说明带氖泡的莱顿瓶接收到了电磁波，产生了电谐振。

4. 若两莱顿瓶上的滑动杆位置不一样，则氖泡不亮，这说明两振荡电路固有周期不同时，没有电谐振现象。

方法二

器材 电谐振演示器，演示电表，电子感应圈，自制电流放大器，导线等。电流放大器的制作方法

电路如图(a)所示。图中BG1 和BG2 为 3DG12 晶体管，BG3 为 3DA87 晶体管。R 为 1.5k Ω电阻，C 为 100μF、6V 电容器，电池取 6V。全部元件和电池安装在小塑料盒内。

操作

1. 按图(b)，接好实验电路，电流放大器可以装在电谐振演示器上，A、B 两端接在原来接氖泡的两个接头上。D、G 两端通过导线 1、2 跟电流表相连。

2. 用万用表检查接收电路 N 的莱顿瓶外层铝箔与矩形线框接触是否良好。矩形线框的滑动边与固定边的接触是否良好。

3. 将感应圈高压线圈两端的放电杆取下，用导线分别将这两端与图(b)中发射电路M 的 3 和 4 端相连。使发射电路M 和接收电路相距 0.5m 左右。

4. 接上感应圈的电源，高压开关调至 2 或 3 档。发射电路 M 即可发生连续的火花放电，这时可见接收电路 N 收到电磁波，电流表指针发生明显的偏转，示数可达 400μA 以上。

方法三

目的 用赫兹振荡器演示电磁波的发射和接收。

器材 感应圈，拉杆天线（能拉长至 1m 以上）4 根，球形导体（直径约 1cm）2 个， 氖泡，绝缘手柄等。

操作

1. 将两个球形导体装在两根拉杆天线粗端，再将拉杆天线固定在感应圈上，使两个球形导体相距约 5mm 图(a)，作为发射天线。

2. 将氖泡和另外两根拉杆天线装在绝缘手柄上，并将氖泡的两端分别接于拉杆天线的粗端（图b)，作为接收天线。.

3. 接通感应圈的电源，使感应圈工作。这时必须先安好天线，再接通电源。

4. 将接收天线的长度调节成与发射天线的长度相同。将接收天线平行地逐步靠近发射天线，可看到氖泡逐渐发光。说明发射天线发射出电磁波，接收天线收到电磁波， 并且产生了电谐振，谐振电流使氖泡发光。

5. 改变接收天线的长度，或转过一定的角度，可看到氖泡变昱或熄灭。说明接收天线与电磁波不产生电谐振时，接收到的电磁波的能量很小。

说明 取下接收器的氖泡，在两根拉杆天线的邻近端接上一只晶体二极管（2AP 型），然后再与电流表并联图(c)。当接收器收到电磁波时，电流表的指针就发生偏转， 接收距离可达几米。

方法四

目的 用教学讯号源和普通中波收音机演示电磁波的发射和接收。

器材 教学讯号源（J2464 型或J2465 型），信号发生器（话筒、电唱机或录音机均可），收音机，导线(1—2m)等。

操作

1. 对词号源进行改装

将讯号源中低频振荡器和高频振荡器的连线断开。接一个耳机插座，使普通低频振荡器的振荡号仍能送入高频振荡器，当外接信号插头插入耳机插座时才断开低频振荡器，而将外接信号送入高频振荡器进行调。

1. 将高频振荡器置于中频段(550—1650kHz)。

2. 用导线作为天线。将天线一端连接讯号源的输出端并将其竖直放置。

3. 把信号插头（如电唱机）插入改装的插座内，将信号送入进行调制，这时天线中发射出调信号。

4. 将收音机打开，调节接收频率，在适当位置即可收到号源中发出的电磁波信号，

   这时收音机的频率与高频振荡器的振荡频率相同。

5. 改变高频振荡器的频率，必须重新调节收音机的接收频率才能收到信号。

方法五

目的 用教学号源发射高频电磁波，配以简单调谐电路进行接收，用示波器显示。

器材 教学讯号源，教学示波器，磁棒(φ10×100-140)，7 股纱包线，空气单连可变电容器(270PF)，粗铜线（或铝线），导线等。

调谐电路的制作方法

用 7 股纱包导线在磁棒上平绕 70—75 匝，与空气单连可变电容器并联。

操作

1. 将粗铜线弯成一直径φ为 20cm 的圆环作为天线，接在号源高频输出端上（如图a），使信号源发出 550—1650kHz 间的任一频率信号，由发射天线发射电磁波。

2. 接收装置由磁棒线圈与单连可变电容按图(b)连接而成。并使磁棒处在环形天线的轴线上（与环形天线所在的面垂直）。

3. 调节接收装置的可变电容，并适当调节示波器，使示波器上的正弦波形清晰且振幅最大。无论将电容器向哪一个方向旋转，波形幅度都迅速减小，这说明发生了电谐振（LC 回路的频率与讯号源的频率相同）。

4. 改变讯号源的频率，示波器上图形消失。调节接收电路中的电容器，使接收器和电磁波重新谐振才能在示波器上看到幅度较大的波形。

注意 示波器的“Y 输入”和“地”要用屏蔽线分别接可变电容器的定片和动片， 不可接反。

电磁波的发射的频率的关系

目的 通过实验证明，电磁振荡的频率越高，向外辐射能量的本领越大。

器材 J2465 型学生信号源，半导体收音机（将自动音量控制电路短路），自制高频电流表，导线等。

高频电流表的制作方法

它的电路如图(a)所示。图中电流表用J402 电表配用 500μA 插件，两只晶体二极管用 2AP9。

操作

1. 演示时按图(b)连接电路。图中 1 和 2 是两根 2m 左右的塑料电线，1 和 2 两端挂在黑板两边的上端，形成开放电路，3 是自制的高频电流表，4 是学生信号源，高频电流表的B 端接塑料电线，A 端接学生信号源高频输出端红色接线柱。

2. 演示时使信号源处于调幅振荡状态，高频增幅调到最大，调节振荡频率由低到高，可见高频电流表指针偏转逐渐增大，这表明发射电流随频率增高而增大；同时收音机调到相应接收频率，声音也比接收低频段时更响亮。这也定性说明了电磁振荡的频率越高，向外辐射能量的本领越大。

本实验通过视听结合，定性验证这一结论，随着振荡频率的变化，高频电流表的示数和收音机的响度差别明显。

建议 如果高频电流表偏转不够明显，可以换用功率更大的信号源或灵敏度更高的表头。

电磁波的反射和折射

方法一

原理 电视机的遥控一般是利用遥控发射器发出的红外电磁接收而进行的。使用时遥控器头部要对准电视机的红外接收孔，张角大约在 45°以内图(a)。这种红外电磁波沿直线传播并符合反射定律，因此能用来演示电磁波的反射。

器材 遥控电视机及遥控器，表面光亮的金属反射板（也可用平面镜代替）。

操作

1. 如图(a)所示，用遥控器在一定张角内遥控电视机工作。

2. 将遥控器头部转至背向电视样位置，这时电视机不能被遥控（遥控器不要指向坚硬物体）。

3. 在遥控发射器前放置一块金属反射板，慢慢转动反射板，可以在某一范围内使发射器发出的红外电磁波经反射后到达电视机，遥控又能进行，如图(b)所示。

说明

本实验在室内进行时，有时因墙壁的多次反射，使遥控的张角变得很大。此时可按图(c)所示，用薄金属片卷成一小圆筒罩住电视机红外接收孔，以排除墙壁等反射波的影响。

方法二

器材 电磁波的发送和接收演示器(J2435)，米尺等。

操作

1. 将甚高频振荡器装好，安上发射振子天线，天线的总长度调至 65cm，并使两边长度相等。使甚高频振荡器工作，发射等幅电磁波。

2. 如图所示，将甚高频振荡器放在距墙壁 50—60cm 处，并与墙壁成一个角度使其发射电磁波。手持调谐接收器，使接收振子天线沿箭头线所示的方向移动。只有移到图示位置时，接收器中的小灯泡才发光。说明墙壁使电磁波发生了反射，并且遵循反射定律。

方法三

器材 电磁波的干涉、衍射、偏振演示器（J2436 型）等。

1. 将仪器安装好，使活动臂与固定臂在一条直线上，接收喇叭口与发射喇叭口等高并且对准。

2. 接通电源，调整接收喇叭后端的短路活塞，使微安表指示足够大。

3. 把反射用铝板插在刻度圆盘的中心插座上，作为电磁波的反射面，其边缘与刻度盘的“0°”、“180°”线对齐并固定住。此时刻度圆盘的 90°线可作为反射面的法线。

4. 转动刻度圆盘，使固定上指针指在某一角度α处（α就是入射角）。再仔细地调节活动臂的位置，使微安表指针偏转最大或所器声音最响。读出活动臂上指针所指的角度β，即反射角。如果在误差允许的范围内，α=β，即可验证反射定律（如图）。

5. 取下反射铝板，重复操作(1)、(2)。然后将折射棱镜（用石蜡制成的等腰直角三棱柱）放在刻度圆盘中间与喇叭等高的位置，可发现微安表指针偏转角度和扬器发声显变小，再转动活动臂，重新找到微安表指针偏转最大（扬声器最响）的位置图(b)， 即可说明石蜡三棱镜对电磁波的折射作用。

6. 改变石蜡三棱镜的方向，使它一个直角面与发射喇叭口平行。转动活动臂，可在如图(c)所示位置时，发现微安表指针偏转最大或扬器声音最响。说明电磁波在通过直角三棱镜时发生了全反射。

电磁波的干涉

原理 传送电视信号的电磁波在传播过程中碰到界面会发生反射。反射波与直射波都是满足相干条件的相干波。利用金属表面对电磁波进行反射，可以使反射波与直射波发生叠加。如电视机的图象与伴音变好或变坏，就是电磁波的干涉现象引起的。

器材 电视机，金属反射板（可用大号铝锅盖或大尺寸平面镜代替）。

操作

1. 按图将电视机放置在电视台与操作者之间。调整电视机天线，使所在平面与电磁波传播方向垂直。选择某一频道，调节电视机微调对比度旋钮，使电高机接收的信号较弱，这时图象很淡，伴音也不清晰，还有杂波干扰。

2. 将反射板放在垂直于电宙台天线与电视机连线的位置上，由电视机前开始缓缓向后移动。此过程中可以观察到屏幕上的图象由淡变深，然后又渐渐减弱，模糊不清， 行帧不同步，甚至图象消失，伴音也有类似现象。这种清晰、模糊的变化有规律地交替出现，就是直射电磁波和反射电磁波的干涉现象。

实例

电磁波经反射后到达接收机并与直射波干涉。设电视机与反射板距离为 l，则直射波与反射波的波程差L=2l。当L 为半波长的奇数倍时，干涉相消，图象模糊不清，当L 为半波长的偶数倍时干涉叠加，图象清晰。考虑到反射板上的半波损失，有 2l=(2n+1) λ/2+λ/2 即l=(n+1)λ/2 时干涉相消。(n=0,1,2⋯)，λ为某电视频道的中心波长。以下给出一组实验数据，供参考。

表中l0，l1，12 为各级干涉相消时反射面离电视机的距离。

方法二

器材 电磁波的发送和接收演示器（J2435 型），米尺型。

操作

1. 将甚高频振荡器安装好，安上发射振子天线，天线的总长度调至 65cm，并使两边长度相等。使甚高频振荡器工作，发射等幅电磁波。

2. 将装着振子接收器天线的振子接收器（天线长度也是 65cm），放在距甚高频振荡器 3—4m 远处，使两天线平行。转动接收器上调电表灵敏度的电位器旋钮，使微安表读数为 40—50μA。

3. 将反射器放在发射振子天线的后面（与发射振子天线、接收振子天线在同一平面内）。改变反射器与发射振子天线的距离，在某些位置上，可看到微安表读数增大； 在另一些位置上，可看到微安表读数减小。这就是直射波和反射波的干涉现象。

方法三

器材 电磁波的干涉，衍射，偏振演示器(J2436)等。

操作

(1)将仪器安装好，转动活动臂使接收喇叭与发射喇叭在同一轴线上对准。将双缝板插在刻度圆盘中心的插座上，板对准刻度圆盘的“0°”和“180°”线（如图a）。 (2)接通电源，使发射喇叭发出电磁波。调整接收喇叭后端的短路活塞，使微安表

指示足够大。

(3)向左或向右转动活动臂，改变接收喇叭的位置，可看到电表的读数反复出现较大值和较小值，扬器发出的声音也重要出现轻、响的变化。如果以横轴代表活动臂偏离原来位置的角度a，纵轴表示电表的读数I，可粗略地得到如图(b)所示的图象。说明各级较大值强度相差不大，而且基本上是按一定的角度周期变化的。这是由电磁波的双缝干涉引起的。

电磁波的衍射

器材 电磁波的干涉、衍射、偏振演示器(J2436)等。

操作

1. 将仪器安装好，转动活动臂使接收喇叭与发射喇叭在同一轴线上对准。接通电源，使发射喇叭发射 电磁波。调整接收喇叭后端的短路活塞，使微安表的读数足够大。

2. 将单缝板的缝宽调成 4—5cm，插在刻度圆盘的中心插座上，对准刻度圆盘的“0

°”和“180°”线。可看到微安表读数相当大，扬器也相当响。

1. 向左或向右转动活动臂，改变接收喇叭的位置。可看到微安表的读数先变小， 再变大（但比原来位置要小得多）；再变小，再变大；⋯⋯。如果以横轴代表活动臂偏离原来位置的角度α，纵轴表示微安表的读数 I，可粗略地得到如图(b)所示的图象。说明第一次极大幅度最大，角度变化范围也较大，二次、三次⋯⋯极大幅度迅速减小，角度变化范围也变小。这就是电磁波的单缝衍射引起的。

2. 改变单缝的宽度，重复操作(2)、(3)，还可以看到单缝的宽度对衍射的结果是有影响的。

电磁波的偏振

方法一

器材 电视机，羊角天线等。

操作

1. 将羊角天线的两根天线放在一直线上，将每一根的长度调节成所要接收的电视频道波长的一半。

2. 调节好电视机的有关旋钮后，将天线在竖直面以电磁波传播方向为轴慢慢转动

（如图）。可看到电视的图象和伴音周期性地变好和变坏，这说明电磁波是一种偏振波。

方法二

器材 电磁波的发送和接收演示器（J2435），米尺等。

操作

1. 将甚高频振荡器安装好，安上发射振子天线，天线的总长度调至 65cm，并使两边长度相等。使甚高频振荡器工作，发射等幅电磁波。

2. 给调谐接收器装上接收振子天线，天线总长度调成 65cm，并且两边长度相等。将调谐接收器放在离甚高频振荡器 50—60cm 处。当两天线平行时，调谐接收器上的小灯泡发光；当两天线互相垂直时，小灯泡熄灭。可说明甚高频振荡器发出的电磁波是一种偏振波。

3. 把调谐接收器换用振子接收器，放在甚高频振荡器 3—4m 处。可看到当两天线平行时，微安表的读数比两天线垂直时的读数要大得多，同样可以说磁波是一种偏振波。

方法三

器材 电磁波的干涉、衍射、偏振演示器（J2436 型）等。

操作

1. 将仪器安装好，转动活动臂，使接收喇叭与发射喇叭在同一轴线上对准。

2. 将栅条形偏振板水平插在刻度圆盘中心的插座上，接通电源。调整接收喇叭后端的短路活塞，使微安表指示足够大，扬声器声音最响。

3. 将偏振片竖直插在插座上，可见到微安表读数很小，扬器基本无声。表明电磁波是一种偏振波。