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1、1 电路原理实验讲义电气专业适用实验地点： 6#A 区 504 实验要求： 1、 在每次实验之前完成当次书面 预习报告，否则取消该次实验资格； 2、实验表格请画在报告上，粘贴表格者实验成绩扣分； 3、实验时间安排之后，请按时到实验室做实验。一般情况不安排补 做实验，缺做实验者，该次实验成绩为零分。特殊情况者，请自己和 其他实验小班的同学对调实验时间，并在实验之前与老师说明。2 电工学实验守则凡参加实验的同学必须遵守以下守则：1、每次实验前必须认真阅读实验指导书上关于本次实验的内容，明确实验的目的要求，熟悉实验步骤。2、实验课不许迟到早退，缺课者一般不再补做；进入实验室后应保持安静 ,严禁打闹、
2、吸烟和高声喧哗。3、与本次实验无关的仪器设备，非经许可不得乱动。4、爱护国家财产，在教师指导下正确使用仪器设备，未经同意不得擅自拆卸。在使用过程中，如发现故障应及时报告，无故损坏仪器、设备者按实验室有关规定处理和赔偿。5、实验时要认真仔细，做好各项图表及数据记录，按照教师要求完成实验报告。并在规定的时间内交指导老师。6、实验完毕后应将实验样品、仪器和工具放回原位，打扫实验卫生，经教师同意后方可离开实验室。在每次实验之前完成当次预习报告，否则取消该次实验资格。实验表格请预习时画在报告上，粘贴表格者实验成绩扣分3 实验一电路基本元件伏安特性的测试一、实验目的1.学会识别常用电路元件的方法；2.掌握
3、线性电阻、非线性电阻元件伏安特性的逐点测试法；3.进一步学习实验装置上直流电工仪表和设备的使用方法。二、实验原理在电路中，电路元件的特性一般用该元件上的电压U 与通过元件的电流I 之间的函数关系 U=f(I) 来表示，这种函数关系称为该元件的伏安特性，有时也称为外部特性。对于电源的外特性则是指它的输出端电压和输出电流之间的关系。通常这些伏安特性用U 和 I 分别作为纵坐标和横坐标绘成曲线，这种曲线叫做伏安特性曲线或外特性曲线。本实验所用元件为线性电阻、一般半导体二极管整流元件及稳压二极管等常见的电路元件。线性电阻的伏安特性曲线是一条通过原点的直线，该直线的斜率等于该电阻的阻值。一般半导体二极管
4、是一个非线性电阻元件。正向压降很小 （一般锗管约为0.20.3V ，硅管约为 0.50.7V） ，正向电流随正向压降的升高而急骤上升，而反向电压从零一直增加到十几到几十伏时，其反向电流增加很小，可粗略视为零。可见，二极管具有单向导电性。但如果反向电压加得过高，超过二极管的极限值，则会导致管子击穿损坏。稳压二极管是非线性元件，其正向伏安特性类似于普通二极管，但其反向伏安特性则比较特别，在反向电压开始增加时，其反向电流几乎为零，但当电压增加到某一数值时（一般称为稳定电压） ，其电流突然增加，以后它的端电压维持恒定不再随外电压升高而增加。利用它这种特性，稳压二极管在电子设备中有着广泛的应用。三、实验
5、组件多功能实验网络；直流电压表；直流电流表；可调直流电压源。四、实验步骤1、测量线性电阻的伏安特性：按照图1 所示电路图连接电路，经教师检查后方可进行测量。测量I、U，将测量值填入表1 中，并在实验室发的坐标纸上绘制其伏安特性曲线；2、测量一般硅二极管的伏安特性：按照图2 所示电路图连接电路，经教师检查后方可进行测量。按参考值调节E，测量I、U，将测量值填入表2 中，并在实验室发的坐标纸上绘制其伏安特性曲线；vAER图 2V1510/4WvAER图 1510/4W在每次实验之前完成当次预习报告，否则取消该次实验资格。实验表格请预习时画在报告上，粘贴表格者实验成绩扣分4 3、测量稳压二极管的伏安
6、特性：按照图3 所示电路图连接电路， 经教师检查后方可进行测量。将 E 值分别在正、反向调节，测量I、U，将测量值填入表3-1 和 3-2 中，并在实验室发的坐标纸上绘制其伏安特性曲线。五、实验数据及计算分析表 1. 线性电阻的伏安特性实验数据记录表U (V) 0 1 2 5 8 10 I (mA) 表 2. 一般硅二极管的伏安特性正向特性实验数据记录表U (V) 0 0.4 0.5 0.52 0.55 0.57 0.58 I (mA) U (V) 0.60 0.61 0.62 0.63 0.64 0.65 0.66 I (mA) 表 3-1.稳压二极管的伏安特性- 正向特性实验数据记录表U
7、(V) 0 069 0.70 0.72 0.73 0.74 0.75 I (mA) 表 3-2 稳压二极管的伏安特性- 反向特性实验数据记录表E(V) 0 -5.4 -5.5 -6 -8 -10 -12 -14 -16 -20 U (V) I (mA) 六预习与思考题1线性电阻与非线性电阻的概念是什么？电阻器与二极管的伏安特性有何区别？3稳压二极管与普通二极管有何区别，其用途如何? 七实验报告要求1回答思考题；2根据各实验结果数据，分别在坐标纸上绘制出光滑的伏安特性曲线。（一个元件的特性均要求画在同一张图中） ；3根据实验结果，总结、归纳被测各元件的特性；4必要的误差分析和总结。vAER图 3
8、V2510 /4W在每次实验之前完成当次预习报告，否则取消该次实验资格。实验表格请预习时画在报告上，粘贴表格者实验成绩扣分5 E1 E2V25V/1W/4W510/4W510 /4W330/4W1K ABFE DC+ -R5R3R2R4/4W510R1-+实验二基尔霍夫定律的验证一、实验目的1.验证基尔霍夫定律（包括基尔霍夫电流定律和基尔霍夫电压定律）；2.通过实验加深对电路中电压、电流参考方向的理解；3.学习测量电压、电流的方法。二、实验原理基尔霍夫定律是电路分析的基本定律。测量某电路的各支路电流及多个元件两端的电压，应能分别满足基尔霍夫电流定律和基尔霍夫电压定律。基尔霍夫电流定律（简称 K
9、CL 定律）：在任一时刻， 流入到电路任一节点的电流总和等于从该节点流出的电流总和。换句话说， 就是在任一时刻，流入到电路任一节点的电流的代数和为零。 这一定律的实质上是电流连续性的表现。运用这一定律必须注意电流的方向，如果不知道电流的真实方向时，可以先假设每一电流的正方向（也称参考方向），根据参考方向就可以写出基尔霍夫的电流定律表达式。一般形式就是0I。基尔霍夫电压定律（简称KVL定律）：在任一时刻，沿闭合回路电压降的代数和总等于零。把这一定律写出成一般形式即为0U。在实验前， 必须设定电路中所有电流、电压的参考方向，其中电阻上的电压方向应与电流方向一致。三、实验组件多功能实验网络；直流电压
10、表；直流电流表；可调直流稳压源。四、实验步骤1、按电路图连接好电路后，请教师检查电路；2、在每次实验之前完成当次预习报告，否则取消该次实验资格。实验表格请预习时画在报告上，粘贴表格者实验成绩扣分6 测量 AF、AB、 AD 、DC、DE 电流，验证0AI、0DI；3、 测量 UAF、 UFE、 UED、 UDA、 UAB、 UBC、 UCD、 UDA， 验证0ABCDU、0ADEFU；4、以 V2代替 R4，重新测试。五、实验数据及计算分析表 1. 电流定律验证（ E1=22V， E2=15V）序列IAFIABIADIDCIDE测量值（ mA）计算值AI（mA）计算值DI（mA）表 2. 电压
11、定律验证（ E1=22V， E2=15V）序列UAFUFEUEDUDAUABUBCUCD测量值（ V）计算值ABCD AU（V）计算值ADEFAU（V）表 3. V2代替 R4测量电流（ E1=10V， E2=15V）序列IAFIABIADIDCIDE测量值（ mA）计算值AI（mA）计算值DI（mA）在每次实验之前完成当次预习报告，否则取消该次实验资格。实验表格请预习时画在报告上，粘贴表格者实验成绩扣分7 表 4. V2代替 R4测量电压（ E1=10V， E2=15V）序列UAFUFEUEDUDAUABUBCUCD测量值（ V）计算值ABCD AU（V）计算值ADEFAU（V）六预习与思考
12、题1在电路图中，A、D 两节点的电流方程是否相同？为什么？2在电路图中可以列几个电压方程？它们与绕行方向有无关系？七实验报告要求1实验之前回答思考题；2列出求解电压UEA和 UCA的电压方程，并根据实验数据求出它们的数值；3写出实验中检查、分析电路故障的方法，总结查找故障的体会。实验三 电压源、电流源的测试及等效变换一、实验目的1掌握理想电压源及理想电流源的外特性；2验证并掌握电流源和电压源进行等效变换的条件。二、仪表及设备稳压源、稳流源直流电流表直流电压表精密可调电阻电路原理实验箱三、实验原理及说明1理想电流源电流源是电压源以外的另一种形式的电源，它可以产生一个电流提供给外电路。理想电流源可
13、以向外电路提供一个恒值电流，而无论外电路电阻的大小如何。理想电流源具有两个基本特性：第一，理想电流源发出的电流是恒值，或是一定的时间函数，与其负载大小无关；第二，理想电流源的端电压并不能由它本身决定，而是由其连接的外电路确定的。2. 实际电源的等效变换一个实际电源，就其外部特性而言，可以看成是电压源，也可以看成是电流源。一个理想电压源Su和一个电阻suR串联等同一个理想电流源Si和一个电导siG并联组合，其外部特性在SuSiRuS，或SiSuGiS的条件下是完全一致的，其关系如图1。在每次实验之前完成当次预习报告，否则取消该次实验资格。实验表格请预习时画在报告上，粘贴表格者实验成绩扣分8 +
14、i + Ris _ u R _isR i u + _ 图 1 电源的等效变换i 四、实验内容1理想电流源外特性测试当负载电阻在一定的范围内变化时（注意必须使电流源两端的电压不超出额定值），电流基本不变，可将其视为理想电流源。a. 将一电阻箱R（精密可调电阻上的电阻）接至稳流源的输出端上， 串联接入直流电流表，并联接入直流电压表，即接成图 2 的实验电路；b. 实验时首先将精密可调电阻上的电阻R=0（精密可调电阻上的电阻） ，调节稳流源， 使其输出电流I=20mA,测出此时电流源的端电压U和输出电流I记入表 1 中；c. 改变 R，每改变 R的值记下U和 I ，但应使VIR20max, 此时数据
15、记入表1 中，即可得到理想电流源的外特性。2理想电压源外特性测试当外接负载电阻在一定范围内变化时，电源输出电压基本不变，可将其视为理想电压源。a. 按图 3 接线；b. 调节稳压源输出电压为10V，测量此时电压源端电压 U和输出电流I ，记入表2；c. 慢慢改变电阻箱电阻，每改变一R值记下 U和 I ，将数据记入表2 中，即可得到理想电压源的外特性。3验证实际电压源与电流源等效变换的条件a. 将步骤1 中已测得的理想电流源的其输出端并联一电阻 r0（即 g0=1/r0）例如 1K，从而构成一实际电流源，将此电流源接至负载电阻箱R，并在电路中串联接入电流表，并联接入电压表，即构成如图4 所示的实
16、验电路；b. 改变电阻箱R的阻值，每改变R的值记下 U和 I ，记入表 3 中，即可测得实际电流源的外特性；c. 根据等效转换的条件，将电压源的输出电压调至Es=Isr0 ，串联接入一个电阻，构成如图 5 的实际电压源，再将该电压源接至负载电阻箱R，并在电路中串联接入电流表，并联接入电压表，即构成如图5 所示的实验电路；d. 改变电阻箱R 的阻值，每改变R 的值记下U 和 I，记入表4 中，即可测得实际电压在每次实验之前完成当次预习报告，否则取消该次实验资格。实验表格请预习时画在报告上，粘贴表格者实验成绩扣分9 源的外特性。4*根据测试数据，在坐标纸上按照比例绘制伏安特性曲线。表 1 理想电流源外特性电阻R( ) 0 20 50 100 200 500 1000 电流 I（mA）电压U(V) 表 2 理想电压源外特性电阻R( ) 0 20 50 100 200 500 1000 电流 I（mA）电压 U(V) 表 3 实际电流源外特性电流源 Is1= g0= 电阻 R ( ) 0 20 50 100
