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1、电路理论实验指导书(正文) 实验一 叠加原理的验证 一、实验目的 1. 掌握实验台上直流电工仪表和设备的使用方法； 2. 验证基尔霍夫定律的正确性，加深对基尔霍夫定律的理解； 3. 验证线性电路叠加原理的正确性，加深对线性电路的叠加性和齐次性的认识和理解。 二、原理说明 1. 基尔霍夫定律的验证 基尔霍夫定律是电路的基本定律。测量某电路的各支路电流及每个元件两端的电压，应能分别满足基尔霍夫电流定律（KCL）和电压定律（KVL）。即对电路中的任一个节点而言，应有I0；对任何一个闭合回路而言，应有U0。 2. 叠加原理的验证 叠加原理指出：在有多个独立源共同作用下的线性电路中，通过每一个元件的电流
2、或其两端的电压，可以看成是由每一个独立源单独作用时在该元件上所产生的电流或电压的代数和。 线性电路的齐次性是指当激励信号（某独立源的值）增加或减小K 倍时，电路的响应（即在电路中各电阻元件上所建立的电流和电压值）也将增加或减小K倍。 三、实验设备 四、实验内容 1. 利用DGJ-03实验挂箱上的“基尔霍夫定律/叠加原理”线路，按图1-1接线。 电流插座 图1-1 1）实验前先任意设定三条支路和三个闭合回路的电流正方向。图1-1中的I1、I2、I3的方向已设定。 1 三个闭合回路的电流正方向可设为ADEFA、BADCB和FBCEF。 2）分别将两路直流稳压源接入电路，令U16V，U212V。 3
3、）熟悉电流插头的结构，将电流插头的两端接至数字毫安表的“、”两端。 4）将电流插头分别插入三条支路的三个电流插座中，读出并记录电流值。 5）用直流数字电压表分别测量两路电源及电阻元件上的电压值，记录之。 2. 实验线路如图1-2所示，用DGJ-03挂箱的“基尔夫定律/叠加原理”线路。 图 1-2 1）将两路稳压源的输出分别调节为12V和6V，接入U1和U2处。 2）令U1电源单独作用（将开关K1投向U1侧，开关K2投向短路侧）。用直流数字电压表和毫安表（接电流插头）测量各支路电流及各电阻元件两端的电压，数据记入表1-1。 3）令U2电源单独作用（将开关K1投向短路侧，开关K2投向U2侧），重复
4、实验步骤2的测量和记录，数据记入表1-1。 4） 令U1和U2共同作用（开关K1和K2分别投向U1和U2侧）， 重复上述的测量和记录，数据记入表1-1。 5）将U2的数值调至12V，重复上述第3项的测量并记录，数据记入表1-1。 2 6）将R5（330）换成二极管 1N4007（即将开关K3投向二极管IN4007侧），重复15的测量过程，数据记入表1-2。 7）任意按下某个故障设置按键，重复实验内容4的测量和记录，再根据测量结果判断出故障的性质。 五、实验注意事项 1. 用电流插头测量各支路电流时，或者用电压表测量电压降时，应注意仪表的极性，正确判断测得值的、号后，记入数据表格。 2. 注意仪
5、表量程的及时更换。 六、预习思考题 1. 在叠加原理实验中，要令U1、U2分别单独作用，应如何操作？可否直接将不作用的电源（U1或U2）短接置零？ 2. 实验电路中，若有一个电阻器改为二极管， 试问叠加原理的迭加性与齐次性还成立吗？为什么？ 七、实验报告 1. 根据实验数据，选定节点A，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. 将支路和闭合回路的电流方向重新设定，重复1、2两项验证。 4. 误差原因分析。 5. 根据实验数据表格，进行分析、比较，归纳、总结实验结论，即验证线性电路的叠加性与齐次性。 6. 各电阻器所消耗的功率能否用叠加
6、原理计算得出？ 试用上述实验数据，进行计算并作结论。 7. 通过实验内容2的步骤6及分析表格1-2的数据，你能得出什么样的结论？ 8. 心得体会及其他。 3 实验二 戴维南定理的验证 一、实验目的 1. 验证戴维南定理和诺顿定理的正确性，加深对该定理的理解。 2. 掌握测量有源二端网络等效参数的一般方法。 二、原理说明 1. 任何一个线性含源网络，如果仅研究其中一条支路的电压和电流，则可将电路的其余部分看作是一个有源二端网络（或称为含源一端口网络）。 戴维南定理指出：任何一个线性有源网络，总可以用一个电压源与一个电阻的串联来等效代替，此电压源的电动势Us等于这个有源二端网络的开路电压Uoc，
7、其等效内阻R0等于该网络中所有独立源均置零（理想电压源视为短接，理想电流源视为开路）时的等效电阻。 诺顿定理指出：任何一个线性有源网络，总可以用一个电流源与一个电阻的并联组合来等效代替，此电流源的电流Is等于这个有源二端网络的短路电流ISC，其等效内阻R0定义同戴维南定理。 Uoc（Us）和R0或者ISC（IS）和R0称为有源二端网络的等效参数。 2. 有源二端网络等效参数的测量方法 (1) 开路电压、短路电流法测R0 在有源二端网络输出端开路时，用电压表直接测其输出端的开路电压Uoc，然后再将其输出端短路，用电流表测其短路电流Isc，则等效内阻为 Uoc R0 Isc 如果二端网络的内阻很小
8、，若将其输出端口短路 O U Uo c 则易损坏其内部元件，因此不宜用此法。 Is c (2) 伏安法测R0 图2-1 用电压表、电流表测出有源二端网 络的外特性曲线，如图2-1所示。 根据 外特性曲线求出斜率tg，则内阻 U Uoc R0tg 。 I Isc /2 也可以先测量开路电压Uoc， 图2-2 再测量电流为额定值IN时的输出 UocUN 端电压值UN，则内阻为 R0 。 IN (3) 半电压法测R0 如图2-2所示，当负载电压为被测网络开 路电压的一半时，负载电阻（由电阻箱的读数 确定）即为被测有源二端网络的等效内阻值。 图2-3 4 (4) 零示法测UOC 在测量具有高内阻有源二
9、端网络的开路电压时，用电压表直接测量会造成较大的误差。为了消除电压表内阻的影响，往往采用零示测量法，如图2-3所示.。 零示法测量原理是用一低内阻的稳压电源与被测有源二端网络进行比较，当稳压电源的输出电压与有 源二端网络的开路电压相等时，电压表的读数将为“0”。然后将电路断开，测量此时稳压电源的输出电压， 即为被测有源二端网络的开路电压。 三、实验设备 四、实验内容 被测有源二端网络如图2-4(a)。 (a) 图2-4 (b) 1. 用开路电压、短路电流法测定戴维南等效 电路的Uoc、R0和诺顿等效电路的ISC、R0。按 图2-4(a)接入稳压电源Us=12V和恒流源Is=10mA， 不接入R
10、L。测出UOc和Isc,并计算出R0。（测UOC 时，不接入mA表。） 2. 负载实验 按图5 3. 验证戴维南定理：从电阻箱上取得按步骤“1”所得的等效电阻R0之值， 然后令其与直流稳压电源（调到步骤“1”时所测得的开路电压Uoc之值）相串联，如图3-4(b)所示，仿照步骤“2”测其外特性， 4. 验证诺顿定理：从电阻箱上取得按步骤“1”所得的等效电阻R0之值， 然后令其与直流恒流源（调到步骤“1”时所测得的短路电流ISC之值）相并联，如图2-5所示，仿照步骤“2”测其外特性，对诺顿定理进行验证。 5. 有源二端网络等效电阻（又称入端电阻）的直接测量法。见图2-4（a）。将被测有源网络内的所
11、有独立源置零（去掉电流源IS和电压源US，并在原电压源所接的两点用一根短路导线相连），然后用伏安法或者直接用万用表的欧姆档去测定负载RL开路时A、B两点间的电阻，此即为被测网络的等效内阻R0，或称网络的入端电阻Ri 。 6. 用半电压法和零示法测量被测网络的等效内阻R0及其开路电压Uoc。线路及数据表格自拟。 五、实验注意事项 1. 测量时应注意电流表量程的更换。 2. 步骤“5”中，电压源置零时不可将 稳压源短接。 3. 用万表直接测R0时，网络内的独立 2-5 源必须先置零，以免损坏万用表。其次，欧 图 姆档必须经调零后再进行测量。 4. 用零示法测量UOC时，应先将稳压电源的输出调至接近
12、于UOC，再按图3-3测量。 5. 改接线路时，要关掉电源。 六、预习思考题 1. 在求戴维南或诺顿等效电路时，作短路试验，测ISC的条件是什么？在本实验中可否直接作负载短路实验？请实验前对线路2-4(a)预先作好计算，以便调整实验线路及测量时可准确地选取电表的量程。 2. 说明测有源二端网络开路电压及等效内阻的几种方法， 并比较其优缺点。 七、实验报告 1. 根据步骤2、3、4，分别绘出曲线，验证戴维南定理和诺顿定理的正确性， 并分析产生误差的原因。 2. 根据步骤1、5、6的几种方法测得的Uoc与R0与预习时电路计算的结果作比较，你能得出什么结论。 3. 归纳、总结实验结果。 4. 心得体
13、会及其他。 6 实验三 典型电信号的观察与测量 一、仪器说明 1. 正弦交流信号和方波脉冲信号是常用的电激励信号，可分别由低频信号发生器和脉冲信号发生器提供。正弦信号的波形参数是幅值Um、周期T（或频率f）和初相；脉冲信号的波形参数是幅值Um、周期T及脉宽tk。本实验装置能提供频率范围为20Hz50KHz的正弦波及方波，并有6位LED数码管显示信号的频率。正弦波的幅度值在05V之间连续可调，方波的幅度为13.8V可调。 2. 电子示波器是一种信号图形观测仪器， 可测出电信号的波形参数。从荧光屏的Y轴刻度尺并结合其量程分档选择开关（Y轴输入电压灵敏度V/div分档选择开关）读得电信号的幅值；从荧光屏的X 轴刻度尺并结合其量程分档（时间扫描速度t/div分档）选择开关，读得电信号的周期、脉宽、相位差等参数。为了完成对各种不同波形、不同要求的观察和测量，它还有一些其它的调节和控制旋钮，希望在实验中加以摸索和掌握。 一台双踪示波器可以同时观察和测量两个信号的波形和参数。 二、操作内容 1. 双踪示波器的自检 将示波器面板部分的“标准信号”插口，通过示波器专用同轴电缆接至双踪示波器的Y轴输入插口YA或YB端，然后开启示波器电源，指示灯亮。稍后，协调地调节示波器面板上的“辉度”、“聚焦”、“辅助聚焦”、“X轴位移”、“Y轴位移”等旋钮，使在荧光屏的中心部分显示出线条细而清晰、亮
