PAGE4PAGE19電路分析實驗指導(dǎo)書2015年實驗一電工測量儀表的使用……………2實驗二電路元件伏安特性的測量…………………3實驗三基爾霍夫定律的驗證………5實驗四直流電路中電位、電壓的關(guān)系研究………7實驗五疊加定理的驗證……………8實驗六戴維南定的驗證……………9實驗七受控源特性測試……………11實驗八RC一階電路的動態(tài)過程研究實驗………12實驗九R、L、C元件性能的研究……15實驗十用三表法測量正弦交流電路等效參數(shù)……16實驗十一正弦穩(wěn)態(tài)交流電路相量的研究…………………17實驗一電工測量儀表的使用一、實驗?zāi)康?、學(xué)習(xí)常用機電式電工儀表的工作原理及分類2、掌握使用常用電工儀表測量電流、電壓、功率及電阻的基本方法。二、實驗儀器設(shè)備1、本實驗臺電源箱2、直流電壓表(XD-B-06)一只；(XD-B-07)一只；交流電壓表（XD-B-08）一只；交流電流表（XD-B-05）一只；(XD-B-31)一只；功率表、萬用表。3、三相負(fù)載單元板(XD-B-23)一塊。4、電流測量插口單元板(XD-B-22)一塊。三、實驗內(nèi)容及步驟1、萬用表的使用（1）用萬用表測量幾組電阻值，填入表1-1表1-1電阻標(biāo)稱值實測值標(biāo)稱值誤差（2）選用三相燈泡負(fù)載，電流測量插口單元板和實驗臺上的調(diào)壓器，按圖1-1接線。從調(diào)壓器上輸出220V的交流電壓，改變每組燈泡數(shù)，用萬用表測量燈泡兩端電壓，將結(jié)果記入表1-2。表1-2選用儀表第一組3盞第二組1盞第一組2盞第二組2盞UABUBCIPUABUBCIP萬用表交流表功率表2、交流電壓表、交流電流表的使用按圖1-1接線。從調(diào)壓器上輸出220V的交流電壓，改變每組燈泡數(shù)，測量燈泡兩端電壓與通過的電流，將結(jié)果記入表1-2.3功率表的使用用功率表測量圖1-1中電路AB和BC兩端的功率，將結(jié)果記入表1-2.四、實驗注意事項1．所有需要測量的電壓值，均以電壓表測量的讀數(shù)為準(zhǔn)，不以電源表盤指示值為準(zhǔn)。2．防止電源兩端碰線短路。3．若用指針式電流表進行測量時，要識別電流插頭所接電流表的“＋、－”極性，倘若不換接極性，則電表指針可能反偏而損壞設(shè)備（電流為負(fù)值時），此時必須調(diào)換電流表極性，重新測量，此時指針正偏，但讀得的電流值必須冠以負(fù)號。4．測量時，注意電流表量程的更換5．改接線路時，要關(guān)掉電源。五、總結(jié)報告1、寫明實驗?zāi)康?、步驟和測量數(shù)據(jù)。2、分析誤差原因。實驗二電路元件伏安特性的測量一、實驗?zāi)康膶W(xué)會識別常用電路元件的方法掌握線性電阻，非線性電阻元件伏安特性的逐點測試法3、掌握使用伏安法測量電阻伏安特性的基本方法。二、實驗儀器設(shè)備1、本實驗臺電源箱2、萬用表二、實驗內(nèi)容及步驟測定線性電阻器的伏安特性圖2-2圖2-3按圖2-2接線，調(diào)節(jié)穩(wěn)壓電源的輸出電壓U，從0V開始緩慢地增加，一直至10V記下相應(yīng)的電壓表和電流表的讀數(shù)，RL為EEL-06（EEL-18組件）的十進制可變電阻箱。U（V）0246810I（mA）2.測定非線性白熾燈炮的伏安特性將圖2-2中的RL換成一只6.3V的燈泡，按下表測量。U（V）02466.5I（mA）3．測定半導(dǎo)體二極管的伏安特性按圖2-3接線，R為限流電阻，取200（十進制可變電阻箱），測二極管的正向特性時，其正向電流不得超過25mA，二極管VD的正向壓降可在0-0.75V之間取值。特別是在0.5-0.75V之間更應(yīng)該多取幾個測量點。作反向特性實驗時。只需將圖2-3中的二極管VD反接，且其反向電壓可加到30V。正向特性實驗數(shù)據(jù)U（V）00.20.40.450.50.550.600.650.700.75I（mA）反向特性實驗數(shù)據(jù)U（V）0-5-10-15-20-25-30I（mA）四、實驗報告及要求1、寫明實驗?zāi)康摹⒉襟E和測量數(shù)據(jù)。2、分析誤差原因。3、繪畫出實際電壓源與實際電流源的伏安特性曲線。實驗三基爾霍夫定律的驗證一、實驗?zāi)康?、通過實驗驗證基爾霍夫電流定律和電壓定律，鞏固所學(xué)理論知識。2、加深對參考方向概念的理解。二、實驗設(shè)備1、雙路直流穩(wěn)壓電源2、直流毫安表(XD-B-02)一塊3、直流電壓表(XD-B-06)一塊4、直流電路單元板(XD-B-28)一塊5、指針式萬用表（500型)一塊三、實驗內(nèi)容及步驟1、驗證基爾霍夫電流定律(KCL)。本實驗在直流電路單元板上進行，按圖3-1接好線路，圖中Xl、X2、X3、X4、X5、X6為節(jié)點B的三條支路電流測量接口。測量某支路電流時，將電流表的兩支表筆接在該支路接口上，并將另二個接口用導(dǎo)線短接。驗證KCL定律時，可假定流入該節(jié)點的電流為正(反之也可)，并將表筆負(fù)極接在節(jié)點接口上，表筆正極接到支路接口上。若指針正向偏轉(zhuǎn)則取為正值，若反向偏轉(zhuǎn)，則倒換電流表表筆正負(fù)極，重新讀數(shù)，其值取負(fù)。將測量結(jié)果填入表3-1中。表3-1電流計算值測量值誤差I(lǐng)1(mA)I2(mA)I3(mA)∑I=2、驗證基爾霍夫回路電壓定律（KVL）。實驗電路與圖2-1相同，用聯(lián)接導(dǎo)線將三個電流接口短接。取兩個驗證回路，回路l為ABEFA，回路2為BCDEB。用電壓表依次測量ABEFA回路中各支路電壓UAB、UBE)UEF和UFA;BCDEB回路中各支路電壓UBC、UCD、UDE、UEB，將測量結(jié)果填入表3-2中。測量時可選順時針方向為繞行方向，并注意電壓表偏轉(zhuǎn)方向及取值的正與負(fù)。表3-2UABUBEUEFU∑UUBCUCDUDEUEB∑U計算值測量值誤差四、實驗報告及要求1、利用測量的數(shù)據(jù)驗證基爾霍夫兩個定律2、比較測量值與計算值，分析誤差原因。3、回答思考題：實驗中，若用指針萬用表直流毫安檔測各支路電流，什么情況下可能出現(xiàn)毫安表指針反偏，應(yīng)如何處理，在記錄數(shù)據(jù)時應(yīng)注意什么？實驗四直流電路中電位、電壓的關(guān)系研究一、實驗?zāi)康耐ㄟ^實驗加深學(xué)生對電位、電壓及其相互關(guān)系的理解。通過對不同參考點電位及電壓的測量和計算，加深學(xué)生對電位的相對性及電壓與參考點選擇無關(guān)性質(zhì)的認(rèn)識。二、實驗設(shè)備1、雙路直流穩(wěn)壓電源2、萬用表3、直流電路單元板(XD-B-28)一塊三、實驗內(nèi)容及步驟1.按上圖接好實驗電路，在接入電源U1、U2之前，應(yīng)將直流穩(wěn)壓電源的輸出“細(xì)調(diào)”旋鈕調(diào)至最小位置。然后打開電源開關(guān)，調(diào)節(jié)電壓輸出，使其值分別為U1和U2（參考數(shù)值U1＝10伏，U2＝10伏）。2.將開關(guān)S1、S2合向電源一側(cè)，將U1、U2接到電路上。3.以電路中的D點為參考點，分別測量電路中的A、B、C、D、E、F各點電位及每兩點間的電壓UAB、UBC、UCD、UBE、UED、UFE、UAF以及UAD。將測量結(jié)果分別填入表3－1和表3－2中，并根據(jù)測量的電位數(shù)值，計算上述電壓值，也填入表3－2中。注意：測量電位時，應(yīng)將電壓表的“負(fù)”表筆接在電位參考點上，將“正”表筆分別與被測電位點接觸。若電壓表指針正向偏轉(zhuǎn)則電位為正值；若電壓表指針反向偏轉(zhuǎn)，則應(yīng)調(diào)換表筆兩端，此時電壓表讀數(shù)為負(fù)值，即該點電位為負(fù)。測量電路電壓時，電壓表的“負(fù)”表筆應(yīng)接在電壓符號角標(biāo)的后一個字母所表示的點上。例如：測量電壓UAB應(yīng)將“負(fù)”表筆接在B點，“正”表筆接在A點上。若指針正向偏轉(zhuǎn)，讀數(shù)為正值；若指針反向偏轉(zhuǎn)，倒換正、負(fù)表筆位置，讀數(shù)為負(fù)值。表4－1單位：伏電位參考點UAUBUCUDUEUFDEF表4－2單位：伏電位參考點UABUBCUCDUBEUEDUFEUAFUAD測量D（計算）E（計算）F（計算）4.以電路中的E點為電位參考點，按步驟3，測量各點電位，并根據(jù)測量電位值計算電壓值，將結(jié)果分別填入表4－1和表4－2中。5.以電路中的F點為電位參考點，按步驟3，再次測量各電位，并計算各電壓值，將測量及計算結(jié)果填入表4－1和表4－2中。在計算不同兩點的電壓時，要用其相對同一參考點測量的兩個電位值相減得到。例如：計算以D為參考點的電壓UAB時，要用以D為參考點測量的電位UA減UB得到；計算以E為參考點的電壓UAB時，要用以E為參考點測量的電位UA減UB得到。四、實驗報告及要求實驗?zāi)康摹⒃砑皩嶒炿娐?。根?jù)表4－1和表4－2中的數(shù)據(jù)總結(jié)電位和電壓的關(guān)系，分析參考點的選擇對電位和電壓的影響。實驗五線性電路疊加性的研究一、實驗?zāi)康?驗證疊加原理，加深對相應(yīng)概念的理解。二、實驗儀器：1、雙路直流穩(wěn)壓電源2、萬用表3、直流電路單元板(XD-B-28)一塊二、實驗內(nèi)容及步驟：三、實驗步驟：本實驗在直流電路單元板上進行，按下圖4-1接好線，U1=10V，U2=16V。將S1合向電源U1一側(cè)，S2合向短路一側(cè)，測量U1單獨作用時各支路的電流I1、I2、I3，結(jié)果記錄在表5-1中。2、將S1合向短路一側(cè)，接通U2=16V，測量U2單獨作用時各支路的電流I1、I2、I3，結(jié)果記錄在表5-1中。3、將兩個電源都作用在電路，測量它們共同作用時各支路的電流I1、I2、I3，結(jié)果記錄在表5-1中。表5-1I1（mA）I2（mA）I3（mA）測量計算誤差測量計算誤差測量計算誤差U1單獨作用U2單獨作用代數(shù)和U1，U2作用四、實驗報告要求1、用實驗數(shù)據(jù)驗證支路的電流是否符合疊加原理，并對實驗誤差進行適當(dāng)分析。2、用實測電流值、電阻值計算電阻3R所消耗的功率為多少?能否直接用疊加原理計算？試用具體數(shù)值說明之。實驗六戴維南定理的驗證一、實驗?zāi)康?驗證戴維南原理，加深對電源變化的理解。二、實驗儀器：1、雙路直流穩(wěn)壓電源2、萬用表3、直流電路單元板(XD-B-28)一塊4、電阻箱2臺三、實驗原理：1、任一支路的電流或電壓都是每一個獨立源單獨作用時在該支路產(chǎn)生的電流或電壓的代數(shù)和。2、任何一個有源二端線性網(wǎng)絡(luò)，都可以用一個電壓源或電流源來代替。如上圖所示。四、實驗內(nèi)容及步驟：1、按下圖4-2接線，測量含源端口網(wǎng)絡(luò)的外部特性，調(diào)節(jié)網(wǎng)絡(luò)外接電阻RL數(shù)值，使其分別為表6-1的數(shù)值，將結(jié)果填入表6-1中，其中RL=0為短路電流。表6-1RL(Ω)05001K1.5K2K2.5K開路I(mA)U(V)（2）計算R0=UOC/ISC的值，用戴維南模型代替圖4-2的含源端口網(wǎng)絡(luò)，改變RL數(shù)值，使其分別為表6-2的數(shù)值，將結(jié)果填入表6-2中。表6-2RL(Ω)05001K1.5K2K2.5K開路I(mA)U(V)五、實驗報告及要求1、利用測量的數(shù)據(jù)驗證戴維南定理。2、比較測量值與計算值，分析誤差原因。3、回答思考題：測有源二端網(wǎng)絡(luò)開路電壓及等效內(nèi)阻的幾種方法，并比較其優(yōu)缺點。實驗七含受控源電路的分析一、實驗?zāi)康?．加深對受控源的理解；2．熟悉由運算放大器組成受控源電路的分析方法，了解運算放大器的應(yīng)用；3．驗證受控源電路的控制關(guān)系。二、實驗儀器1、雙路直流穩(wěn)壓電源2、萬用表3、受控源單元板（XD-B-29）三、實驗原理根據(jù)放大器的“虛短”和“虛斷”的特性，可計算出輸出電壓與輸入電壓的關(guān)系，其中：稱為轉(zhuǎn)移電壓比（即電壓放大倍數(shù)）。輸出電流與輸入電流的關(guān)系，其中：稱為轉(zhuǎn)移電流比（即電流放大倍數(shù)）。輸出電壓與輸入電流的關(guān)系及輸出電流與輸入電壓的關(guān)系等。四、實驗內(nèi)容及步驟本實驗電路元件選用XD-B-29單元板，首先按照下圖連線，改變滑動變阻器R1（Ω）的值，使輸入電壓分別為下列值，分別讀出電壓表和毫安表的數(shù)值，填入表7-1：表7-1u1（V）0123456i1mA)理論值i1(mA)測量值u2(V)理論值u2(V)測量值i2(mA)理論值i2(mA)測量值五、實驗報告及要求1、計算出輸出電壓的理論值，與表中各測量值相比較，分析誤差。2、由表中數(shù)據(jù)總結(jié)輸入電壓和電流對輸出電壓和電流的控制作用。實驗八RC一階電路的動態(tài)過程研究實驗一．實驗?zāi)康?．研究RC一階電路的零輸入響應(yīng)、零狀態(tài)響應(yīng)和全響應(yīng)的規(guī)律和特點；2．學(xué)習(xí)一階電路時間常數(shù)的測量方法，了解電路參數(shù)對時間常數(shù)的影響；3．掌握微分電路和積分電路的基本概念。二．實驗設(shè)備1．雙蹤示波器2．信號源（方波輸出）3．元件實驗板（XD-B-）三．原理說明1．RC一階電路的零狀態(tài)響應(yīng) RC一階電路如下圖7－1所示，開關(guān)S在‘1’的位置，ｕC＝0，處于零狀態(tài)，當(dāng)開關(guān)S合向‘2’的位置時，電源通過R向電容C充電，ｕC(t)稱為零狀態(tài)響應(yīng)： 變化曲線如圖7－2所示，當(dāng)ｕC上升到所需要的時間稱為時間常數(shù)，。 2．RC一階電路的零輸入響應(yīng)在圖7－1中，開關(guān)S在‘2’的位置電路穩(wěn)定后，再合向‘1’的位置時，電容C通過R放電，=變化曲線如圖7－3所示，當(dāng)uC下降到所需要的時間稱為時間常數(shù)，。3．測量RC一階電路時間常數(shù)圖7－1電路的上述暫態(tài)過程很難觀察，為了用普通示波器觀察電路的暫態(tài)過程，需采用圖7－4所示的周期性方波ｕS作為電路的激勵信號，方波信號的周期為T，只要滿足，便可在示波器的熒光屏上形成穩(wěn)定的響應(yīng)波形。電阻R、電容C串聯(lián)與方波發(fā)生器的輸出端連接，用雙蹤示波器觀察電容電壓uC，便可觀察到穩(wěn)定的指數(shù)曲線，如圖7－5所示，在熒光屏上測得電容電壓最大值取，與指數(shù)曲線交點對應(yīng)時間t軸的x點，則根據(jù)時間t軸比例尺（掃描時間），該電路的時間常數(shù)。4．微分電路和積分電路在方波信號uＳ作用在電阻R、電容C串聯(lián)電路中，當(dāng)滿足電路時間常數(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于方波周期T的條件時，電阻兩端（輸出）的電壓uR與方波輸入信號us呈微分關(guān)系，，該電路稱為微分電路。當(dāng)滿足電路時間常數(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于方波周期T的條件時，電容C兩端（輸出）的電壓uC與方波輸入信號uＳ呈積分關(guān)系，，該電路稱為積分電路。微分電路和積分電路的輸出、輸入關(guān)系如圖7－6(a)、(b)所示。四．實驗內(nèi)容實驗電路如圖7－7所示。1、RC一階電路的充、放電過程觀察時間常數(shù)τ(即電路參數(shù)R、C)對暫態(tài)過程的影響：（1）令R＝10kΩ，C=0.01μF，觀察并描繪激勵信號Us及Uc響應(yīng)的波形（注明幅度及周期）。（2）增大C(取0.1μF)，定性地觀察對響應(yīng)的影響。并描繪Uc響應(yīng)的波形（注明幅度及周期）2．微分電路和積分電路（1）積分電路：選擇電路分析實驗箱上的R、C元件，令R=100kΩ，C＝0.01μF，用示波器觀察并記錄激勵uS與響應(yīng)uC的變化規(guī)律。（2）微分電路：將實驗電路中的R、C元件位置互換，令R=100Ω，C＝0.01μF，用示波器觀察并記錄激勵uS與響應(yīng)uR的變化規(guī)律。五．實驗報告要求1．根據(jù)實驗觀測結(jié)果，繪出RC—階電路充、放電時ＵC與激勵信號對應(yīng)的變化曲線，由曲線測得τ值，并與參數(shù)值的理論計算結(jié)果作比較，分析誤差原因。2．根據(jù)實驗觀測結(jié)果，繪出積分電路、微分電路輸出信號與輸入信號對應(yīng)的波形。（注明幅度及周期）3．在RC一階電路中，當(dāng)R、C的大小變化時，對電路的響應(yīng)有何影響？4．何謂積分電路和微分電路，它們必須具備什么條件？它們在方波激勵下，其輸出信號波形的變化規(guī)律如何？這兩種電路有何功能？實驗九R、L、C元件性能的研究一、實驗?zāi)康?、測量RLC電路的諧振曲線，通過實驗進一步掌握串聯(lián)諧振的條件和特點。2、研究電路參數(shù)對諧振特性的影響。二．實驗設(shè)備1．信號發(fā)生器2．XD-B-27單元板3、毫伏表三、實驗內(nèi)容及步驟1、本實驗電路元件選XD-B-27單元板的L=l0mH，C=0.0luF，R調(diào)至620Ω，連線如圖9-1，圖中r為電感線圈的電阻。2、調(diào)節(jié)正弦波信號源輸出，使U1=3V，調(diào)節(jié)信號源、頻率輸出，觀察U2輸出電壓的變化，找到使U2達(dá)到最大值的頻率，此頻率就是使電路達(dá)到諧振狀態(tài)的諧振頻率，畫出此時電壓波形。將此頻率和測量的U2和UC的值填入表6-1的中間部分，然后在諧振頻率之下和諧振頻率上均勻選4至5個測量點，將測量的頻率值和電壓值填入表6-1中。注意，調(diào)頻率時應(yīng)調(diào)整電壓為3V。表9-1頻率（KHZ）U2（V）UC（V）UL（V）3、將圖6-1中的電阻改為1300Ω，重做上述內(nèi)容，并把所測量的數(shù)據(jù)填入表6-2中。表9-2頻率（KHZ）U2（V）UC（V）UL（V）四、實驗報告根據(jù)測得的數(shù)據(jù)繪制RLC串聯(lián)電路的諧振曲線。實驗十用三表法測量正弦交流電路等效參數(shù)一．實驗?zāi)康模保莆杖展鉄艟€路的接線。2．理解改善電路功率因數(shù)的意義并掌握其方法。二．實驗設(shè)備1．交流電壓、電流、功率表2．450V/4.3μF電容器，電流插頭，220V日光燈三．原理說明日光燈線路如圖10—1所示，圖中A是日光燈管，L是鎮(zhèn)流器，S是啟輝器，C是補償電容器，用以改善電路的功率因數(shù)（cosφ值）。有關(guān)日光燈的工作原理請自行翻閱有關(guān)資料。四．實驗內(nèi)容1、日光燈線路接線與測量按圖10—1組成線路，經(jīng)指導(dǎo)教師檢查后接上單相220Ｖ電壓，測量功率P，電流I，電壓等值填入表10-1，驗證電壓、電流相量關(guān)系。其中cos=P/U