电路分析实验

2020/4/231电路分析实验须知电路实验是电路分析重要的教学环节，实验的目的不仅要巩固和加深理解所学理论知识，更重要的是要培养严谨的科学作风，训练学生实验技能，增强动手能力。请师生们在实验课前认真阅读以下内容。2020/4/232要求一、对指导教师要求1.指导教师在每次实验前，核对实验时间，作好准备工作。2.任课教师应根据教学计划，在每次实验前，向学生布置本次实验课的内容及注意事项，要求学生提前作好预习和写出实验预习报告。3.为严肃实验教学的课堂纪律，对迟到10分钟以上，又无正当理由者，指导教师有权禁止该学生上实验课，所缺实验学生自己负责。4.实验前，指导教师要按《学生实验守则》要求，检查学生预习情况，不预习者不准上实验课。5.实验过程中，指导教师要用启发诱导的方式指导实验课，以培养学生独立观察、思考、分析问题的能力。6.每次实验结束时，指导教师要认真检查实验数据，凡不合格者要求重作，在确认无误后，方可结束实验。7.每次实验课后，指导教师按实验指导书要求，认真批改实验报告，提出错误所在，对完成草率或抄袭者提出批评,严重者要求重作。8.每次实验课后，指导教师要根据学生预习，实验中表现和实验报告完成情况，给出平时成绩。2020/4/233二、对学生要求1.实验课按《实验教学管理细则》规定，要进行考试或考核。2.每位学生必须按规定完成实验课，因故不能参加实验者，应课前向指导教师请假（必须经有关领导批准）。对所缺实验要在期末电路实验课考试规定时间内补齐。3.每次实验课前，必须作到预习，弄清实验题目、目的、内容、步骤和操作过程，及记录参数等。写出实验预习报告，在实验前摆在实验桌上，指导教师检查，并接受指导教师的提问。对不写预习报告，又回答不出问题者，不准做实验。4.每次实验课前，学生必须提前5分钟进入实验室，找好坐位，检查所需实验设备，做好实验前的准备工作。5.做实验前，首先要确定好实验电路所需电源的性质、极性、大小、测试仪表的量程等选择，了解实验设备的铭牌数据，以免出现错误和损坏设备。6.实验室内设备不准任意搬动和调换，非本次实验所用仪器设备，未经指导教师允许不得动用。2020/4/2347.要注意测试仪表和设备的正确使用方法。每次实验前，根据实验中所使用的设备情况，了解设备的原理和使用方法。在没有弄懂仪器设备的使用方法前，不得贸然使用，否则后果自负。8.要求每位学生在实验过程中，要具有严谨的学习态度、认真、踏实、一丝不苟的科学作风。坚持每次实验都要亲自动手，实验小组内要轮流接线、操作和记录等工作，无特殊原因，中途不得退出实验，否则本次实验无效。9.实验过程中，如出现事故，就马上拉开电源开关，然后找指导教师和实验技术人员，如实反映事故情况，并分析原因和处理事故。如有损坏仪表和设备时，应马上提出，按有关规定处理。实验室要保持安静、整洁的学习环境。10.每次实验结束，实验数据和结果，一定要经指导教师检查，确认正确无误后，方可拆线。整理好实验台和周围卫生，填写实验登记簿，然后离开实验室。11.实验课后，每位学生必须按实验指导书的要求，独立编写实验报告，不得抄袭或借用他人的实验数据，实验报告上注明同组同学的姓名，实验报告在下次实验时交给指导教师。2020/4/235实验安全用电规则安全用电是实验中始终需要注意的重要的事项。为了做好实验，确保人身和设备的安全，在做电工实验时，必须严格遵守下列安全用电规则：1.实验中的接线、改接、拆线都必须在切断电源的情况下进行（包括安全电压），线路连接完毕再送电。2.在电路通电情况下，人体严禁接触电路中不绝缘的金属导线和带电连接点。万一遇到触电事故，应立即切断电源，保证人身安全。3.实验中，特别是设备刚投入运行时，要随时注意仪器设备的运行情况，如发现有超量程、过热、异味、冒烟、火花等，应立即断电，并请指导老师检查。4.实验时应精力集中，同组者必须密切配合，接通电源前必须通知同组同学，以防止触电事故。5.了解有关电器设备的规格、性能及使用方法，严格按要求操作。注意仪表仪器的种类、量程和连接方法，保证设备安全。2020/4/236实验一电路元件的伏安特性一、实验目的1.研究电阻元件和直流电源的伏安特性及其测定方法。2.学习直流仪表设备的使用方法。二、实验设备1.电路实验箱2.万用表3.白炽灯三、实验内容1.测试白炽灯(非线性电阻)的伏安特性按图1-1接线，2020/4/237图1-1测试白炽灯的伏安特性表1-1Ui(V)0.10.51.02.03.05.06.3I(mA)U(V)2.测试线性电阻的伏安特性按图1-2接线。调节直流稳压源的输出电压，测量线性电阻的电压和电流，数据填入表1-2中。2020/4/238表1-2Us(v)0246810U(V)I(mA)图1-2测试线性电阻的伏安特性2020/4/239图1-2测试线性电阻的伏安特性3、理想电压源的伏安特性按图1-3接线，图中100Ω为限流电阻。接线前调稳压电源Us=10V。按表1-3改变R数值（将可调电阻与电路断开后调整R值），记录相应的电压值与电流值于表1-3中。图1-3理想电压源的伏安特性测量接线图2020/4/2310图1-3理想电压源的伏安特性测量接线图表1-3R（KΩ）理论值1.00.50.30.20.1实际值U（V）I（mA）2020/4/2311四、实验报告根据测量数据，在坐标纸上按比例绘出各电路元件的伏安特性曲线。实验二受控源特性的研究一、实验目的通过测试受控源的外特性及其转移参数，进一步理解受控源的物理概念，加深对受控源的认识和理解。二、实验设备1.电路实验箱2.万用表三、实验内容1、受控源VCCS的转移特性IL=f（U1）及外特性IL=f（U2）（1）按图2-1接线，RL取2KΩ。调节直流稳压源的输出电压U1，测量IL，数据填入表2-1中。绘制IL=f（U1）曲线，并由其线性部分求出转移电导gm。2020/4/2312图2-1受控源VCCS特性测量接线图表2-1RL=2KΩ表2-1RL=2KΩU1(V)0.10.51.02.03.03.53.74.0gmIL(mA)（2）保持U1=2V，调节RL值，测量IL及U2值，填入表2-2中，并绘制IL=f(U2)曲线。2020/4/2313表2-2U1=2VRL(KΩ)54210.50.40.30.20.1IL(mA)U2(V)2、CCVS的转移特性U2=f(I1)及外特性U2=f(IL)（1）按图2-2接线，IS为可调恒流源。RL取2KΩ。调节恒流源输出电流IS，测量U2值，填入表2-3中。绘制转移特性曲线U2=f(IS)，并由线性部分求出转移电阻rm。2020/4/2314图2-2受控源CCVS特性测量接线图表2-3RL=2KΩIS(mA)0.11.03.05.07.08.09.09.5rmU2(V)2020/4/2315(2)保持IS=2mA，调整RL，测量U2及IL值，填入表2-4中。并绘制负载特性曲线U2=f(IL)。表2-4IS=2mARL(KΩ)0.51246810U2(V)IL(mA)四、实验报告1.根据实验数据，在方格纸上分别画出两种受控源的转移特性和负载特性曲线，并求出相应的转移参量。2.对实验结果作合理分析和结论，总结对两种受控源的认识和理解。2020/4/2316实验三电压源与电流源的等效变换一、实验目的1.加深理解电压源、电流源的概念。2.掌握电源外特性的测试方法。二、实验设备1.电路实验箱2.万用表三、实验内容1、理想电流源的伏安特性（1）按图3-1(a)接线，RL使用1KΩ电位器。（2）调节恒流源输出，使IS为10mA。，（3）按表3-1调整RL值,观察并记录电流表、电压表读数变化。将测试结果填入表3-1中。2020/4/2317图3-1电流源2、实际电流源的伏安特性按照图3-1(b)接线，按表3-1调整RL值，将测试的结果填入表3-1中。3、电流源与电压源的等效变换按照等效变换的条件，上述电流源可以方便地变换为电压源，如图3-2所示，其中US=ISRS=10mA×1KΩ=10V，内阻RS仍为1KΩ，按表3-1调整RL值，将测试结果填入表3-1中，并与实际电流源的数据比较，验证其等效互换性。2020/4/2318图3-2电压源表3-1电流源与电压源的等效变换RL(Ω)02003005101000理想电流源IL(mA)U(V)实际电流源IL(mA)U(V)等效实际电压源IL(mA)U(V)2020/4/2319四、实验报告1.根据测试数据绘出各电源的伏安特性曲线。2.比较两电源互换后的结果，如有误差分析产生的原因。实验四叠加原理的验证一、实验目的1.验证线性电路叠加原理的正确性，从而加深对线性电路的叠加性和齐次性的认识和理解。2.加深理解叠加原理对非线性电路不适用。二、预习要点1.叠加原理中U1、U2分别单独作用，在实验中应如何操作？可否直接将不作用的电源（U1或U2）置零（短接）？2.实验电路中，若有一个电阻器改为二极管，试问叠加原理的迭加性与齐次性还成立吗？为什么？2020/4/2320三、实验设备1.电路实验箱2.万用表四、实验内容按图4-1电路接线，电压源U1=12V，U2=6V。图4-1叠加原理实验接线图2020/4/23211.令电源U1单独作用时（将开关S1投向U1侧，开关S2投向短路侧），用万用表和直流数字毫安表测量各支路电流及各电阻元件两端的电压，数据记入表4-1。2.令电源U2单独作用时（将开关S1投向短路侧，开关S2投向U2侧），重复上述的测量和记录。3.令U1和U2共同作用时（开关S1和S2分别投向U1和U2侧），重复上述的测量和记录。4.将U2的数值增大两倍，调至(12V)，重复上述的测量和记录。2020/4/2322测量项目I1(mA)I2(mA)I3(mA)UCA(V)UCD(V)UAD(V)UBD(V)UBA(V)U1单独作用U2单独作用U1、U2共同作用2U2单独作用表4-1五、实验报告1.根据所测实验数据，验证线性电路的叠加性与齐次性。2.各电阻所消耗的功率能否用叠加原理计算得出？根据上述实验数据，进行计算并作结论。2020/4/2323实验五戴维宁定理一、实验目的1.验证戴维宁定理的正确性，加深对该定理的理解。2.掌握测量二端口网络等效电路参数的一般方法。二、实验设备1.电路实验箱2.万用表三、实验内容1.测量戴维宁电路的等效电阻测量戴维宁等效电路的等效电阻有多种方法，这里介绍二种方法。方法一：将被测有源网络内的所有独立电源置零（电压源短路，电流源开路），然后用万用表的欧姆档测量负载开路后的输出端的电阻，此即是被测网络的等效电阻Ro。测得Ro=（Ω）方法二：用开路电压、短路电流法测戴维宁等效电路的Uoc和Isc，计算出等效电阻Ro。2020/4/2324Uoc（V）Isc（mA）Ro=Uoc/Isc（Ω）2.测量线性含源一端口网络的外特性按图5-1接线，改变电阻RL值，测量对应的电流和电压值，数据填在表5-1内。根据测量结果，求出对应于戴维宁等效参数Uoc,Isc。表5-1线性含源二端口网络的外特性RL(KΩ)12345678910I(mA)U(V)2020/4/2325图5-1有源二端口网络图5-2戴维宁等效电路3、戴维宁等效电路利用图5-1构成的戴维宁等效电路如图5-2所示。测量其外特性U=f(I)。改变电阻RL值，测量对应的电流和电压值，数据填在表5-2中。2020/4/2326表5-2戴维宁等效电路RL(KΩ)12345678910I(mA)U(V)四、实验报告1.根据实验2和3的测量结果,在同一张座标纸上画出它们的外特性曲线U=f(I),并分析比较。2020/4/2327实验六简单RC电路的过渡过程一、实验目的1.研究RC电路在零输入、阶跃激励和方波激励情况下，响应的基本规律和特点。2.学习用示波器观察分析电路的响应。二、实验设备1.电路实验箱2.信号发生器3.双踪示波器三、实验内容1.用示波器观察RC电路的