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1、前言根据长江大学综合性实验要求编写电路分析基础实 验 教 程作者：马天宝学校：长江大学77前言内容简介 本教程是根据电路课程的基本要求而编写的实验教材，一共有十个实验，包括基尔霍夫定律、叠加定理和代文宁定理等，基本涵盖了电类专业的电路基础实验的主要内容。同时写入了实验数据处理和实验报告撰写等内容，并在附录中列出了相关的参考资料，为学生在具体实验和撰写实验报告时提供方便。本教程以验证性实验为主，适当地增加了综合性实验和设计性实验内容。电路实验须知目录一 电路实验须知11.实验室规则与要求12.电路实验课程的基本要求13.电路测量基本知识2二 实验报告的撰写71.实验报告格式72.撰写实验报告的要
2、求8三 实验指导书9实验一 元件伏安特性的测定9实验二 虚拟实验14实验三 基尔霍夫定律实验20实验四 代文宁定理实验23实验五 叠加定理实验28实验六 三相交流电路实验30实验七 日光灯电路改善功率因数实验34实验八 谐振电路37实验九 RC一阶电路41实验十 电路基础课程设计万用表的组装和调试47附录55附录1 虚拟实验简介56附录2 电阻器的基本知识58附录3 电容的基本知识63附录4 万用表使用常识66附录5 双路可调直流稳压电源的使用71附录6 利用示波器测量信号的幅度和周期73的一 电路实验须知1.实验室规则与要求（1）实验前应认真预习，按要求写好预习报告。（2）提前到达实验室，不
3、得迟到。（3）严格遵守实验操作规程，出现问题立即报告，不得自行处理。（4）实验中应集中思想，接线完毕后须经指导教师检查允许后才能通电进行实验。（5）以科学的态度对待实验数据的真实性。要认真实事求是地记录实验数据，不得马虎，不得涂改和抄袭实验数据。一旦发现涂改和抄袭实验数据，作零分处理。（6）实验中不得用手触摸裸露带电导体，每一次改、拆接线路都必须在断电下进行，避免出现不必要的故障。（7）发现异常现象，如：仪表指针猛打，有烧焦臭味、冒烟、电弧及有人触电等，应立即切断电源，报告指导教师，查找原因，排除故障。（8）实验完毕应将仪器设备恢复原状，归放整齐。（9）实验结束后，实验数据须提交指导教师审阅，
4、同时填写实验室仪器使用手册，方能离开实验室。2.电路实验课程的基本要求（1）能够正确熟练地使用稳压电源、信号发生器、万用电表、毫伏表、示波器等常用电子仪器。（2）熟悉实验中常用元器件的性能和使用方法。（3）能根据实验需要，正确选择元器件，正确连接实验电路，注意观察实验现象，正确记录实验数据，调试实验线路，能排除简单的电路故障。（4）了解误差理论，学会正确处理实验数据，绘制实验曲线和图表，分析实验结果，给出正确的结论。努力培养自己理论联系实际的分析问题和解决问题的能力。（5）认真研究实验现象，积极思考和讨论实验中出现的问题，培养创新能力。（6）学会撰写实验报告3.电路测量基本知识3.1测量误差3
5、.1.1电路测量方法 测量误差：电路测量获得的数据因测量仪器、测量方法、人为因素等的影响使测量结果偏离其真实值，即产生测量误差。 电路测量的方法有三种： (1)直接测量：在测量过程中能从仪器、仪表上直接读出被测物理量的大小。(2)间接测量：首先测出与被测物理量有关的关系量，再通过被测物理量与关系量的函数关系式求出被测量。(3)组合测量：将直接测量值或间接测量值与被测量值之间按已知关系组成一组方程（函数关系），通过解方程组得到被测值的方法。组合测量实质是间接测量的推广，其目的就是在不提高测量仪器的准确度的情况下，提高被测量值的准确度。3.1.2误差的分类根据测量误差的性质、特点及产生原因，误差可
6、分为系统误差、随机误差和疏失误差。(1)系统误差：指在相同条件下重复测量同一物理量时，其误差大小和符号保持不变，或按照一定规律出现。这种误差主要是由测量设备、环境条件和人的因素等造成。如仪表刻度的偏差，使用时零点不准，温度、湿度或电源电压等变化造成的误差。这类误差可以通过分析后将误差减少或消除。(2)随机误差：指在相同的条件下，多次测量同一量值时，绝对值和符号以不可预定的方式变化的误差。一般是不确定的、随机的，具有偶然性，这种误差不能用实验方法消除。(3)疏失误差：是一种人为的误差。主要由于测量者的测量方法错误，粗心等因素造成，这种误差可以避免或消除。3.1.3误差的表示测量误差一般可用绝对误
7、差、相对误差和引用误差来表示。绝对误差指测量结果与被测量的真值之差，即 （1）相对误差是绝对误差与被测量的真值的比值，即 （2）在实际测量中，如果绝对误差较小，则常用仪表的测量值代替真值进行估算，即 （3）引用误差是绝对误差与仪表的测量量限的比值，即 （4）由于仪表不同刻度点的绝对误差略有不同，一般取可能出现的最大绝对误差与仪表的测量量限的比值为仪表的最大引用误差，即 （5）3.2测量结果的处理测量结果通常用数字或曲线表示。测量结果的数字处理是有效数字问题。测量结果的曲线处理是曲线的修正问题。前者涉及测量值的读取、表示和数据运算，后者则是把各种随机因素引起的曲线波动修平，使其成为一条光滑的曲线
8、。3.2.1测量数据的处理组成数据的每个必要数字称为有效数字。有效数字的位数不仅表示了被测物理量的大小，而且还表示了测量精度。在测量中，常常需要从仪表的指针估计出最后一位数字，所以测量的数据总是近似值，它通常由准确数字和估计数字两部分组成。例如，由电压表测得电压为23.8V，这是个近似数，23是准确数字，尾数8是估计数字。即23.8为3位有效数字。有效数字的表示，应注意以下几点：(1)有效数字是从左边的第一个非零的数字开始，直到右边的最后一个数字为止的所有数字。如530V和0.530kV都是3位有效数字。(2)有效数字的位数与小数点无关。3.40A和3.4A有效数字的位数是不相同的。前者是三位
9、有效数字，后者是两位有效数字。(3)遇到大数字或小数字时，有效数字的记法如和分别表示3位有效数字和两位有效数字。例如，测得的频率为0.0146MHz，它是由1、4、6三个有效数字组成的频率值，而左边的两个零不是有效数字，它可以写成MHz，也可以写成14.6kHz，而不能写成146000Hz。测得电流为0.035A，应写成35mA，而不要写成A等。有效数字的运算，为保证运算结果的准确度，采用下列规则：（1）运算结果出现多余的有效数字时，按如下舍入原则处理：当多余的有效数不等于5时，按四舍五入处理；当多余的有效数等于5时，要看该数的前一位数是奇数还是偶数，奇数则入，偶数则舍。例如，把下列箭头左边的
10、数各删掉一位有效数字，按上述原则得右边的结果。4.1864.19 62.73462.730.8250.82 0.8150.82（2）当几个数相加或相减时，其得数在小数点以后的位数，应取与所有运算数中，小数点以后位数最少的那一个数的位数相同。例如： 10.8725+6.13+21.43238.4345 应取 38.43（3）当几个数相乘或相除时，其得数在小数点以后的位数，应取与所有运算数中，小数点以后位数最少的那一个数的位数相同。例如： 应取6.63.2.2 曲线的处理在分析多个物理量之间的关系时，用曲线表示比用数字、公式表示显得更形象和直观。因此，测量结果经常用曲线来表示。曲线的绘制是将测量的
11、离散数据绘制成连续光滑的曲线，并使其误差最小。其方法如下（1）平滑法修正曲线如图a 图1 直接连接测量点时曲线的波动情况（2）分组平均法修正曲线即将各数据点分成若干组，每组含24个数据点；然后分别取各组的几何重心，再将这些几何重心连接起来，构成曲线，如图b 图2 分组平均修正的曲线由于进行了数据平均，在一定程度上减小了偶然性误差，使曲线较为符合实际情况。二 实验报告的撰写1.实验报告格式1.实验题目该部分除题目外，必须有实验日期、班级、姓名、学号、组别、同组人姓名和指导教师姓名。2.实验目的实验目的是实验的宗旨，只有明确实验目的，才能做好实验。必须明确简明地写明本次实验通过何种方法训练那些技能
12、，达到怎样的要求和技术指标等。3.实验仪器必须写明实验所使用仪器和元件的名称、型号和规格。4.实验原理电路实验应有原理电路图，并加以简要的文字说明。尽量使用图表、公式来表达理论计算和数据。 5.实验内容第一实验内容：（1）标题（2）实验电路图及实验条件 画出实验电路图与测试电路图，标明元、器件和信号的参数，仪器仪表设备的名称等。（3）实验数据表及数据处理结果（4）实验曲线图和波形图（5）实验分析与结论对实验测试结果进行分析，并与理论计算结果进行对比，给出正确结论。如实验验证了哪些理论问题，或学到何种测量方法和实验技巧等。第二实验内容：（1）标题（2）实验电路图及实验条件（3）实验数据表及数据处
13、理结果（4）实验曲线图和波形图（5）实验分析与结论第三实验内容6.回答问题 回答指导书提出的问题或教师指定的问题。2.撰写实验报告的要求（1）坚持实事求是的科学态度。实验数据是实验分析研究的重要依据。因此，实验中取得的资料，如数据、图形等应真实地反映到实验报告中去，不允许随意更改、抄袭和主观臆断。如果因操作错误使数据违背规律，应当重做实验，重新取得数据。（2）要有符合要求的内容。实验报告应以实验目的和实验要求为中心内容。（3）要有不断积累，深入探索创新的精神。实验过程是培养实验技能、提高动手能力、增加实践经验的过程。学生应善于总结实验中的经验，整理记录在实验报告中。（4）实验报告形式应规范。要
14、求文字流畅，语言准确、书写整齐规范，数据完整，图形和表格规范，分析合理，结论有根据。绘制曲线必须使用坐标纸，绘制电路要用专用的电子CAD软件（如Protel DXP），绘制表格要用电脑或专用绘图工具。不允许在实验报告中出现草图。实验一 元件伏安特性的测定的三 实验指导书实验一 元件伏安特性的测定一、实验目的1、学会用万用表进行电阻、电流、电压的测量；2、学习和验证电阻的串并联电路；3、了解非线性元件的伏安特性；4、初步学习含有非线性元件的电流、电压的计算。二、实验仪器万用表（2只）、直流稳压电源（2台）、电阻若干，二极管1N4007一只。三、实验原理电压、电流是反映电路工作状态的两个最基本的参数。一个元件上的电压U和通过它的电流I之间的关系曲线（一般I作横轴，U作纵轴）称为这个元件的伏安特性曲线。对于线性电阻元件R，因为它符合欧姆定
