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1、电路（电工技术）实验指导书苏州大学 应用技术学院机电系电路（电工技术）实验指导书电路实验教学作为专业基础实践课程的入门，适用于电气、自动化、仪器和计算机专业等学生，以电气、自动化类学生拓宽专业培养口径为立足点，依循电工电子学科与相关学科知识和基础技术交融的特点，突出强电与弱电的结合，电路理论基础与电工测量技术的结合，由浅入深、循序渐进，掌握电子设备仪表的使用方法，完成电路实际测量和分析。电路实验课程作为电类学生的实践教学环节之一，其建设目标是：以学生为主体，以能力和素质培养为主线，注重发挥学生的学习潜能，在宽口径专业教育引导下，夯实基础、注重实践、引导创新，培养既要脚踏实地，又要出类拔萃的工程
2、科技人才。实验内容（1）基尔霍夫定律。 3 学时（2）戴维南定理和诺顿定理。 3 学时（3）RLC 串、并联谐振电路。 3 学时实验实验一一 基尔霍夫定律基尔霍夫定律一、实验目的一、实验目的（1）加深对基尔霍夫定律的理解。（2）学习验证定律的方法和仪器仪表的正确使用。二、实验原理及说明二、实验原理及说明基尔霍夫定律是集总电路的基本定律，包括电流定律（KCL）和电压定律（KVL）。基尔霍夫定律规定了电路中各支路电流之间和各支路电压之间必须服从的约束关系，无论电路元件是线性的或是非线性的，时变的或是非时变的，只要电路是集总参数电路，都必须服从这个约束关系。（1）基尔霍夫电流定律（KCL）。在集总电
3、路中，任何时刻，对任一节点，所有支路电流的代数和恒等于零，即i0。通常约定：流出节点的支路电流取正号，流入节点的支路电流取负号。（2）基尔霍夫电压定律（KVL）。在集总电路中，任何时刻，沿任一回路所有支路电压的代数和恒等于零，即沿任回路有u0。在写此式时，首先需要任意指定一个回路绕行的方向。凡电压的参考方向与回路绕行方向一致者，取“+”号；电压参考方向与回路绕行方向相反者，取“一”号。（3）KCL 和 KVL 定律适用于任何集总参数电路，而与电路中的元件的性质和参数大小无关，不管这些元件是线性的、非线性的、含源的、无源的、时变的、非时变的等，定律均适用。三、实验三、实验仪器仪表仪器仪表四、实验
4、内容及方法步骤四、实验内容及方法步骤（1）验证（KCL）定律，即i=0。分别在自行设计的电路或参考的电路中，任选一个节点，测量流入流出该节点的各支路电流数值和方向，记入附本表 1-1表 1-5 中并进行验证。参考电路见图 1-1、图1-2、图 1-3 所示。（2）验证（KVL）定律，即u=0。分别在自行设计的电路或参考的电路中任选一网孔（回路），测量网孔内所有支路的元件电压值和电压方向，对应记入表格并进行验证。参考电路见图 1-3。图 1-1 验证基尔霍夫定律电路之一（a）原理电路示意图 (b) 实际接线示意图图 1-2 验证基尔霍夫定律电路之二（a）原理电路示意图 (b) 实际接线示意图图
5、1-3 验证基尔霍夫定律电路之三（a）原理电路示意图 (b) 实际接线示意图五、测试记录表格五、测试记录表格表 1-1 线线 性性 对对 称称 电电 路路（对应图 1- ）测 量 电 压（V） 测 量 电 流（mA） 电 路 参 数UUUUUUUUIIIIII网络名称U=USA= VUSB= VR = R = R = R = R = R = 验证节点名称I=表 1-2 线线 性性 对对 称称 电电 路路（对应图 1- ）测 量 电 压（V） 测 量 电 流（mA） 电 路 参 数UUUUUUUUIIIIII网络名称U=USA= VUSB= VR = R = R = R = R = R = 验证
6、节点名称I=表 1-3 线线 性性 不不 对对 称称 电电 路路（对应图 1- ）测 量 电 压（V） 测 量 电 流（mA） 电 路 参 数UUUUUUUUIIIIII网络名称U=USA= VUSB= VR = R = R = R = R = R = 验证节点名称I=表 1-4 线线 性性 不不 对对 称称 电电 路路（对应图 1- ）测 量 电 压（V） 测 量 电 流（mA） 电 路 参 数 UUUUUUUUIIIIII网络名称U=USA= VUSB= VR = R = R = R = R = R = 验证节点名称I=表 1-5 线线 性性 不不 对对 称称 电电 路路（对应图 1- ）
7、测 量 电 压（V） 测 量 电 流（mA） 电 路 参 数 UUUUUUUUIIIIII网络名称U=USA= VUSB= VR = R = R = R = R = R = DD验证节点名称I=注：1、USA、USB 电源电压根据实验时选用值填写。2、U、I、R 下标均根据自拟电路参数或选用电路参数对应填写。指导教师签字：_ 年 月 日六、实验注意事项六、实验注意事项（1）自行设计的电路，或选择的任一参考电路，接线后需经教师检查同意后再进行测量。（2）测量前，要先在电路中标明所选电路及其节点、支路和回路的名称。（3）测量时一定要注意电压与电流方向，并标出“+”、“一”号，因为定律的验证是代数和
8、相加。（4）在测试记录表格中，填写的电路名称与各参数应与实验中实际选用的标号对应。七、预习及思考题七、预习及思考题（1）什么是基尔霍夫定律，包括两个什么定律?（2）基尔霍夫定律适用于什么性质元件的电路?实验实验二二 戴维南定理和诺顿定理戴维南定理和诺顿定理一、实验目的一、实验目的(1)加深对戴维南定理和诺顿定理的理解。(2)学习戴维南等效参数的各种测量方法。(3)理解等效置换的概念。(4)学习直流稳压电源、万用表、直流电流表和电压表的正确使用方法。二、实验原理及说明二、实验原理及说明(1)戴维南定理是指个含独立电源、线性电阻和受控源的一端口，对外电路来说，可以用一个电压源和一个电阻的串联组合来
9、等效置换。此电压源的电压等于该端口的开路电压 UOC，而电阻等于该端口的全部独立电源置零后的输入电阻，如图 2-l 所示。这个电压源和电阻的串联组合称为戴维南等效电路。等效电路中的电阻称为戴维南等效电阻 Req。所谓等效是指用戴维南等效电路把有源一端口网络置换后，对有源端口(1-1 )以外的电路的求解是没有任何影响的，也就是说对端口 l-1以外的电路而言，电流和电压仍然等于置换前的值。外电路可以是不同的。(2)诺顿定理是戴维南定理的对偶形式，它指出一个含独立电源、线性电阻和受控源的一端口，对外电路来说，可以用一个电流源和电导的并联组合来等效置换，电流源的电流等于该一端口的短路电流Isc，而电导
10、等于把该端口的全部独立电源置零后的输入电导 Geq=1/Req，见图 2-l。(3)戴维南诺顿定理的等效电路是对外部特性而言的，也就是说不管是时变的还是定常的，只要含源网络内部除独立的电源外都是线性元件，上述等值电路都是正确的。图 2-1 一端口网络的等效置换(4)戴维南等效电路参数的测量方法。开路电压 Uoc 的测量比较简单，可以采用电压表直接测量，也可用补偿法测量；而对于戴维南等效电阻 Req 的取得，可采用如下方：网络含源时用开路电压、短路电流法，但对于不允许将外部电路直接短路的网络(例如有可能因短路电流过大而损坏网络内部器件时)不能采用此法；网络不含源时，采用伏安法、半流法、半压法、直
11、接测量法等。三、实验三、实验仪器仪表仪器仪表四、实验内容及方法步骤四、实验内容及方法步骤(一)计算与测量有源一端口网络的开路电压、短路电流(1)计算有源一端口网络的开路电压 Uoc(U11)、短路电流 Isc(I11）根据附本表 2-1 中所示的有源一端口网络电路的已知参数，进行计算，结果记入该表。(2)测量有源一端口网络的开路电压 Uoc，可采用以下几种方法：1)直接测量法。直接用电压表测量有源一端口网络 1-1端口的开路电压，见图 2-2 电路，结果记入附本表 2-2 中。图 2-2 开路电压、短路电流法 图 2-3 补偿法二、补偿法三 2)间接测量法。又称补偿法，实质上是判断两个电位点是
12、否等电位的方法。由于使用仪表和监视的方法不同，又分为补偿法一、补偿法二、补偿法三。补偿法一：用发光管判断等电位的方法，利用对两个正反连接的发光管的亮与不亮的直接观察，进行发光管两端是否接近等电位的判断。可自行设计电路。此种方法直观、简单、易行又有趣味，但不够准确。可与电压表、毫伏表和电流表配合使用。具体操作方法，留给同学自行考虑选作。补偿法二：用电压表判断等电位。如图 2-3 所示，把有源一端口网络端口的 1与外电路的 2端连成一个等位点；Us 两端外加电压，起始值小于开路电压 Ull；短接电位器 Rw 和发光管 D1、D2，这样可保证外加电压 Us 正端 2 与有源一端口开路电压正端 1 直
13、接相对，然后把电压表接到 1、2 两端后，再进行这两端的电位比较。经过调节外加电源 Us 的输出电压压，调到 1、2 两端所接电压表指示为零时，即说明1 端与 2 端等电位，再把 l、2 端断开后，测外加电源 Us 的电压值，即等于有源一端口网络的开路电压Uoc，此值记入附本表 2-2 中。补偿法三:用电流表或检流计判断等电位的方法，条件与方法同上，当调到 l、2 两端所接电压表指示为零时，再换电流表或检流计接到 l、2 两端上，见图 2-3。微调外加电源 Us 的电压使电流表或检流计指示为 0(注意一般电源电压调量很小)，再断开电流表或检流计后，用电压表去测外加电源 Us 的电压值，应等于
14、Uoc，此结果对应记入附本表 2-2。此方法比用电压表找等电位的方法更准确，但为了防止被测两端 1、2 间电位差过大会损坏电流表，所以一定要在电压表指示为零后，再把电流表或检流计换接上。以上方法中，补偿法一测量结果误差较大，补偿法三测量结果较为精确，但也与电流表灵敏度有关。(二)计算与测量有源一端口网络的等效电阻 Req(1)计算有源一端口网络的等效电阻 Req。当一端口网络内部无源时(把双刀双投开关 K1 合向短路线)，计算有源一端口网络的等效电阻尺 Req。电路参数见附本表 2-1 中，把计算结果记入该表中。(2)测量有源一端口网络的等效电阻只 Req。可根据一端口网络内部是否有源，分别采用如下方法测量：1)开路电压、短路电流法。当一端口网络内部有源时(把双刀双投开关 K1 合向电源侧)，见图 2-2 所示，USN=30V 不变，测量有源一端口网络的开路电压和短路电流 Isc。把电流表接 l-1端进行短路电流的测
