EWB仿真实验指导书

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1、EWB 电工电子仿真试验指导书电工电子技术试验指导书上试验一 基尔霍夫电压定律一、试验目的1、测量串联电阻电路的等效电阻并比较测量值和计算值。2、确定串联电阻电路中流过每个电阻的电流。3、确定串联电阻电路中每个电阻两端的电压。4、依据电路的电流和电压确定串联电阻电路的等效电阻。5、验证基尔霍夫电压定律。二、试验器材直流电压源1 个数字万用表1 个电压表3 个电流表3 个电阻3 个三、试验原理及试验电路123两个或两个以上的元件首尾依次连在一起称为串联，串联电路中流过每一个元件的电流相等。假设串联的元件是电阻，则总电阻等于各个电阻值和。因此，在图11 所示电阻串联电路中R=R +R +R。图 1

2、1 电阻串联电路串联电路的等效电阻确定以后，由欧姆定律，用串联电阻两端的电压U 除以等效电阻R，便可求出电流 I，即 I=U/R 。基尔霍夫电压定律指出，在电路中围绕任意闭合路径一周，全部电压降的代数和必需等于全部电压升的代数和。这就是说，在图 12 所示电路中，串联电阻两端电压降之和必需等于串联电路所加的电源电压之和。因此，由基尔霍夫电压定律有：10U =U +U +U式中，U=IR，U =IR，U =IR。1bcdefobc1de2fo3图 12 基尔霍夫电压定律试验电路四、试验步骤1、建立如图 11 所示的电阻串联试验电路。2、用鼠标左键单击仿真电源开关，激活试验电路，用数字万用表测量串

3、联电路的等效电阻 R，记录测量值，并与计算值比较。3、建立如图 12 所示的基尔霍夫电压定律试验电路。ab4、用鼠标左键单击仿真电源开关，激活试验电路，记录电流III、cdef及电压 UUU、。bedefo15、利用等效电阻R，计算电源电压U 和电流I 。16、用R27、用R38、用R两端的电压计算流过电阻R 两端的电压计算流过电阻R 两端的电压计算流过电阻R的电流I。R1R212的电流I。R3的电流I。ab39、利用电路电流I和电源电压U计算串联电路的等效电阻R 。1bcdefo10、计算电压U 、U 、U之和。五、思考题1、等效电阻R 的计算值和测量值比较状况如何？ab2、电源电流的计算值

4、I与电流测量值比较状况如何？ab3、将电流III、cdef相比较可得出什么结论？1bcdefo4、电源电压U 与 U +U +U有什么关系？这个结果能证明基尔霍夫电压定律吗？试验二 基尔霍夫电流定律一、试验目的1、测量并联电阻电路的等效电阻并比较测量值和计算值。2、确定并联电阻电路中流过每个电阻的电流。3、确定并联电阻电路中每个电阻两端的电压。4、由电路的电流和电压确定并联电阻电路的等效电阻。5、验证基尔霍夫电流定律。二、试验器材直流电压源1 个数字万用表1 个电压表3 个电流表4 个电阻3 个三、试验原理及试验电路两个或两个以上的元件首首相接和尾尾相接称为并联，并联电路每个元件两端的电压都一

5、样。假设并联元件是电阻，则并联电阻的等效电阻R 的倒数等于每个电阻的倒数之和。因此，在图 21 电阻并联电路中：图 21 电阻并联电路在图 22 所示的电路中，由欧姆定律，用并联电阻两端的电压U1除以流过并联电阻的总电流I ，便ab可求出等效电阻R，即R=U /I1 ab图 22 基尔霍夫电流定律试验电路基尔霍夫电流定律指出，在电路的任何一个节点上，流入节点的全部电流的代数和必需等于流出节点的全部电流的代数和。这就是说，在图 22 电路中，流入各个电阻支路的电流之和必需等于流出电阻并联电路的总电流。所以I =I +I+Iabbcbdbe式中，I =U /Rbc11四、试验步骤，I=U /R ,

6、I =U /R。bd12be131、建立图 21 电阻并联试验电路。2、以鼠标左键单击仿真电源开关，激活试验电路，用数字万用表测量 R 、R 和 R 并联电路的等效电阻123R 。3、用公式计算出这三个并联电阻的等效电阻R 。4、建立如图 22 所示的试验电路。5、以鼠标左键单击仿真电源开关，激活试验电路，记录电流I 、I 、I、I。abbcbdbe6、用步骤 3 计算的等效电阻R 及电源电压U ，计算电源电流I 。7、用R18、用R2两端的电压及R1两端的电压及R21的电阻值，计算流过R1的电阻值，计算流过R2ab的电流I 。bc的电流I。bd9、用R3两端的电压及R3的电阻值，计算流过R3

7、的电流I 。be10、用电路电流Iab及电压U，计算并联电路的等效电阻R。111、计算电流I 、I、Ibcbdbe之和。五、思考题电流 Iab与电流Ibc、I、Ibdbe之和有什么关系？应用这个结论能证明基尔霍夫电流定律的正确性吗？试验三 戴维南定理的争论一、试验目的1、求出一个网络的戴维南等效电路。2、求出一个网络的诺顿等效电路。3、验证戴维南定理和诺顿定理的正确性。二、试验器材直流电压源1 个电压表1 个电流表1 个电阻3 个三、试验原理及试验电路1、戴维南定理thoc任何一个具有固定电阻和电源的线性二端网络，都可以用一个串联电阻的等效电压源来代替。这个等效 电压源的电压可称为戴维南电压

8、U ，它等于原网络开路时的端电压 U，如图 31 所示为测量二端网络th开路端电压试验电路。串联电阻可称为戴维南电阻 R，它等于原网络两端的开路电压U除以短路电流I 。scoc所以U =UthocRUIthocsc短路电流I图 31 测试二端网络开路端电压sc可在原网络两端连接一个电流表来测量，如图 32 所示为测试二端网络短路电流试验电路。sc短路电流I也可在原网络的输出端连接一条短路线来计算。图 32 测试二端网络短路电流th确定戴维南电阻R的另一种方法是，将含源网络中全部的电压源用短路线代替，把全部的电流源断路，th这时输出端的等效电阻就是R。在试验室里对一个未知网络确定确定其戴维南电阻

9、R的最好方法是，在octh未知网络两端连接一个可变电阻，然后调整阻值至端电压等于开路电压U的一半，这时可变电阻的阻值就等于戴维南电阻th。四、试验步骤1、建立如图 31 所示测量二端口网络开路端电压试验电路。oc2、用鼠标左键单击仿真电源开关，激活该电路，测量a、o 两端开路电压U。oc3、依据图 31 所示的电路元件值，计算a、o 两端的电压U。4、建立如图 32 所示的测量二端网络短路电流试验电路。sc5、用鼠标左键单击仿真电源开关，激活该电路，测量a、o 两端的短路电流I。sc和6、依据图 32 所示的电路元件值，计算短路电流I。oc7、依据UI的测量值，计算戴维南电压U和戴维南电阻R。

10、scthth8、依据步骤 7 的计算值，画出戴维南等效电路。1th9、在图32 所示的电路中，断开电流表，以一条短路线代替电压源V ，用这个电路计算原网络的戴维南电阻R。五、思考题将上述所测得数据与计算出的相应数据比较，状况如何？找出误差所在。试验四 RLC 电路的过渡过程 选做一、试验目的1、 观看R、L、C 串联电路的过渡过程。2、 确定RLC 串联电路的阻尼因子和谐振频率。3、 确定R 的阻值转变时对RLC 串联电路阻尼因子的影响。4、 确定C 的容量转变时对欠阻尼RLC 电路振荡频率的影响。二、试验器材示波器1 台信号发生器1 台10mH 电感1 个0.01 F、0.1 F 电容各 1

11、 个200 、400 、1K 电阻各 1 个三、试验原理及试验电路如图 61 所示为RLC 串联试验电路，其阻尼因子可用下式计算： =0LC 串联电路的谐振频率 0 计算式为： =当阻尼因子 等于谐振频率 0 时，RLC 串联电路称为临界阻尼。即：R=2。当阻尼因子 大于谐振频率 0 时，RLC 串联电路称为过阻尼。即：R2。当阻尼因子 小于谐振频率 0 时，RLC 串联电路称为欠阻尼。即：R2。通过试验观测欠阻尼 RLC 电路的电流经过多长时间衰减为零，可近似测定阻尼因子 。电流衰减为零的时间大约等于 5 倍的时间常数。一倍的时间常数可由下式求出： =1/欠阻尼RLC 电路的振荡频率 可用下

12、式计算： =图 61RLC 串联试验电路图 62 RLC 串联电路欠阻尼波形如图 62 所示为欠阻尼状况下RLC 串联电路的振荡波形。四、试验步骤1、 建立如图 61 所示的试验电路，信号发生器按图设置。2、 单击仿真电源开关，激活电路进展动态分析。观看记录示波器显示的输入输出波形，在UT 坐标上作出电阻电压U 随时间变化的曲线，标出峰值电压。3、 依据试验电路所给的RLC 元件值，计算阻尼因子 。4、 依据试验电路所给的RLC 元件值，计算谐振频率 0 。5、 将试验电路中的R 值改为 400 ，再次单击仿真电源开关，激活电路进展动态分析。在UT 坐标上作出电阻电压随时间变化的曲线图，留意在

13、图中说明电流衰减为0 所需要的时间。6、 依据R 的阻值，计算阻尼因子 。7、 依据R 的阻值，计算电流衰减为 0 所需要的时间。8、 将试验电路中的R 值改为 200 ，再次单击仿真电源开关，激活电路进展动态分析。在UT 坐标上作出电阻电压U 随时间变化的曲线图，留意在图中说明电流衰减为0 所需要的时间。9、 依据R 的阻值，计算阻尼因子 。10、据R 的阻值，计算电流衰减为 0 所需要的时间。11、依据计算的阻尼因子 和谐振频率 0，计算欠阻尼RLC 电流曲线的振荡频率 。12、将试验电路中的 C 值改为 0.01 F，再次单击仿真电源开关，激活电路进展动态分析。在UT 坐标上作出电阻电压U 随时间变化曲线图。13、依据C 的值，计算谐振频率 0 。14、依据计算的阻尼因子 和谐振频率 0 计算欠阻尼RLC 电流曲线图的振荡频率 0 。五、思考题1、 依据上述步骤计算各种状况下的 和谐振频率 0，推断RLC 串联电路的阻尼状态。2、 R 和C 数值的变化对RLC 串联电路的电流曲线图有什么影响。试验五 RLC 串联谐振