1.实验目的

（1）熟悉Multisim 10的仿真实验法，熟悉交流信号源、虚拟示波器的设置及瓦特表的使用方法。

（2）定性理解相量形式的基尔霍夫定律。

（3）了解RC串并联选频网络的选频特性。

（4）加深对感性电路电压超前电流的理解，并熟悉功率因数提高的办法。

2.实验内容及步骤

（1）定性理解相量形式的基尔霍夫定律。

①从元件库中选取电阻、电容、电感及交流电压源，从仪器库中选出四个电压表、三个电流表，创建如图4-63所示电路。

② 双击交流信号源图标，点击“Value”，设置其“Voltage”为10 V，“Frequency”为50 Hz，其他选其默认参数。

③分别双击四个电压表图标，在其“Value”的设置中，“Mode”设置为“AC”（即测量交流），“Resistance”为“10 MΩ”，符合交流电压测量要求；分别双击三个电流表图标，在其“Value”的设置中，“Mode”设置为“AC”（即测量交流），“Resistance”为“1 nΩ”，符合交流电流测量要求。

④ 运行仿真开关，观察并记录V1、V2、V3、V4四个电压表的读数及A、A1、A2三个电流表的读数，并分析V1、V2表的读数与Vi之间的关系，V3、V4表的读数与Vi之间的关系，以及A1、A2表的读数与A表读数之间的关系。

（2）定性观察RC串并联选频网络的选频特性，确定选频点。

①从元件库中选取电阻和电容（取R1＝R2＝R，C1＝C2＝C），从仪器库中选出函数信号发生器、数字万用表及示波器，创建如图4-64所示电路（把函数信号发生器作为RC串并联网络的信号源）。

图4-63　相量形式基尔霍夫定律的仿真实验电路

图4-64　RC串并联选频网络的实验电路(www.daowen.com)

② 双击函数信号发生器图标，设置参数：波形选择正弦波，Frequency为5 kHz，Amplitude为10 V，Offset为0。

③双击万用表XMM1、XMM2图标，在面板上选择“V”和“～”（交流），即万用表XMM1及XMM2所测量的是交流电压值。

④ 右击“Channel A”的输入线，将其设置为红色；右击“Channel B”的输入线，将其设置为蓝色。再双击示波器图标打开面板，设置示波器参数，参考值为：“Time base”设置为“50 μs/div”；“Y/T”显示方式；“Channel A”设置为“5 V/div”“DC”输入方式；“Channel B”设置为“5 V/div”“DC”输入方式；“Trigger”设置为“Auto”触发方式。

⑤ 运行仿真开关，双击函数信号发生器、示波器、万用表XMM1、XMM2（用作交流电压表）图标，往上改变信号源的频率（用鼠标左键单击“Frequency”数值框，会出现向上及向下箭头，再用鼠标左键单击向上箭头就可），通过示波器或电压表监视电路，观察万用表XMM1、XMM2的读数变化，读出万用表XMM2显示的最大值Uom，并读出万用表XMM2读数最大时函数信号发生器的频率，此频率即为RC串并联选频网络的选频频率f0。并注意通过示波器（红色为输入电压的波形，蓝色为输出电压的波形）观察往上改变信号源的频率过程中，输出电压和输入电压波形相位关系的变化情况。

（3）定性观察功率因数的提高。

①从元件库中选取电阻、电感、电容及交流电压源，从仪器库中选出示波器及瓦特表，创建如图4-65所示电路。

图4-65　功率因数的提高的实验电路

② 双击交流信号源图标，点击“Value”，设置其“Voltage”为10 V，“Frequency”为50 Hz，其他选其默认参数。

③双击“Channel A”的输入线，将其设置为红色；双击“Channel B”的输入线，将其设置为蓝色。再双击示波器图标打开面板，设置示波器参数，参考值为：“Time base”设置为“10 ms/div”；“Y/T”显示方式；“Channel A”设置“5 V/div”“DC”输入方式；“Channel B”设置“200 mV/div”“DC”输入方式；“Trigger”设置为“Auto”触发方式。

④ 运行仿真开关，双击瓦特表图标，记录瓦特表上显示的平均功率值及功率因数值。双击示波器图标，观察在示波器的显示屏上显示的RL串联电路端口电压和端口电流（端口电流可通过用示波器来观察采样电阻R0上的电压得到）的波形，即示波器的A、B通道波形（红色为端口电压波形，蓝色为端口电流波形）。并仔细观察RL串联电路端口电压和端口电流波形的相位超前与滞后关系。

⑤ 暂停电路运行，将1、5端相连，2、6端相连，即在RL串联电路两端并联一个电容C。运行仿真开关，双击瓦特表图标，记录此时瓦特表上显示的平均功率值及功率因数值，并与未并联电容C时的功率及功率因数值进行比较。双击示波器图标，观察此时电路端口电压和端口电流的波形的相位超前与滞后关系。

3.实验报告要求

（1）实验的名称、时间、目的、电路和内容。

（2）记录图4-63所示V1、V2、V3、V4四个电压表的读数及A、A1、A2三个电流表的读数，并分析V1、V2表的读数与Vi之间的关系，V3、V4表的读数与Vi之间的关系，以及A1、A2表的读数与A表读数之间的关系。

（3）记录图4-64所示RC串并联选频网络当万用表XMM2读数最大时，万用表XMM1、XMM2的读数U1、U2，函数信号发生器的频率f0以及此时输出电压和输入电压波形相位关系。并验证此时是否满足U2＝1/3 U1，f0＝1/2πRC？

（4）记录图4-65所示电路在未并联电容C和并联电容C两种情况下，电路的平均功率及功率因数，从中得出什么结论。