电路实验(附答案)

实验一、基尔霍夫定律的验证一、实验目的1、验证基尔霍夫定律的正确性，加深对基尔霍夫定律普遍性的理解。2、进一步学会使用电压表、电流表。二、实验原理基尔霍夫定律是电路的基本定律。1)基尔霍夫电流定律：对电路中任意节点，流入、流出该节点的代数和为零。即∑I=02)基尔霍夫电压定律：在电路中任一闭合回路，电压降的代数和为零。即∑U=0三、实验设备序号名称型号与规格数量备注DG04直流稳压电源挂件1DG05叠加定理挂件1D31直流数字电压表、电流表挂件1四、实验内容实验线路如图2-1所示图2－11、实验前先任意设定三条支路的电流参考方向，2、按原理的要求，分别将两路直流稳压电源接入电路。3、将电流插头的两端接至直流数字毫安表的“+，－”两端。4、将电流插头分别插入三条支路的三个电流插座中，记录电流值于下表。5、用直流数字电压表分别测量两路电源及电元件上的电压值，记录于下表。被测量I1（mA）I2（mA）I3（mA）E1(V)E2(V)UFA(V)UAB(V)UAD(V)UCD(V)UDE(V)计算值1.935.997.926.0012.000.98-5.994.04-1.970.98测量值2.086.388.436.0012.000.93-6.244.02-2.080.97相对误差7.77%6.51%6.43%0%0%-5.10%4.17%-0.50%-5.58%-1.02%五、实训注意事项1.同实训六的注意1，但需用到电流插座。附录：1.本实训线路系多个实训通用，本次实训中不使用电流插头和插座。实训挂箱上的k3应拨向330Ω侧，D和D’用导线连接起来，三个故障按键均不得按下。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.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确正、负号应根据设定的电流方向来判断。六、基尔霍夫定律的计算值：I1+I2=I3……（1）根据基尔霍夫定律列出方程（510+510）I1+510I3=6……（2）（1000+330）I3+510I3=12……（3）解得：I1=0.00193AI2=0.0059AI3=0.00792AUFA=0.98VUBA=5.99VUAD=4.04VUDE=0.98VUDC=1.98V七、实验结论数据中绝大部分相对误差较小，基尔霍夫定律是正确的实验二叠加原理实验报告一、实验目的验证线性电路叠加原理的正确性，加深对线性电路的叠加性和齐次性的认识和理解。二、原理说明叠加原理指出：在有多个独立源共同作用下的线性电路中，通过每一个元件的电流或其两端的电压，可以看成是由每一个独立源单独作用时在该元件上所产生的电流或电压的代数和。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（即在电路中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。三、实验设备高性能电工技术实验装置DGJ-01：直流稳压电压、直流数字电压表、直流数字电流表、叠加原理实验电路板DGJ-03。四、实验步骤1．用实验装置上的DGJ-03线路,按照实验指导书上的图3-1，将两路稳压电源的输出分别调节为12V和6V，接入图中的U1和U2处。2．通过调节开关K1和K2，分别将电源同时作用和单独作用在电路中，完成如下表格。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1208.693-2.4276.3002.4290.8023.2314.4464.449U2单独作用06-1.1983.5892.379-3.590-1.184-1.215-0.608-0.608U1、U2共同作用1207.5561.1608.629-1.162-0.3824.4463.8413.8413．将U2的数值调到12V，重复以上测量，并记录在表的最后一行中。4．将R3(330)换成二极管IN4007，继续测量并填入表中。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1208.734-2.5696.1982.5750.6074.4734.477U2单独作用060000-600U1、U2共同作用1267.95307.9530-1.9404.0364.040五、实验数据处理和分析对图3-1的线性电路进行理论分析，利用回路电流法或节点电压法列出电路方程，借助计算机进行方程求解，或直接用EWB软件对电路分析计算，得出的电压、电流的数据与测量值基本相符。验证了测量数据的准确性。电压表和电流表的测量有一定的误差，都在可允许的误差范围内。验证叠加定理：以I1为例，U1单独作用时，I1a=8.693mA,，U2单独作用时，I1b=-1.198mA，I1a+I1b=7.495mA，U1和U2共同作用时，测量值为7.556mA，因此叠加性得以验证。2U2单独作用时，测量值为-2.395mA，而2*I1b=-2.396mA，因此齐次性得以验证。其他的支路电流和电压也可类似验证叠加定理的准确性。对于含有二极管的非线性电路，表2中的数据不符合叠加性和齐次性。六、思考题1．电源单独作用时，将另外一出开关投向短路侧，不能直接将电压源短接置零。2．电阻改为二极管后，叠加原理不成立。七、实验小结测量电压、电流时，应注意仪表的极性与电压、电流的参考方向一致，这样纪录的数据才是准确的。在实际操作中，开关投向短路侧时，测量点F延至E点，B延至C点，否则测量出错。线性电路中，叠加原理成立，非线性电路中，叠加原理不成立。功率不满足叠加原理。实验三戴维南定理和诺顿定理一、实验目的1.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。2.掌握测量有源二端网络等效参数的一般方法。二、仪器设备和选用挂箱序号名称数量备注1万用表1外购2稳压、稳流源1DG04、05或GDS-033实验电路板或直流电路实验、负载1GDS-06A、GDS-074直流电压、电流表1DG31-2或GDS-10三、实验内容被测有源二端网络如图3-4(a)所示。图3-41.用开路电压、短路电流法测定戴维南等效电路的Uoc、R0和诺顿等效电路的ISC、R0。按图3-4(a)接入稳压电源Us=12V和恒流源Is=10mA，不接入RL。测出UOc和Isc,并计算出R0。（测UOC时，不接入直流毫安表。）表3-1用开路电压、短路电流法测定Uoc和ISC2.负载实验按图3-4(a)接入RL。改变RL阻值，测量有源二端网络的外特性曲线。表3-2测量有源二端网络的外特性RL（KΩ）01234∞U（v）011.0813.4014.4114.9716.90I（mA）31.63011.0906.7004.8053.74403.验证戴维南定理从电阻箱上取得按步骤“1”所得的等效电阻R0之值，然后令其与直流稳压电源（调到步骤“1”时所测得的开路电压Uoc之值）相串联，如图3-4(b)所示，仿照步骤“2”测其外特性，对戴氏定理进行验证。表3-3测量戴维南等效电路的外特性RL（KΩ）01234∞U（v）011.2713.6314.6515.2216.16Uoc(v)Isc(mA)R0=Uoc/Isc(Ω)16.9631.80533I（mA）32.3911.2806.8184.8883.81104.验证诺顿定理：从电阻箱上取得按步骤“1”所得的等效电阻R0之值，然后令其与直流恒流源（调到步骤“1”时所测得的短路电流ISC之值）相并联，如图3-5所示，仿照步骤“2”测其外特性，对诺顿定理进行验证。图3-5表3-4验证诺顿定理RL（KΩ）01234∞U（v）010.8113.0814.0614.6216.82I（mA）30.9810.8206.5434.6923.66005.有源二端网络等效电阻（又称入端电阻）的直接测量法。见图3-4（a）。将被测有源网络内的所有独立源置零（去掉电流源IS和电压源US，并在原电压源所接的两点用一根短路导线相连），然后用伏安法或者直接用万用表的欧姆档去测定负载RL开路时A、B两点间的电阻，此即为被测网络的等效内阻R0，或称网络的入端电阻Ri。用此法测得的电阻为:527Ω6.用半电压法和零示法测量被测网络的等效内阻R0及其开路电压Uoc。线路及数据表格自拟。表3—5电阻和开路电压的测量值电阻R0/Ω开路电压U/V52617.08四、实验注意事项1.测量时应注意电流表量程的更换（对GDS-10）。2.步骤“5”中，电压源置零时不可将稳压源短接。3.用万用表直接测R0时，网络内的独立源必须先置零，以免损坏万用表。其次，欧姆档必须经调零后再进行测量。4.用零示法测量UOC时，应先将稳压电源的输出调至接近于UOC，再按图3-3测量。5.改接线路时，要关掉电源。6.在戴维南、诺顿等效电路中的内阻R0为计算值，实验挂箱上无此电阻，需要用DG09挂箱上的电位器提供该电阻。调节电位器，并用万用表测量。使用万用表时转换开关要调节到相应的量程档位上。实验四、日光灯电路改善功率因数实验一、实训目的1.熟悉三相负载作三角形连接的方法。2.验证负载作三角形连接时，对称与不对称的线电流与相电流之间的关系。二、实训原理：三相负载的三角形连接如图29-1所示。1.当三相负载对称连接时，其线电流、相电流之间的关系为I线=I相，且相电流超前线电流30º。2.当三相负载不对称作三角形连接时，将导致两相的线电流、一相的相电流发生变化。此时，I线与I相无的关系。3.当三角形连接时，一相负载断路时，如图29-2所示。此时只影响故障相不能正常工作，其余两相仍能正常工作。4.当三角形连接时，一条火线断线时，如图29-3所示。此时故障两相负载电压小于正常电压，而BC相仍能够正常工作。三、实训仪表设备：序号名称型号与规格数量备注1交流电压表0～500V1屏上2交流电流表0～5A1屏上ABCZZZABCRRRABCRRR图29-1图29-2图29-33万用表1自备4三相交流电源1屏上5三相灯组负载220V，25W白炽灯6DDZ-146电流插座3屏上四、实训步骤及内容：按图29-4连接好实训电路，再将实训台的三相电源U、V、W、N对应接到负载箱上。用交流电压表和电流表进行下列情况的测量，并将数据记入表内。1.对称负载的测量，将三相负载箱上的开关全部打到接通位置。2.一相负载断路，断开kAI开关。3.一相火线断线，开关全部接通，取掉A相火线。上述内容作完后，数据经老师检查后方可整理实训台，离开实训室。五、实验数据与分析感性电路并联电容后的原始数据C（μF）P(瓦)V（伏）I（安）Cosф044.72200.4100.42149.72200.3950.502.243.72200.2800.614.744.32200.2000.861059.72200.7700.31图29-4六、结论在日光灯电路中，在一定范围内，电容值越大，视在功率越少，有电源电压且电路的有功功率一定时，随电路的功率因素提高，它占用电源的容量S就降低，负载电流明显降低。实训五三相电路功率的测量一、实训目的1.掌握用一瓦特表法测量三相电路功率的方法2.进一步熟练掌握功率表的接线和使用方法二、原理说明1．对于三相四线制供电的三相星形联接的负载（即Yo接法），可用一只功率表测量各相的有功功率PA、PB、PC，则三相功率之和（ΣP＝PA＋PB＋PC）即为三相负载的总有功功率值。这就是一瓦特表法，如图30-1所示。若三相负载是对称的，则只需测量一相的功率，再乘以3即得三相总的有功功率。三、实训设备序号名称型号与规格数量备注1交流电压表0～500V1屏上2交流电流表0～5A1屏上图30-13单相功率表1DDZ-264万用表1自备5三相交流电源1屏上6三相灯组负载220V/25W白炽灯6DDZ-147