实验一认识实验 基本电路理论实验课与基本电路理论课均为列入教学计划规定的必修 课,它是培养电工、电子等工程技术人员实验基本技能的重要一环。电路实 验的内容涉及到电路的基本理论与电路实践中的常见现象,通过实验能将理 论与实践相结合,巩固所学知识:通过实验能培养有关电路连接、电工测量 及故障排除等实验技巧:通过实验技能学到常用电工仪器仪表的基本使用方 法、颗定参数及基本维护和使用注意事项:通过实哈技能学习数据的采集与 处理、各种现象的观察与分析。以上这些正是培养电气工程技术人员必要的 基本训练。随着计算机应用的广泛普及,电路的计算机辅助分析已成为电路 理论的重要组成部分,为了达到大学阶段上机不断线的目的,在实验课中还 有计算机辅助分析电路的实践,这对现代大学生来说也是一项基本功的训 练 总之,本实验课的主要作用就是对学生进行基本技能的训练,提高学生 基本理论分析问题与解决问题的能力:同时在实验过程中培养学生严肃认真 的科学态度和细致踏实的实验作风,为今后的专业实验、生产实践与科学研 究打下坚实的基础 实验课的基本要求 1.实验仪器与仪表 正确使用电压表、电流表和万用表,会使用常用的一些电子仪器、仪表 及电子设备,如普通示波器,直流稳压电源、晶体管毫伏表。 2.测试方法 电压、电流的测量,信号波形的观察方法、电阻器、电感器参数和电压 电流特性的测量及功率的测量(初步)。 3.实验操作 能正确布局和连接实验电路,认真观察实验现象和正确读取数据,并有 初步分析判断能力:能初步分析和排除实验故障,要求实事求是的科学态度。 4.实验报告 能写出合乎规格的实验报告,正确绘制实验曲线,作出初步分析、解释 5.上机实践 能根据电路分析的算法及框图,编制简单程序,并掌握调试程序的方法 (以上的一至四点要求摘自国家教委电功指导委员会所编的《电路课程教学 基本要求》中的实验教学部分) 二、实验课的进行 1.课前预习 实验效果的好坏与实验的预习密切相关。学生应事先认真阅读实验指导 书,经过思考后编写出预习报告(也是正式报告的一部分),做到对每个实 验心中有数。只有心中有数,才能做到有条不紊,主动地去观察实验现象
1 实验一 认识实验 基本电路理论实验课与基本电路理论课均为列入教学计划规定的必修 课,它是培养电工、电子等工程技术人员实验基本技能的重要一环。电路实 验的内容涉及到电路的基本理论与电路实践中的常见现象,通过实验能将理 论与实践相结合,巩固所学知识;通过实验能培养有关电路连接、电工测量 及故障排除等实验技巧;通过实验技能学到常用电工仪器仪表的基本使用方 法、额定参数及基本维护和使用注意事项;通过实验技能学习数据的采集与 处理、各种现象的观察与分析。以上这些正是培养电气工程技术人员必要的 基本训练。随着计算机应用的广泛普及,电路的计算机辅助分析已成为电路 理论的重要组成部分,为了达到大学阶段上机不断线的目的,在实验课中还 有计算机辅助分析电路的实践,这对现代大学生来说也是一项基本功的训 练。 总之,本实验课的主要作用就是对学生进行基本技能的训练,提高学生 基本理论分析问题与解决问题的能力;同时在实验过程中培养学生严肃认真 的科学态度和细致踏实的实验作风,为今后的专业实验、生产实践与科学研 究打下坚实的基础。 一、 实验课的基本要求 1.实验仪器与仪表 正确使用电压表、电流表和万用表,会使用常用的一些电子仪器、仪表 及电子设备,如普通示波器,直流稳压电源、晶体管毫伏表。 2.测试方法 电压、电流的测量,信号波形的观察方法、电阻器、电感器参数和电压、 电流特性的测量及功率的测量(初步)。 3.实验操作 能正确布局和连接实验电路,认真观察实验现象和正确读取数据,并有 初步分析判断能力;能初步分析和排除实验故障,要求实事求是的科学态度。 4.实验报告 能写出合乎规格的实验报告,正确绘制实验曲线,作出初步分析、解释。 5.上机实践 能根据电路分析的算法及框图,编制简单程序,并掌握调试程序的方法。 (以上的一至四点要求摘自国家教委电功指导委员会所编的《电路课程教学 基本要求》中的实验教学部分) 二、实验课的进行 1.课前预习 实验效果的好坏与实验的预习密切相关。学生应事先认真阅读实验指导 书,经过思考后编写出预习报告(也是正式报告的一部分),做到对每个实 验心中有数。只有心中有数,才能做到有条不紊,主动地去观察实验现象
发现并分析问题,取得最佳实验效果。心中无数,必然手忙脚乱,完不成实 验任务,达不到实验的目的与要求,甚至发生事故。 预习的重点是:(1)明确实验目的、任务与要求,估算实验结果。(2) 复习有关理论,弄懂实验原理、方法,熟悉实验电路。(3)了解所需的实验 元件、仪器设备及其使用方法介绍。 2.熟悉设备和接线 在接线之前应了解使用的仪器、设备的接线端、刻度、各旋纽的位置及 作用、电源开关位置,确定所用仪表的量程及极性等。 应根据实验线路合理布置仪表及实验器材,以便接线、查对,便于操作 及读数。对初学者来说,首先应按照电路图一一对应进行布局与接线。较复 杂的电路应先串联后并联,同时考虑路元件、仪器仪表的同名端、极性和公 共参考点等与电路设定的方位一致,最后连接电源端。 接线时应避免在同一端子上连接三根以上的连线(应分散接),减少因 牵连动(碰)一线而引起的端子松动,接触不良或导线脱落。电表的端子原 则上只接一根线。改接线路时,应力求改动量最小,避免拆光重接。 3.通电操作及读数 线路接好后,经自查无误,并请指导老师复查后方可接通电源。通电操 作时必须集中注意力观察电路的变化,如有异常,如声响、冒烟、发臭等现 象,应立即断开电源,检查原因。接通电源后应将设备大致操作一遍,观察 一下实验现象,判断结果是否合理。若不合理,则线路有误,立即切断电源 重新检查线路并修正:若结果合理,则可正式规操作。读数时要姿势正确、思 想集中,防止误差。数据要记录在事先准备好的表格中,凌乱和无序的记录 常常是造成错误和失败的原因。为了获得正确的数据,有时需要重复实验并 重新读取数据。要养成科学的态度,尊重原始数据,在做实验报告时若发现 原始数据不合理,不得任意涂改,应当分析问题所在。当需要把数据绘成曲 线时,读数的多少和分布情况,应以足够描绘一条光滑而完整的曲线为原则。 读数的分布可随曲线的曲率而异,曲率较大处可多读几点。 4.实验结束 完成全部内容后,不要急于拆除线路,应先检查实验数据有无遗漏或不 合理的情况,经指导老师同意方可拆除线路,整理桌面,摆放好各种实验器 材、用具,方可离开实验室。 5.安全操作问题 实验中应随时注意安全,包括人身与设备的安全。除上面已提到的一些 注意事项外,环需特别注意以下几点: (1)进行正常实验时,不可用手触及带电部分,改接成拆除电路时必须先切 断由酒 (2)使用仪器仪表设备,必须了解其性能和使用方法。切勿违反操作规程拨 乱旋钮,尤其注意不得超过仪表的量程和设备的额定值
2 发现并分析问题,取得最佳实验效果。心中无数,必然手忙脚乱,完不成实 验任务,达不到实验的目的与要求,甚至发生事故。 预习的重点是:(1)明确实验目的、任务与要求,估算实验结果。(2) 复习有关理论,弄懂实验原理、方法,熟悉实验电路。(3)了解所需的实验 元件、仪器设备及其使用方法介绍。 2.熟悉设备和接线 在接线之前应了解使用的仪器、设备的接线端、刻度、各旋钮的位置及 作用、电源开关位置,确定所用仪表的量程及极性等。 应根据实验线路合理布置仪表及实验器材,以便接线、查对,便于操作 及读数。对初学者来说,首先应按照电路图一一对应进行布局与接线。较复 杂的电路应先串联后并联,同时考虑路元件、仪器仪表的同名端、极性和公 共参考点等与电路设定的方位一致,最后连接电源端。 接线时应避免在同一端子上连接三根以上的连线(应分散接),减少因 牵连动(碰)一线而引起的端子松动,接触不良或导线脱落。电表的端子原 则上只接一根线。改接线路时,应力求改动量最小,避免拆光重接。 3.通电操作及读数 线路接好后,经自查无误,并请指导老师复查后方可接通电源。通电操 作时必须集中注意力观察电路的变化,如有异常,如声响、冒烟、发臭等现 象,应立即断开电源,检查原因。接通电源后应将设备大致操作一遍,观察 一下实验现象,判断结果是否合理。若不合理,则线路有误,立即切断电源 重新检查线路并修正;若结果合理,则可正式操作。读数时要姿势正确、思 想集中,防止误差。数据要记录在事先准备好的表格中,凌乱和无序的记录 常常是造成错误和失败的原因。为了获得正确的数据,有时需要重复实验并 重新读取数据。要养成科学的态度,尊重原始数据,在做实验报告时若发现 原始数据不合理,不得任意涂改,应当分析问题所在。当需要把数据绘成曲 线时,读数的多少和分布情况,应以足够描绘一条光滑而完整的曲线为原则。 读数的分布可随曲线的曲率而异,曲率较大处可多读几点。 4.实验结束 完成全部内容后,不要急于拆除线路,应先检查实验数据有无遗漏或不 合理的情况,经指导老师同意方可拆除线路,整理桌面,摆放好各种实验器 材、用具,方可离开实验室。 5.安全操作问题 实验中应随时注意安全,包括人身与设备的安全。除上面已提到的一些 注意事项外,还需特别注意以下几点: (1)进行正常实验时,不可用手触及带电部分,改接成拆除电路时必须先切 断电源。 (2)使用仪器仪表设备,必须了解其性能和使用方法。切勿违反操作规程拨 乱旋钮,尤其注意不得超过仪表的量程和设备的额定值
(③)如果实验中用到调压器、电位器以及可变电阻器等设备时,在电源接通 前,应将其调节位置放在使电路电流为最小的地方,然后接通电源,再逐步 调节电压、电流,使其缓慢上升,一旦发现异常,应立即切断电源。 三、实验故意的分析和处理 1.故障的类型与原因 实验课中出现各种故障是难免的。学生通过对电路简单故障的分析、具 体诊断和排除,逐步提高分析问题和解决问题的能力。在电路实验中,常见 的故意多属开路、短路或介于两者之间三种类型。不论何类故意,如不及写 发现并排除,都会影响实验进行或造成损失。 故障原因大致有以下几种:实验线路连接有错误或实验者对实验供电系 统设施不熟悉:元器件、仪器仪表、实验装置等使用条件不符或初始状态值 给定不当:电源、实验电路、测试仪器仪表之间公共参考点连接错误或参考 结点位置选择不当:接触不良或连接导线损坏布局不合理,电路内部产生 干扰。 2.故障检测 故障检测的方法很多,一般是根据故障类型确定部位,缩小范围,再在 范围内逐点检查,最后找出故障点并予以排除 (1)检测方法 简单的检测方法就是用万用表(电压档或电阻档)在通电或断电状态下 去检查电路故障。 ①通电检测法:用万用表电压档(或电压表)在接通电源情况下进行故障检 测,根据实验原理,电路中某两点应该有电压而万用表测不出电压:或某两 点不应该有电压而万用表测出了电压,那么故障必在此两点之间。 ②断电检查法:用万用表电阻档在断开电源的情况下进行故障检测。根据实 验原理,电路中的某两点应该导通(或电阻极小),万用表测出开路(或电 阻很大):或两点间应该开路(或电阻很大),但测得的结果为短路(或电阻 很小),则故障在此两点。 有时电路中有多种或多个故障并且相互掩盖或影响,只要耐心细致去分 析查找,是能够检测出米的。在选择检测方法时,要针对故障类型和电路结 构情况选用。如短路故障或电路工作电压较高(200V以上),不宜用通电法 (电阻档)检测。因为这两种情况存在时,有损坏仪表、元件和触电的可能 (2)检测顺序 一般情况下,按故障部位直接检测,当故障原因和部位不易确定时,按 下列顺序进行: ①检查电路接线有无错误 ②检查电源供电系统,从电源进线、熔断器、闸刀开关至电路输入端子,依 次检查各部分有无电压,是否符合标准。 ③主、副电路中元件、仪器仪表、开关连接导线是否完好和接触良好。 3
3 (3)如果实验中用到调压器、电位器以及可变电阻器等设备时,在电源接通 前,应将其调节位置放在使电路电流为最小的地方,然后接通电源,再逐步 调节电压、电流,使其缓慢上升,一旦发现异常,应立即切断电源。 三、实验故障的分析和处理 1.故障的类型与原因 实验课中出现各种故障是难免的。学生通过对电路简单故障的分析、具 体诊断和排除,逐步提高分析问题和解决问题的能力。在电路实验中,常见 的故障多属开路、短路或介于两者之间三种类型。不论何类故障,如不及早 发现并排除,都会影响实验进行或造成损失。 故障原因大致有以下几种:实验线路连接有错误或实验者对实验供电系 统设施不熟悉;元器件、仪器仪表、实验装置等使用条件不符或初始状态值 给定不当;电源、实验电路、测试仪器仪表之间公共参考点连接错误或参考 结点位置选择不当;接触不良或连接导线损坏;布局不合理,电路内部产生 干扰。 2.故障检测 故障检测的方法很多,一般是根据故障类型确定部位,缩小范围,再在 范围内逐点检查,最后找出故障点并予以排除。 (1)检测方法 简单的检测方法就是用万用表(电压档或电阻档)在通电或断电状态下 去检查电路故障。 ①通电检测法:用万用表电压档(或电压表)在接通电源情况下进行故障检 测,根据实验原理,电路中某两点应该有电压而万用表测不出电压;或某两 点不应该有电压而万用表测出了电压,那么故障必在此两点之间。 ②断电检查法:用万用表电阻档在断开电源的情况下进行故障检测。根据实 验原理,电路中的某两点应该导通(或电阻极小),万用表测出开路(或电 阻很大);或两点间应该开路(或电阻很大),但测得的结果为短路(或电阻 很小),则故障在此两点。 有时电路中有多种或多个故障并且相互掩盖或影响,只要耐心细致去分 析查找,是能够检测出来的。在选择检测方法时,要针对故障类型和电路结 构情况选用。如短路故障或电路工作电压较高(200V 以上),不宜用通电法 (电阻档)检测。因为这两种情况存在时,有损坏仪表、元件和触电的可能。 (2)检测顺序 一般情况下,按故障部位直接检测,当故障原因和部位不易确定时,按 下列顺序进行: ①检查电路接线有无错误。 ②检查电源供电系统,从电源进线、熔断器、闸刀开关至电路输入端子,依 次检查各部分有无电压,是否符合标准。 ③主、副电路中元件、仪器仪表、开关连接导线是否完好和接触良好
④检测仪器部分,供电系统、输入、输出调节,显示及探头、接地点等。 四、数据整理与实验报告 1,数据整理与曲线绘制 整理实验结果是实验的重要环节,通过整理及编写报告可以系统地理解 实验教学中所获得的知识,建立清晰的概念。实验结果有数据、波形曲线、 现象等。整理数据一般是进行计算、描绘曲线、分析波形及现象,找出其中 典型的、能说明问题的特征,并找到条件(参数)与结果之间的联系,从而 说明电路的性质。整理数据时必须注意到误差的判别。 实验曲线是以图形更直观地表达实验结果的语言。作好实验曲线的基本 要求是: (1)图纸选取择要恰当。本实验课主要采用毫米方格纸,频率特性曲线用单 位对数坐标绘制效果更好。除特殊要求外,一般按正方形式1:1.5矩形图 面来选定单位比例尺。比例尺以处理后的实验数据为根据作合理选择。 (2)坐标的分度要合理。坐标上以X轴代表自变数,Y轴代表应变数,坐标 的分度就是坐标轴上每一格代表值的大小。分度的选择应使图纸上任一点的 坐标容易读数。为了便于阅读,应将坐标轴的分度值标记出来,每个坐标必 须注明名称和单位。 (3)曲线绘制要细心。 一般情况下把实验数据在坐标纸上用“0”、“*”或“△” 等符号标出即可。按照所描的点作曲线应使用曲线板、曲线尺等作仪器。描 出曲线应光滑匀整,不必强使曲线通过所有的点,但应与所有的点相接近, 同时使未被曲线经过的点大致均匀地分布在曲线的两侧。 (4)加上必要的注释说明。在每一图形下面应将曲线代表的意义清楚明确地 写出,使阅读者一目了然。 2实哈报告的要求和内容 实验报告是学生进行实验的全过程的总结。它既是完成教学的凭证,也 是今后编写其他工程(实验)报告的参考资料。因此,要求文字简洁、工整, 曲线图表清晰,实验结论要有科学根据和分析。 实验报告应包括以下内容: (1)实验目的。 (2)实哈由路图必须完整,目需标明名部分元件的实际值,而不是标准值】 (3)用实际电路图和测量方式数据的顺序来表示实验步聚。明确实验任务」 (4)验证式必须代入实际测量值进行分析。 (5)数据处理和误差分析, (6)哈证式(由实际的数据得出),哈证式必须代入实验测量值 (7)实验仪器与设备。记录实验中使用的仪器的名称、型号、规格和数量。 (8)回答思考题
4 ④检测仪器部分,供电系统、输入、输出调节,显示及探头、接地点等。 四、数据整理与实验报告 1.数据整理与曲线绘制 整理实验结果是实验的重要环节,通过整理及编写报告可以系统地理解 实验教学中所获得的知识,建立清晰的概念。实验结果有数据、波形曲线、 现象等。整理数据一般是进行计算、描绘曲线、分析波形及现象,找出其中 典型的、能说明问题的特征,并找到条件(参数)与结果之间的联系,从而 说明电路的性质。整理数据时必须注意到误差的判别。 实验曲线是以图形更直观地表达实验结果的语言。作好实验曲线的基本 要求是: (1)图纸选取择要恰当。本实验课主要采用毫米方格纸,频率特性曲线用单 位对数坐标绘制效果更好。除特殊要求外,一般按正方形式 1:1.5 矩形图 面来选定单位比例尺。比例尺以处理后的实验数据为根据作合理选择。 (2)坐标的分度要合理。坐标上以 X 轴代表自变数,Y 轴代表应变数,坐标 的分度就是坐标轴上每一格代表值的大小。分度的选择应使图纸上任一点的 坐标容易读数。为了便于阅读,应将坐标轴的分度值标记出来,每个坐标必 须注明名称和单位。 (3)曲线绘制要细心。一般情况下把实验数据在坐标纸上用“O”、“*”或“△” 等符号标出即可。按照所描的点作曲线应使用曲线板、曲线尺等作仪器。描 出曲线应光滑匀整,不必强使曲线通过所有的点,但应与所有的点相接近, 同时使未被曲线经过的点大致均匀地分布在曲线的两侧。 (4)加上必要的注释说明。在每一图形下面应将曲线代表的意义清楚明确地 写出,使阅读者一目了然。 2.实验报告的要求和内容 实验报告是学生进行实验的全过程的总结。它既是完成教学的凭证,也 是今后编写其他工程(实验)报告的参考资料。因此,要求文字简洁、工整, 曲线图表清晰,实验结论要有科学根据和分析。 实验报告应包括以下内容: (1)实验目的。 (2)实验电路图必须完整,且需标明各部分元件的实际值,而不是标准值。 (3)用实际电路图和测量方式数据的顺序来表示实验步骤。明确实验任务。 (4)验证式必须代入实际测量值进行分析。 (5)数据处理和误差分析, (6)验证式(由实际的数据得出),验证式必须代入实验测量值。 (7)实验仪器与设备。记录实验中使用的仪器的名称、型号、规格和数量。 (8)回答思考题
实验二基尔霍夫定律和叠加定理 一、实验目的 1.验证基尔霍夫定律和叠加定理的正确性,加深对基尔霍夫和叠加定理的理 2.学会用电流插头、插座测量各支路电流。 二、实验原理 1,基尔霍夫定律是电路的基本定律。测量某电路的各支路电流及每个元件两 端的电压,应能分别满足基尔霍夫电流定律(KCL)和电压定律(KVL)。 即对电路中的任一个节点而言,应有1=0:对任何一个闭合回路而言,应 有U=0。 2.在线性网络中,多个激励同时作用时的总响应等于每个激励单独作用时引 起的响应之和。所谓某一激励单独作用,就是除了该激励外,其余激励为零 值。为零值的激励若是电压源,则相应的电压源处用短路替代,若为电流源, 则在相应的电流源处用开路替代,而它们的内阻或内电导必须保留在原电路 中。 3.线性电路的齐次性是指当激励信号(某独立源的值)增加或减小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 或减小K倍 运用上述定律时必须注意各支路或闭合回路中电流的正方向,此方向可 预先任意设定。 三、实验仪器及设备 序号 名称 型号与规格数量备注 1 直流稳压电源 +6,+12 直流数字电压表 1 3直流数字毫安表 1 四、实验内容与步骤 实验线路如图2一1所示,用KHDL一1型电路原理实验箱验证“基尔 霍夫定律/叠加原理” (一)基尔霍夫定律 1,实验前先任意设定三条支路和三个闭合回路的电流正方向(参考方向) 图2一1中的I1、I2、13的方向已设定。 2.同时将两路直流稳压源接入电路,令U1=6V,U2=12V 3.熟悉电流表的结构,将电流表插头的两端接至数字毫安表的“十、一”两 端。 4.将电流表分别接入三条支路的三个电流测量端,读出并记录电流值
5 实验二 基尔霍夫定律和叠加定理 一、实验目的 1.验证基尔霍夫定律和叠加定理的正确性,加深对基尔霍夫和叠加定理的理 解。 2.学会用电流插头、插座测量各支路电流。 二、实验原理 1.基尔霍夫定律是电路的基本定律。测量某电路的各支路电流及每个元件两 端的电压,应能分别满足基尔霍夫电流定律(KCL)和电压定律(KVL)。 即对电路中的任一个节点而言,应有ΣI=0;对任何一个闭合回路而言,应 有ΣU=0。 2.在线性网络中,多个激励同时作用时的总响应等于每个激励单独作用时引 起的响应之和。所谓某一激励单独作用,就是除了该激励外,其余激励为零 值。为零值的激励若是电压源,则相应的电压源处用短路替代,若为电流源, 则在相应的电流源处用开路替代,而它们的内阻或内电导必须保留在原电路 中。 3.线性电路的齐次性是指当激励信号(某独立源的值)增加或减小 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 或减小 K 倍。 运用上述定律时必须注意各支路或闭合回路中电流的正方向,此方向可 预先任意设定。 三、实验仪器及设备 序号 名 称 型号与规格 数 量 备 注 1 直流稳压电源 +6 , +12 1 2 直流数字电压表 1 3 直流数字毫安表 1 四、实验内容与步骤 实验线路如图 2—1 所示,用 KHDL—1 型电路原理实验箱验证“基尔 霍夫定律/叠加原理”。 (一)基尔霍夫定律 1.实验前先任意设定三条支路和三个闭合回路的电流正方向(参考方向)。 图 2—1 中的 I1、I2、I3 的方向已设定。 2.同时将两路直流稳压源接入电路,令 U1=6V,U2=12V 3.熟悉电流表的结构,将电流表插头的两端接至数字毫安表的“+、-”两 端。 4.将电流表分别接入三条支路的三个电流测量端,读出并记录电流值
5109 U1( K 510Q 图2-1验证“基尔霍夫定律/叠加原理”电路 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,记录表中。 I 12 3 UI U2 UFA UAB UAD UCD UDE 测量 (mA) (mA) (mA) (V) (V) 计算值 测量值 相对 误差 (一)香加原理: 实验线路如图2一1,参考方向在图中已设定。 1.将两路稳压源的输出分别调节为12V和6V,接入U1和U2处。 2.令U1电源单独作用(将开关K1投向U1侧,开关K2投向短路侧)。用 直流数字电压表和毫安表(接电流插头)测量各支路电流及各电阻元件两端 的电压,数据记入表中。 3.令U2电源单独作用(将开关K1投向短路侧,开关K2投向U2侧),重 复实验步骤2的测量和记录,数据记入表中。 4.令U1和U2共同作用(开关K1和K2分别投向U1和U2侧),重复上 述的测量和记录,数据记入表中。 5.将U2的数值调至+12V,重复上述第3项的测量并记录,数据记入表中。 6
6 图 2-1 验证“基尔霍夫定律/叠加原理”电路 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,记录表中。 测量 I1 (mA) I2 (mA) I3 (mA) U1 (V) U2 (V) UFA (V) UAB (V) UAD (V) UCD (V) UDE (V) 计算值 测量值 相对 误差 (二)叠加原理; 实验线路如图 2—1,参考方向在图中已设定。 1.将两路稳压源的输出分别调节为 12V 和 6V,接入 U1 和 U2 处。 2.令 U1 电源单独作用(将开关 K1 投向 U1 侧,开关 K2 投向短路侧)。用 直流数字电压表和毫安表(接电流插头)测量各支路电流及各电阻元件两端 的电压,数据记入表中。 3.令 U2 电源单独作用(将开关 K1 投向短路侧,开关 K2 投向 U2 侧),重 复实验步骤 2 的测量和记录,数据记入表中。 4.令 U1 和 U2 共同作用(开关 K1 和 K2 分别投向 U1 和 U2 侧), 重复上 述的测量和记录,数据记入表中。 5.将 U2 的数值调至+12V,重复上述第 3 项的测量并记录,数据记入表中。 F 1 2
测量 项目 U2 3 UAB UCD UAD UDE UFA 实验 (V) (mA) (mA) (mA】 (V) (V) (V) (V) (V) 单独 作用 独 作 U1、 U2 共同 作用 2U2 单独 作用 五、实验注意事项 1.同实验五的注意1,但需用到电流插座。 2所有需要测量的电压值,均以电压表测量的读数为准。 U1、U2也需测 量,不应取电源本身的显示值。 3.防止稳压电源两个输出端碰线短路 4.用指针式电压表或电流表测量电压或电流时,如果仪表指针反偏,则必 须调换仪表极性,重新测量。此时指针正偏,可读得电压或电流值。若用数 显电压表或电流表测量,则可直接读出电压或电流值。但应注意:所读得的 电压或电流值的正、负号应根据设定的电流参考方向来判断 六、预习思考题 1.根据图2一1的电路参数,计算出待测的电流1、2、3和各电阻上的电 压值,记入表中,以便实验测量时,可正确地选定毫安表和电压表的量程。 2.实验中,若用指针式万用表直流毫安档测各支路电流,在什么情况下可能 出现指针反偏,应如何处理?在记录数据时应注意什么?若用直流数字毫安 表进行测量时,则会有什么显示呢? 七、实验报告 L.根据实验数据,选定节点A,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.将支路和闭合回路的电流方向重新设定,重复1、2两项验证。 4.误差原因分析。心得体会及其他。 7
7 测 量 项 目 实 验 内容 U1 (V) U2 (V) I1 (mA) I2 (mA) I3 (mA) UAB (V) UCD (V) UAD (V) UDE (V) UFA (V) U1 单 独 作用 U2 单 独 作用 U1、 U2 共 同 作用 2U2 单 独 作用 五、实验注意事项 1.同实验五的注意 1,但需用到电流插座。 2.所有需要测量的电压值,均以电压表测量的读数为准。 U1、U2 也需测 量,不应取电源本身的显示值。 3.防止稳压电源两个输出端碰线短路。 4.用指针式电压表或电流表测量电压或电流时, 如果仪表指针反偏,则必 须调换仪表极性,重新测量。此时指针正偏,可读得电压或电流值。若用数 显电压表或电流表测量,则可直接读出电压或电流值。但应注意:所读得的 电压或电流值的正、负号应根据设定的电流参考方向来判断。 六、预习思考题 1.根据图 2—1 的电路参数,计算出待测的电流 I1、I2、I3 和各电阻上的电 压值,记入表中,以便实验测量时,可正确地选定毫安表和电压表的量程。 2.实验中,若用指针式万用表直流毫安档测各支路电流,在什么情况下可能 出现指针反偏,应如何处理?在记录数据时应注意什么?若用直流数字毫安 表进行测量时,则会有什么显示呢? 七、实验报告 1.根据实验数据,选定节点 A,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.将支路和闭合回路的电流方向重新设定,重复 1、2 两项验证。 4.误差原因分析。心得体会及其他
实验三 等效电源定理 一、实验目的 1.掌握电源外特性的测试方法。 2.验证电压源与电流源等效变换的条件。 3.验证载维南定理和诺顿定理的正确性,加深对该定理的理解。 4.掌握测量有源二端网络等效参数的一般方法。 二、实验原理 1.一个直流稳压电源在一定的电流范围内,具有很小的内阻。故在实用中, 常将它视为一个理想的电压源,即其输出电压不随负载电流而变。其外特性 曲线,即其伏安特性曲线U=)是一条平行于I轴的直线 一个实用中的 恒流源在一定的电压范围内,可视为一个理想的电流源。 2.一个实际的电压源(或电流源),其端电压(或输出电流)不可能不随负 载而变,因它具有一定的内阻值。故在实验中,用一个小阻值的电阻(或大 电阻)与稳压源(或恒流源)相串联(或并联)来摸拟一个实际的电压源(或 电流源)。 3.一个实际的电源,就其外部特性而言,既可以看成是一个电压源,又可以 看成是一个电流源。若视为电压源,则可用一个理想的电压源Us与一个电 阻R0相串联的组合米表示:若视为电流源,则可用一个理想电流源s与 电导。相并联的组合来表示。如果这两种电源能向同样大小的负载供出同 样大小的电流和端电压,则称这两个电源是等效的, 即具有相同的外特性 一个电压源与一个电流源等效变换的条件为: 1=U,/R。,g。=1R。 或=R,R。=/g。如图3-1所示 Is=Us/Ro Bo=1/Ro Us=Is-Ro Ro=1/go 图3-1电压源与电流源的等效变换 4.任何一个线性含源网络,如果仅研究其中一条支路的电压和电流,则可将 电路的其余部分看作是一个有源二端网络(或称为含源一端口网络)。 戴维南定理指出:任何一个线性有源网络,总可以用一个电压源与一个 电阻的串联来等效代替,此电压源的电动势Us等于这个有源二端网络的开 路电压U,其等效内阻R等于该网络中所有独立源均置零(理想电压源
8 实验三 等效电源定理 一、实验目的 1.掌握电源外特性的测试方法。 2.验证电压源与电流源等效变换的条件。 3.验证戴维南定理和诺顿定理的正确性,加深对该定理的理解。 4.掌握测量有源二端网络等效参数的一般方法。 二、实验原理 1.一个直流稳压电源在一定的电流范围内,具有很小的内阻。故在实用中, 常将它视为一个理想的电压源,即其输出电压不随负载电流而变。其外特性 曲线,即其伏安特性曲线 U=f(I)是一条平行于 I 轴的直线。一个实用中的 恒流源在一定的电压范围内,可视为一个理想的电流源。 2.一个实际的电压源(或电流源), 其端电压(或输出电流)不可能不随负 载而变,因它具有一定的内阻值。故在实验中,用一个小阻值的电阻(或大 电阻)与稳压源(或恒流源)相串联(或并联)来摸拟一个实际的电压源(或 电流源)。 3.一个实际的电源,就其外部特性而言,既可以看成是一个电压源,又可以 看成是一个电流源。若视为电压源,则可用一个理想的电压源 Us 与一个电 阻 Ro 相串联的组合来表示;若视为电流源,则可用一个理想电流源 Is 与一 电导 go 相并联的组合来表示。如果这两种电源能向同样大小的负载供出同 样大小的电流和端电压,则称这两个电源是等效的,即具有相同的外特性。 一个电压源与一个电流源等效变换的条件为: Is=Us/Ro,go=1/Ro 或 Us=IsRo,Ro= 1/ go 。 如图 3—1 所示。 图 3-1 电压源与电流源的等效变换 4.任何一个线性含源网络,如果仅研究其中一条支路的电压和电流,则可将 电路的其余部分看作是一个有源二端网络(或称为含源一端口网络)。 戴维南定理指出:任何一个线性有源网络,总可以用一个电压源与一个 电阻的串联来等效代替,此电压源的电动势 Us 等于这个有源二端网络的开 路电压 Uoc, 其等效内阻 R0 等于该网络中所有独立源均置零(理想电压源 + - Us R0 U RL Is=US /R0 g0 = 1/R0 g0 US I s R0 R0=1/ = . + - g0 I U RL + + - I I S
视为短接,理想电流源视为开路)时的等效电阻。 诺顿定理指出:任何一个线性有源网络,总可以用一个电流源与一个电 阻的并联组合来等效代替,此电流源的电流Is等于这个有源二端网络的短 路电流IsC,其等效内阻Ro定义同戴维南定理。Uoc(U,)和Ro或者Lsc(s) 和R称为有源二端网络的等效参数。 5.有源二端网络等效参数的测量方法 (1)开路电压、短路电流法测R 在有源二端网络输出端开路时,用电压表直接测其输出端的开路电压 Uoc,然后再将其输出端短路,用电流表测其短路电流Is℃,则等效内阻为 Uoc R= 如果二端网络的内阻很小,若将其输 出端口短路则易损坏其内部元件,因此不 宜用此法。 (2)伏安法测R 用电压表、电流表测出有源二端网给 的外特性曲线,如图3一2所示。根据外 32有源二端网络的外特性曲线 特性曲线求出斜率g中,则内阻 △UUe R0=g中 0 R )E 源 也可以先测量开路电压U,再测量电流 为额定值Iw时的输出端电压值UN,则 图33半电压法测R Uoc-UN 内阻为R (3)半电压法测R0 Ro 如图3一3所示,当负载电压为被测网络 电原 开路电压的一半时,负载电阻(由电阻箱的读 数确定)即为被测有源二端网络的等效内阻 值 图3-4零示法测儿 (4)多示法测U0c 在测量具有高内阻有源二端网络的开路电压时,用电压表直接测量会造 成较大的误差。为了消除电压表内阻的影响,往往采用零示测量法,如图3 -4所示。 零示法测量原理是用一低内阻的稳压电源与被测有源二端网络进行比 9
9 视为短接,理想电流源视为开路)时的等效电阻。 诺顿定理指出:任何一个线性有源网络,总可以用一个电流源与一个电 阻的并联组合来等效代替,此电流源的电流 Is 等于这个有源二端网络的短 路电流 ISC,其等效内阻 R0 定义同戴维南定理。Uoc(Us)和 R0 或者 ISC(IS) 和 R0 称为有源二端网络的等效参数。 5.有源二端网络等效参数的测量方法 (1)开路电压、短路电流法测 R0 在有源二端网络输出端开路时,用电压表直接测其输出端的开路电压 Uoc,然后再将其输出端短路,用电流表测其短路电流 Isc,则等效内阻为 Uoc R0= ── Isc 如果二端网络的内阻很小,若将其输 出端口短路则易损坏其内部元件,因此不 宜用此法。 (2)伏安法测 R0 用电压表、电流表测出有源二端网络 的外特性曲线,如图 3—2 所示。 根据外 3-2 有源二端网络的外特性曲线 特性曲线求出斜率 tgφ,则内阻 △U Uoc R0=tgφ= ──=── 。 △I Isc 也可以先测量开路电压 Uoc,再测量电流 为额定值 IN 时的输出端电压值 UN,则 图 3-3 半电压法测 R0 Uoc-UN 内阻为 R0=──── 。 IN (3)半电压法测 R0 如图 3—3 所示,当负载电压为被测网络 开路电压的一半时,负载电阻(由电阻箱的读 数确定)即为被测有源二端网络的等效内阻 值。 图 3-4 零示法测 UOC (4)零示法测 UOC 在测量具有高内阻有源二端网络的开路电压时,用电压表直接测量会造 成较大的误差。为了消除电压表内阻的影响,往往采用零示测量法,如图 3 —4 所示。 零示法测量原理是用一低内阻的稳压电源与被测有源二端网络进行比 U I A B I U O Δ U Δ I φ s c o c 被 测 有 源 网 络 R 稳 压 电 源 V U 0 US V + - I R E/2 +- E - 测 R 被 源 有 网 络
较,当稳压电源的输出电压与有源二端网络的开路电压相等时,电压表的读 数将为“0”。然后将电路断开,测量此时稳压电源的输出电压, 即为被测 有源二端网络的开路电压。 实验仪器及设备 序号 名 称 型号与规格 数量备注 可调直流稳压电源 0-30V DG04 可调直流福流源 0500mA DG04 直流数字电压表 0-200V D31 4 直流数字毫安表 0-200mA D31 5 万用表 自备 20,200,300,1K 6 电阻器 DG09 2 可调电阻箱 0-99999.9 DG09 实验线路 DGO5 序号 名 称 型号与规格 数量 备注 可调直流稳压电源 0-30V 1 DG04 可调直流恒流源 0~500mA 1 DG04 直流数字由压表 0-200V 1 D31 直流数字毫安表 0~200mA 1 D31 万用表 自备 6 可调电阻箱 0~99999.90 1 DG09 电位器 1K/2W 1 DG09 戴维南定理实验电路板 1 DG05 四 实验内容与步骤 1.测定直流稳压电源与实际电压原的外特性 (1)按图3一5(a)接线。Us为+12V直流稳压电源(将R短接)。调节R, 令其阻值由大至小变化,记录两表的读数。 000 R12000 2 20 (a) (b) 图3-5测定直流稳压电源与实际电压源的外特性
10 较,当稳压电源的输出电压与有源二端网络的开路电压相等时,电压表的读 数将为“0”。然后将电路断开,测量此时稳压电源的输出电压, 即为被测 有源二端网络的开路电压。 三、实验仪器及设备 序号 名 称 型号与规格 数量 备 注 1 可调直流稳压电源 0~30V 1 DG04 2 可调直流恒流源 0~500mA 1 DG04 3 直流数字电压表 0~200V 1 D31 4 直流数字毫安表 0~200mA 1 D31 5 万用表 1 自备 6 电阻器 120Ω,200Ω,300Ω,1K Ω DG09 7 可调电阻箱 0~99999.9Ω 1 DG09 8 实验线路 DG05 序号 名 称 型号与规格 数量 备注 1 可调直流稳压电源 0~30V 1 DG04 2 可调直流恒流源 0~500mA 1 DG04 3 直流数字电压表 0~200V 1 D31 4 直流数字毫安表 0~200mA 1 D31 5 万用表 1 自备 6 可调电阻箱 0~99999.9Ω 1 DG09 7 电位器 1K/2W 1 DG09 8 戴维南定理实验电路板 1 DG05 四、实验内容与步骤 1.测定直流稳压电源与实际电压源的外特性 (1)按图 3—5(a)接线。Us 为+12V 直流稳压电源(将 R0 短接)。调节 R2, 令其阻值由大至小变化,记录两表的读数。 (a) (b) 图 3-5 测定直流稳压电源与实际电压源的外特性 + - 12V Us m A + - V + - R1 R2 200Ω 1 K + - 12V Us m A + - V + - R1 R2 200Ω 1 K 120Ω R0