《电路实验(卓越)》指导书

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1、电路（ 1）实验 姓名： 学号： 日期： 1 / 28 实验一 电位测量与故障排除 一、实验目的 1 学习电路的正确接线方法和排除电路故障的基本方法 。 2 学习并了解磁电系仪表的原理、结构和特点 。 3 掌握电位和电压的特点。 二、 实验原理 1 电位与电位差 电路中 某一点 电位的高低是 通过与 参考点的电位 进行比较 得到的。 通常 ，选 取参考点的电位为“零电位”，如果电路中某点 电位比参考点电位高，则该点电位为 ；反之，该点电位为 。 （正 /负） 参考点可任意选取，但参考点确定以后，只要电路参数保持不变，电路中各点的 电位值是唯一的。参考点不同，各 点 的 电位 值 ， 电路中任意

2、两点之间的电位差是 。 （ 保持 不变 /随之 变化） 2 电路的 接线方法 在 实验 过程中， 首先 需要 按照实验电路原理图把各类 仪表、设备及元件连接成实际 电路。正确的 电路接线 方法是： 认真读 懂 电路图， 仔细 分析电路的特点 。 图 1-1 电位测量电路图 通过分析 图 1-1 所示电路 可以看出， 该电路可以 由 三个部分 组成 ：第 部分是sI 、 1R 、 2R 、 3R 、 4R 组成的简单电路；第 部分是由 1sU 和 5R 串联 组成 的支路；第 部分是由 2sU 、 W 和 6R 组成的简单回路。 第部分 和 第部分 是 相互 独立的 电路 ，它们虽然被 1sU

3、和 5R 所在支路 连 接起来，但这种 连接只有电位的联系而没有电电路（ 1）实验 姓名： 学号： 日期： 2 / 28 流的联系 （即支路上无电流流过），其理论依据是： 定律 (KCL/KVL)。 按照“先串后并、先分后合”的 原则 连接电路。 以图 1-1 为例， 将 结构复杂的电路先进行 简 化 ，然后再 按照“先串后并、先分后和”的原则 连成完整的电路。 所谓“先串后并”是 首先 将 sI 、 1R 、 2R 、 3R 等元件 逐个串联起 来，然后将 4R 并联在 b 、 c 两点之间。所谓“先分后合”是先将整个电路 （ 图 1-1）按照电路结构特点沿虚线分成三个部分，先把各部分电路连

4、接好，然后再通过中间 支路将左、右两部分连起来成为一个完整的电路。 将给定 参数的 电压源和电流源在断电情况下接入电路。 3电路故障的排除 根据表 1-1 计算出的以 c 点为参考点计算各点 的电位值，与实测得到的 电位值进行比较 。若 本次实验中 两组数值相差 小于 20%， 则 可认为电路连接正确 。 否则 ，电路中可能存在故障，此时 应按照下面的方法 进行 故障 分析和 排除。 排除故障常用欧姆表和电压表 。欧姆表可以检测单个元件或导线是否完好，但它不能在电路电源作用下对电路进行检测，所以欧姆表检测故障有局限性。电压表是在电路电源作用下对电路进行检测的，所以电压表检测电路故障应用广泛 。

5、 电压表是通过测量 电路中各 连接点的电位 变化来判断故障点。 以 图 1-1 所示电路 为例。 若 取 c 为参考点 ，利用电压表测量 各点电位 发现cd ，请分析产生这种 故障 的原因是什么 ? 通过理论分析可知： 正常情况下，3 3cd RU I R 。实际测量时发现dc （ 即 0cdU ）， 说明电路 存在故障。 其 故障原因可能是 ： 03I 或 03R 。 首先 ， 检查电阻 3R 是否正常。 把 3R 所在 支路从 c 、 d 两端断开，用欧姆表检查 3R 是否完好 。 若 3R 存在问题，更换新的电阻器在进行测量。若 3R 完好，说明故障原因不在cd 支路，应检查与 3R 相

6、关的其它支路。 利用 电压表测其它各节点 的 电位 。 若 0b ，说明 bc 支路正 常 工作，所以故障一定在 bd 支路 （ 如 b 、 d 之间 发生断路 ） 。 4电位的测量方法 电位的测量采用电压表 。 该实验提供两种电压表即 C65 磁电系电压表和数字式万用表的电压挡。 注意测量时应该选 取合适的量程，以便得到正确的测量结果。 使用 C65 电压表测量电位，先将电压表的负极连接到参考点（ c 点或 g 点），再将电压表的正极连接到待测 电位 点，若电压表正偏，则表示该点电位值为正，记录仪表读数，若电压表反偏，则表示该点电位值为负，这时应将电压表 测量表笔 极性调换，再 读出电压读数

7、，记录仪表读数，注意电位值为负数。 使用万用表测量 电位则比较方便， 由于仪表除了直接显示 电 位的数值，还同时显示电位的极性。 需将电压表的负极连接到参考点 ，再将电压表的正极连接到待测电路（ 1）实验 姓名： 学号： 日期： 3 / 28 电位点， 可以直接纪录电位的数值。 三 、预习内容 1 根据图 1-1 所示电路原理图，利用 MultiSim 软件进行电路仿真，测量电路中各点的 电位 值，记录在表 1-1 中 。 2熟悉 磁电系仪表的原理、结构和特点。 磁电 系仪表（ moving-coil instrument）具有准确率高、灵敏度高、功耗小和刻度均匀等优点 ，其仪表符号： 。 磁

8、电系仪表主要用于测量 电压和 电流。本门实验课中使用外磁式结构磁电系仪表 。 磁电系仪表指针的偏转角 与通电电流I 成正比 。定义通过单位电流时仪表指针的偏转角为 磁电系仪表的电流灵敏度 ，即：ISI 。 可见， 灵敏度越 （高 /低） ，通过单位电流时仪表指针的偏转角就越 （大 /小） 。 由于仪表内部指针位置已经固定好，当反向电流通过时仪表无法读数，且当 反向电流较大时，容易损坏 表头 指针。 因此，使用磁电系仪表测量电路参数时， 待测电路参数的极性与仪表的极性 必须保持 一致 。 同时，在测量电路参数之前，要大致估计被测参数的大小， 仪表量程的选择要 估计的参数值。 如果事先难以估计，应

9、尽量先选用 的 仪表 进行粗测，然后再用适当量程的 仪表进行 测试。 3熟悉双路直流 稳压电源 和双路直流电流源 的 特性和 使用方法。 双路直流稳压电路 DFI731SD2A 的额定输出电压为 0V30V，额定输出电流为3A。其工作方式有三种：独立、并联和串联。当电源工作在独立输出方式，此时对外可以提供两路相互独立的 30V 电压输出 和 3A 电流输出 。当电源工作在并联输出方式，此时对外可以提供的电压输出最大为 、电流输出最大 为 。当电源工作在串联输出方式，此时对外可以提供的电压输出最大为 、电流输出最大为 。 电压源的校准 ：给定输出电压值为 3V 的直流电压源， 在开路状态下 调节

10、电压源输出电压为 3V 后，利用万用表校准电压源的输出达到 3V（万用表 表笔接电压源正极、万用表 表笔接电压源负极）。注意，在使用万用表测量电压之前，应检查万用表的表笔插孔是否连接在正确的孔位，表盘上旋钮是否位于合适的电压档位。 电流源的校准 ：给定输出电流为 30mA 的直流电流源， 在短路状态下 （用导线连接电 流源的正、负极）调节电流源输出电流为 30mA 后，将直流电流表与电流源通过导线相连构成闭合回路，通过电流表的读数校准电流源输出达到 30mA。注意：为了避免损坏电流表指针，在连接时应检查电流源与电流表的极性（正极接正极、电路（ 1）实验 姓名： 学号： 日期： 4 / 28 负

11、极接负极）和电流表的量程。 四 、实验内容 按照 图 1-1 所示电路原理图连接实际电路 ，检查无误后完成下述实验内容。 1. 选 取点 c 做 为 参考点， 分别利 用 磁电系 C65 电压表和万用表测量 其余 各点 的 电位 值 ， 将 数据记 录在 表 1-1 中。其理论值为利用 MultiSim 软件进行 电路仿真时得到各点 的 电位值。注意，由于 点 g 为滑动变阻器的滑动端，为了便于观察各点电位关系，建议在测量时不要位于滑动变阻器的两端。 2. 选取点 g 做为参考点，利用万用表测量其余各点的电位值，将数据记录 在 表 1-1中 。 当 0c 时， 各点 万用表测量值 减去 点 g

12、 的电位值 g ，将 所得的差值作为0g 时的“计算值”。 表 1-1 电位测量数据表格 参考点 a b c d e f g h 测量方法 0c 理论值 0.00V / MultiSim 仿真 测量值 万用表 C65 电压表 相对误差 0g 计算值 0.00V 以万用表测量值 为参考计算 测量值 万用表 相对误差 电路（ 1）实验 姓名： 学号： 日期： 5 / 28 五、思考题 1分析 表 1-1 电位测量 数据的误差是否符合误差范围要求（ 20%） ？ 2 分析 电压表内阻大小对测量结果有什么影响？ 3断开 ef 支路，整个电路分成两部分，它们之间是否有电位差，为什么 ？ 4 实际测量时，

13、若发现 3.3Va ，请判断电路故障的原因 ？ 六、仪器设备 1双路直流稳流源 一台 2双路直流稳压源 一台 3 C65 直流电压表 一只 4数字式万用表 一只 5网络板 一块 电路（ 1）实验 姓名： 学号： 日期： 6 / 28 实验二 受控电源 一、实验目的 1熟悉 受控电源的 输入、输出 特性 。 2 掌握测试 受控源 特性的方法 ，建立其电路模型。 二、 实验 原理 受控电源是具有四个端子的二端口元件。图 2-l 给出了四种理想受控电源的电路模型（请参照课本图 1-11 画出四种类型受控电源的图形符号）。其中，支路 11为开路或短路，表示控制量；支路 22为电压源或电流源，表示输出量

14、。受控源虽然可以像独立源一样向外提供电压或电流（ 电源特性 ），但是 22支路上的输出电压或输出电流受 11支路上开 路电压或短路电流控制的（ 受控特性 ）。因此，受控源是一种非独立电源。 (a) 电压控制电压源（ VCVS） (b) 电压控制电流源（ VCCS） (c) 电流控制电压源（ CCVS） (d) 电流控制电流源（ CCCS） 图 2-1 理想受控源的电路模型 受控源的概念是理论分析和工程实践中一种重要的概念，实际应用范围广泛。例如， VCVS 模型 可以用于将传感器输出的微弱电压信号（毫伏级）放大成标准电压信号的仪表放大电路。在分析三极管的特性时，在满足一定条件的情况下，引入了 CCCS 模型或者 VCCS 模型便于对元件特性进行分析处理。 在实际中最常用的受控源类