《电路》实验指导书1

《《电路》实验指导书1》由会员分享，可在线阅读，更多相关《《电路》实验指导书1（31页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、电路电路实验指导书实验指导书张银河张银河 谭甲凡编谭甲凡编（2008 年年 3 月）月）1实验一实验一 叠加定理、基尔霍夫定律与电位的研究叠加定理、基尔霍夫定律与电位的研究一、实验目的一、实验目的1用实验的方法验证叠加定理和基尔霍夫定律以提高对两定理的理解和应用能力。2通过实验加深对电位、电压与参考点之间关系的理解。3通过实验加深对电路参考方向的掌握和运用能力。二、实验原理二、实验原理1叠加定理：对于一个具有唯一解的线性电路，由几个独立电源共同作用所形成的各支路电流或电压，等于各个独立电源单独作用时在相应支路中形成的电流或电压的代数和。不作用的电压源所在的支路应（移开电压源后）短路，不作用的电

2、流源所在的支路应开路。线性电路的齐次性是指当激励信号（某独立源的值）增加或减少 K 倍时，电路的响应（即在电路其它各电阻元件上所建立的电流和电压值）也将增加或减少 K 倍。 2基尔霍夫电流、电压定律：在任一时刻，流出（流入）集中参数电路中任一节点电流的代数和等于零；集中参数电路中任一回路上全部组件端对电压代数和等于零。KCL: i=0KVL: u=O3电位与电压：电路中的参考点选择不同，各节点的电位也相应改变，但任意两点的电压（电位差）不变，即任意两点的电压与参考点的选择无关。三、预习要求三、预习要求1复习实验中所用到的相关定理、定律和有关概念，领会其基本要点。2熟悉电路实验装置，预习实验中所

3、用到的实验仪器的使用方法及注意事项。3根据实验电路计算所要求测试的理论数据，填入表中。24、叠加原理中 E1、E2 分别单独作用时，在实验中应如何操作？可否将不作用的电源（E1 或 E2）置零（短接） 。5、试验电路中，若有一个电阻器改为二极管，试问叠加原理的叠加性和齐次性还成立吗？为什么？6写出完整的预习报告。四、实验设备四、实验设备序号名称型号与规格数量备注1直流稳压电源+6V、+12V 切换12可调直流稳压电源030V13万用表 14直流数字电压表15直流数字毫安表16实验电路板1DGJ03五、实验内容五、实验内容1.验证基尔霍夫定理1） 、实验线路2） 、实验步骤（1） 、实验前先任意

4、设定三条支路的电流参考方向，如图所示。（2） 、分别将两路直流稳压电源接入电路（一路 E1 为+6V、+12V 切换电源，另一路 E2 为 030V 可调直流稳压源） ，令 E1=6V，E2=12V。（3） 、熟悉电流插头的结构，将电流插头的两端接至直流数字毫安表的“、”两端。E 6V 12V R5:330R4:510R2:1KR1:510R3 510DCF I1AI3 I2 BE1E23（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，并记录之。3） 、实验记录被测量I1（mA）I2(mA)I3(mA)E1(V)E

5、2(V)UFA(V)UAB(V)UAD(V)UCD(V)UDE(V)计算值测量值相对误差2、验证叠加定理1） 、实验线路2） 、实验步骤（1） 、按图，E1为+6V 和+12V 的切换电源，取 E1=+12V，E2 为可调直流稳压电源，调至+6V。（2） 、令 E1 单独作用时（将开关 S1 投向 E1 侧，开关 S2 投向短路侧） ，用直流数字电压表和毫安表（接电流插头）测量各支路电流及电阻元件两端的电压，数据记入表格中。E1 （V）E2 (V)I1(mA)I2(mA)I3(mA)UA B (V)UC D (V)UA D (V)UD E (V)UF A (V)E1单独作用E2单独作用E1、E

6、2共同作CE 6V 12V R5:330R4:510R2:1KR1:510R3 510DF I1AI3 I2 BIN4007E2E14用2E2单独作用（3） 、令 E1 单独作用时（将开关 S1 投向短路侧开关 S2 投向 E2 侧） ，重复实验步骤 2 的测量和记录。（4）令 E1 和 E2 共同作用（将开关 S1 投向 E1 侧，S2 投向 E2 侧） ，重复上述的测量和记录。（5）将 E2 的数值调至+12V，重复上述第三项的测量并记录。（6）将 R5 换成一只二极管 IN4007（即将开关 S3 投向二极管 D 侧）重复15 的测量过程，数据记入表格中。E1 （V）E2 (V)I1(m

7、A)I2(mA)I3(mA)UA B (V)UC D (V)UA D (V)UD E (V)UF A (V)E1单独作用E2单独作用E1、E2单独作用2E2单独作用3、电位与电压的测量与验证分别以节点 b 和 d 为参考点，测量 abcd 各节点电位，计算电压值。不同参考点的电位与电压测量值/V计算值/V参考 节点VaVbVcVdUabUbcUcdUdaUacUbdb d 六、实验注意事项六、实验注意事项1、所有需要测量的电压值，均以电压表测量的读数为准，不以电源表盘指示值为准。2、防止电源两端碰线短路。3、若用指针式电流表进行测量时。要识别电流插头所接电流表的“、”极性。倘若不换接极性，则电

8、表指针可能反偏（电流为负值时） ，此时必须调换电流表极性，重新测量，此时指针正偏，但读得的电流值必须冠以负号。54、当参考点选定后，节点电压便随之确定，这是节点电压的单值性；当参考点改变时，各节点电压均改变相对量值，这是节点电压的相对性。但各节点间电压的大小和极性应保持不变。七、实验报告七、实验报告1、根据实验数据，选定实验电路中的任一个节点，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、根据实验数据，进行分析、比较、归纳、总结实验结论，验证线性电路的叠加性和齐次性。4、各电阻器所消耗的功率能否用叠加原理计算得出？试用上述实验数据，进行计

9、算并作结论。5、计算理论值，并与实测值比较，计算误差并分析误差原因。6实验报告要整齐、全面，包含全部实验内容。7对实验中出现的一些问题进行讨论。8鼓励同学开动脑筋，自行设计合理的实验电路。6实验二、戴维南定理及负载获得最大功率的条件实验二、戴维南定理及负载获得最大功率的条件一、实验目的一、实验目的1、验证戴维南定理的正确性。2、掌握测量有源二端网络等效参数的一般方法3、验证输出功率获得最大的条件二、实验原理二、实验原理1、戴维南定理：任何一个线性含源二端网络，总可以用一个等效电压源来代替，等效电压源的电动势 E0等于这个有源二端网络的开路电压 U0C；其等效电阻 R0等于该网络中所有独立源均置

10、零时的等效电阻。所谓等值（等效）是指外部的特性而言，即在上图中 a、b 两端如果接相同的负载，其负载端的电流和电压也是相同的。2、开路电压、短路电流法测量有源二端网络等效参数的方法在有源二端网络输出端开路时，用电压表直接测量其输出端的开路电压U0C，然后再将其输出端短路，用电流表测其短路电流 ISC，则其内阻为：SCIURC0 03、若要使负载获得最大的功率，必须使 R0=RL，此时负载上的电压和电流的乘积最大，即 P=UI 或 P=I2RL，在极个别情况下，RL = 0 或 RL = 此时，负载上的电压和电流分别为零。7三、实验设备三、实验设备序号序号名名 称称型号与规格型号与规格数量数量备

11、备 注注1可调直流稳压电源030V12可调数字恒流源0200mA13直流数字电压表1D314直流数字毫安表1D315可调电阻箱099999.91DGJ-056电位器1K/1W1DGJ-057戴维南定理实验电路板1DGJ-05四、实验内容四、实验内容1、用开路电压、短路电流法测定戴维南等效电路的参数 U0C和 R0。按图 21（a）接线，将负载断开，用电压表直接测量开路电压 U0C；将负载短路，测量短路电流 ISC，计算 R0。U0C（V）ISC(mA)R0=U0C/ISC（）2、负载实验 U0C R0RL U I（b）R2 510R1 330R3 510R4 10 U ES 12V mARLI

12、S 10mAI（a）图 218按图 21（a）改变 RL阻值，测量有源二端网络的外特性RL（）0 0 U（V）I（mA）3、验证戴维南定理和输出功率获得最大的条件：用一只 1K 的电位器，将其阻值调整到等于按步骤“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”所测得的开路电压 U0C之值）相串联，按图 21（b）接线，按步骤“2”测量其外特性。对戴氏定理进行验证。RL（）0 0 R R0 0 U（V）I（mA）P（mW）4、 六、实验报告六、实验报告1、短路电流、开路电压法确定等效电路的方法2、记录整理测量数据，绘出外特性曲线 Uf(IL)，验证戴氏定理的正确性，并分析产

13、生误差的原因。93、用坐标纸作 Pf(RL)的曲线，说明获得最大功率的条件是什么？4、心得体会及其它10实验三实验三 RC 一阶电路的响应测试一阶电路的响应测试一、实验目的一、实验目的1、测定 RC 一阶电路的零输入响应，零状态响应及全响应。2、学习电路时间常数的测定方法。3、掌握有关微分电路和积分电路的概念4、进一步学会用示波器测绘图形二、实验原理说明二、实验原理说明1、动态网络的过渡过程是十分短暂的单次变化过程，对时间常数 较大的电路，可用慢扫描长余辉示波器观察光点移动的轨迹。然而能用一般的双踪示波器观察过渡过程和测量有关参数，必须使这种单次变化的过程重复出现。为此，我们利用信号发生器输出

14、的方波来模拟阶跃信号，即令方波输出的上升沿作为零状态响应的正阶跃激励信号；方波下降沿作为零输入响应的负阶跃激励信号，只要选择方波的重复周期远大于电路的时间常数 ，电路在这样的方波序列脉冲信号的激励下，它的影响和直流电源接通与断开的过渡过程是基本相同的。2、RC 一阶电路的零输入响应，零状态响应分别按指数规律衰减和增长，其变化的快慢决定于电路的时间常数 。3、时间常数 的测定用示波器测得零输入响应的波形如图 3-1（a）所示，根据一阶微分方程的求解得知t RCtCEeEeu当 t= 时， Euc386. 0，此时所对应的时间就等于 。亦可用零状态响应波形增长到 0.632E 所对应的时间测得，如

15、图 4-1（c）所11示。5、微分电路和积分电路是 RC 一阶电路中较典型的电路，它对电路元件参数和输入信号的周期有着特定的要求。一个简单的 RC 串联电路，在方波序列脉冲的重复激励下，当满足2TRC 时（T 为方波脉冲的重复周期） ，且由 R 端作为响应输出，这就成了一个微分电路，因为此时的输出信号电压与输入信号电压的微分成正比。如图 3-2（a）所示。图图 3-2 若将图 3-2（a）中的 R 和 C 位置调换一下，即由 C 端作为响应输出，且电路参数的选择满足2TRC 条件时，如图 3-2(b)所示称为积分电路，因为此时的输出信号电压与输入信号电压的积分成正比。从输出波形来看，上述两个电路均起着波形变换的作用，请在实验过程中仔细观察与记录。图图 3-112三、实验设备三、实验设备序号名称型号与规格数量备注1函数信号发生器12双踪示波器13一阶、二阶实验电路板DGJ03四、实验内容四、实验内容 1、实验电路图 3-3 一阶、二阶实验电路板2、实验