电路分析精品课程实验指导书.docx
《电路分析精品课程实验指导书.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《电路分析精品课程实验指导书.docx（40页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
电路分析精品课程实验指导书
实验一实验仪器设备及电阻元件
一、实验目的
1、认识电阻器的种类
2、掌握电阻器阻值的读取方法，以及电阻串联与并联的作用
3、认识万用表的结构原理和使用方法，并且掌握使用万用表测量方法
4、认识示波器的结构原理和使用方法
二、实验内容
1、熟练掌握运用万用表测量直流电阻，电压，电流
2、使用示波器与信号发生器，调节测试信号
三、实验设备
1、色码电阻若干
2、万用表1台
3、模电试验台
4、示波器1台
四、实验步骤
1、认识万用表，并使用万用表欧姆档测量电阻阻值，并判断被测阻的阻值是否与电阻标称的电阻阻值一致，并做记录。
2、验证电阻的串联和并联阻值，并做记录。
3、熟悉示波器各个旋钮开关及其作用。
4、在模拟电路实验台上，用示波器调节出几组交流信号。
五、实验线路和数据表格
1、利用万用表电阻档，测量电阻
（1）在测量之前先检查指针式万用表的指针是否指示在电阻刻度的无穷大处。
（2）选择适当的档位，一般以电阻读数的倍数作为测量电阻的档位，选择量程后，进行欧姆调零，使指针指示在电阻刻度的零刻度上。
若在无法辨别电阻示数值时，选择从大到小的档位逐个测量，直到找到适当的档位为止。
（3）读取电阻上的标称数值，并将两表笔分别置于电阻两端，读电阻阻值，并做记录。
电阻R标称值/Ω
电阻R测量值/Ω
2、验证电阻的串联与并联
（1）串联：
（采用多组电阻R1和R2）
电阻
次数
R1
R2
R串
计算值
测量值
1
2
3
（2）并联：
（采用多组电阻R1和R2）
电阻
次数
R1
R2
R并
计算值
测量值
1
2
3
3、用示波器调节出几组交流信号并在坐标系中画出其波形
正弦交流信号：
频率1000Hz，峰峰值（波峰与波谷的差）100mV
矩形交流信号：
频率1000Hz，峰值（最大值）100mV
正弦交流信号：
频率1000Hz，峰峰值（波峰与波谷的差）500mV
实验二直流电路中电位及电压关系的测量
一、实验目的
1、学习万用表的正确使用。
2、学习电路中电位和电压的测量方法。
3、加深理解电路中电位的相对性，即与选择参考点电位有关。
4、加深理解电路中两点间的电压即为两点电位之差，其值与参考点电位无关。
二、实验原理
在分析电路的电位时，我们常指定电路中的某一点为参考点，计算或测量其他各节点对参考点的电压降，所得结果称为该节点的电位。
参考点电位规定为零，所以，参考点又叫“零电位点”或“零点”。
参考点可以任意选定，但一经选定，各点的电位计算及测量即以该点为准。
如果换一个参考点，则其他各点的电位值也就不同。
在电路图中不指明参考点而谈论某点的电位是没有意义的。
在电路分析中，我们通常将电路中两节点之间的电位差称为两节点的电压，当其中一个节点为零点时，电压与电位值相等。
因此，在直流电路中，两节点间的电压是固定的，而每一节点，由于零点选取的不同，其电位值发生变化，但两节点之间的电位差（即电压）不变。
三、实验设备和元器件
双路稳压电源6V，12V1台电阻51Ω1只电阻100Ω2只
万用表1块
四、实验内容及步骤
1.实验电路
2.实验内容
（1）按图示电路连接电路。
（2）分别以c、d、e为零电位点，测出电路中各点的电位Va,Vb,Vc,Vd,Ve及电压Vab,Vbc,Vcd,Vde,Vea。
（3）根据测得的数据，验证电压与电位的关系：
Vab=Va-Vb,Vbc=Vb-Vc,Vcd=Vc-Vd,Vde=Vd-Ve,其值与参考电位点无关。
五、实验报告要求
（1）按如下表格记录实验数据。
参考点
Va
Vb
Vc
Vd
Ve
Vab
Vbc
Vcd
Vde
Vea
c
d
e
（2）分析总结电压与电位的关系。
实验三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的理解。
2.学会用电流插头、插座测量各支路电流。
二、原理说明
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。
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、实验设备
电阻510Ω1只
电阻100Ω1只
电阻120Ω1只
直流稳压源5V12V
万用表1块
直流电流表1只
四、实验内容和步骤
1、实验电路
2、实验内容
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。
图中的I1、I2、I3的方向已设定。
三个闭合回路的电流正方向可设为ADEFA、BADCB和FBCEF。
2.分别将两路直流稳压源接入电路，令U1＝6V，U2＝12V。
3.熟悉电流插头的结构，将电流插头的两端接至数字毫安表的“＋、－”两端。
4.将电流插头分别插入三条支路的三个电流插座中，读出并记录电流值。
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，记录之。
被测量
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
五、实验注意事项
1.需用到电压源。
2．所有需要测量的电压值，均以电压表测量的读数为准。
两个电压源的电压也需测量，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确正、负号应根据设定的电流参考方向来判断。
六、实验报告要求
1、计算各支路的电压及电流，并计算各值得相对误差，分析产生误差的原因。
2、分析实验结果，得出相应结论。
实验四叠加原理的验证
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。
三、实验设备和元器件
序号
名称
型号与规格
数量
1
直流稳压电源
0~30V可调
二路
2
万用表
1
3
直流数字电压表
0~200V
1
4
叠加原理实验电路板
1
四、实验内容和步骤
1、实验电路
实验线路如图所示，用试验台的“基尔夫定律/叠加原理”线路。
2、实验内容
（1）将两路稳压源的输出分别调节为12V和16V，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。
测量内容
I1（mA）
I2（mA）
I3（mA）
U1（V）
U2（V）
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
（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，数据记入上表中。
（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，数据记入上表中。
五、实验注意事项
1.用电流插头测量各支路电流时，或者用电压表测量电压降时，应注意仪表的极性，正确判断测得值的＋、－号后，记入数据表格。
2.注意仪表量程的及时更换。
六、实验报告要求
1、记录实验数据。
根据测量的数据，验证叠加定理的正确性ˊ〞。
2、利用叠加原理对电路进行计算，并将UＡＤ＝ＵAD｀+UＡＤ〞与计算值进行比较。
实验五戴维南定理和诺顿定理
一、实验目的
1、学习测量有源一端口网络的开路电压Uoc和短路电流Is，以及除源网络的电阻Ro的方法。
2、用实验方法验证戴维南定理的正确性。
二、实验原理
戴维南定理是对于有源一端口网络的外部特性而言的，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。
三、实验设备及元器件
电阻100Ω1只
电阻120Ω1只
电阻200Ω1只
电阻510Ω1只
直流稳压源5V，12V1台
万用表1块
四、实验内容和步骤
1、实验电路
2、实验内容
（1）按图所示电路连接电路，将S1，S2接至1，使两个电源接通，S接通，测出有源二端网络的输出电流IL。
（2）将S断开，测ab端的电压Uab，此为有源二端网络的开路电压Uoc。
再将S1,S2接至2，测量ab端的电阻Rab，此电阻即为除源网络的输入电阻Ro,即Ro=Rab。
（3）在a，b端接一电流表，测出有源二端网络的短路电流Is。
（4）通过上述测量的数值，验证戴维南定理和诺顿定理的正确性。
五、实验注意事项
1、测量时应注意电流表量程的更换。
2、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、改接线路时，要关掉电源。
六、实验报告要求
1、给出实验原理，分析实验电路，写出实验步骤。
2、记录实验数据，通过计算与实验值作比较，验证戴维南定理和诺顿定理的正确性。
实验六典型电信号的观察与测量
一、实验目的
1、掌握示波器、函数信号发生器、交流毫伏表的使用方法。
2、掌握典型电信号的观察和测量方法。
二、实验仪器设备
1．双踪示波器一台
2．函数发生器一台
3．交流毫伏表一台
4．直流稳压电源一台
三、理论准备
（一）原理说明
1、常用的电信号有直流（阶段）、正弦交流、脉冲信号。
它们分别由直流稳压电源，函数信号发生器提供。
正弦交流电的参数是幅值Um、Im、周期T（或频率f）和初相角。
脉冲信号的参数是幅值Um、脉冲重复周期T及脉宽Tp、直流电的参数是U和I。
2、交流毫伏表是用来测量正弦交流电压有效值的电子仪表。
与一般交流电工仪表或万用表相比，具有输入阻抗高、频带宽、电压量程范围广，灵敏度高等特点。
下表列出了万用表，交流毫伏表一些技术指标的比较情况。
仪表名称
测量交流的电压范围
可测频率范围
输入阻抗
500型万用表
1-2500V
45-65-1000HZ
20KΩ/V
SX2172型交流毫伏表
300V
5HZ-2MHZ
1-300mv8MΩ1-300V10MΩ
3、示波器是一种用途极广泛的电子仪器，它能把电信号转换成可直接观察和测量的图形显示在荧光屏上，可定量测出电信号波形的参数，从荧光屏上的Y轴刻度尺并结合其量程分档选择开关（Y轴输入电压灵敏度V/div分档选择开关）可测得电信号的幅值或峰—峰值。
从荧光屏上的X轴刻度尺并结合其量程分档选择开关（X轴时间扫描速率S/div分档开关）可测得电信号的周期（或频率）、脉宽、相位差等参数。
本实验通过用示波器观察电信号的波形及测量电信号的参数来熟悉示波器并掌握其使用方法。
（二）信号的测量
１、信号电压的测量
信号电压的测量原理是在示波器上显示被测信号的波形，通过屏幕上的Ｙ轴方向刻度尺读出信号电压的幅度或峰峰值。
（１）直流电压的测量
将示波器的输入耦合方式选择开关置于“⊥”或“ＧＮＤ”位置，调节Ｙ轴位移旋钮，使扫描线与Ｘ轴刻度尺重合（或重合于屏幕下方的某横线），以此确定为零电位位置。
然后将输入耦合方式选择开关置于“ＤＣ”位置，Ｙ（Ｙ１或Ｙ２）探头的探极接待测的直流电压，调节Ｙ轴灵敏度（或偏转因数）“Ｖ／div”（或“Ｖ／cm”）旋钮，使荧幕上的一扫描线沿Ｙ轴方向偏离，读出在Ｙ方向（垂直方向）偏移的距离。
用“Ｖ／div”旋钮的标称指示值（微调旋钮置于校正位置，以下同），乘以Ｙ方向偏移的距离，再乘以探头的分压比，即得实际直流电压值。
有些示波器Ｙ轴通道用ＣＨ表示。
例如设所用探头的分压比为１：
１，“Ｖ／div”旋钮置于0.5V/div，Ｙ轴方向偏移距离为３div，在此情况下测得的实际直流电压为
１×0.5V/div×3=1.5V
（２）交流电压的测量
将示波器的输入耦合方式选择开关置于“ＡＣ”位置，Ｙ１（或Ｙ２）探头的探极接待测交流电压，使荧光屏上显示稳定的波形，如图下图所示。
调节“Ｖ／div”旋钮的位置，读出Ｙ轴方向的距离，即得被测交流电压的大小。
图1、5－1
例如设探头的探极的分压比为1:
1，“Ｖ／div”旋钮位于0.1V/div，Ｙ轴方向距离为６div,即可得到图中交流电压的值分别为
ＵPS1=1×0.1V/div×6=0.6V
ＵPS2=1×0.1V/div×6=0.6V
ＵPS3=1×0.1V/div×6=0.6V
２、时间的测量
用示波器测量时间的方法与测量电压的方法基本相同，只是测量时间时，两个被测点是Ｘ轴方向，而测量电压是Ｙ轴方向。
（１）周期的测量
测量时调节扫描速率旋钮分挡开关“t/div”或（t/cm）的位置（扫描微调旋钮置于校正的位置，以下同）读出待测波形一个周期的水平距离，此距离与“t/div”或“t/cm”的标称指示值的乘积，即为待测信号的周期。
例如设“t/div”或“t/cm”旋钮的标称指示值为10μs/div,待测波形一个周期的水平距离为２div，则待测信号的周期为
Ｔ＝10μs/div×2div=20μs
波形如图如下。
（２）频率的测量
频率的测量是在测得被测信号的周期后，取期周期的倒数，即得被测信号的频率。
例如前面已测出被测信号的周期Ｔ为20μs，则此信号的频率为
f=1/T=1/（20×10-6）=50KHZ
3、相位差的测量
将两个同频率的电压信号分别输入到双踪示波器的“Y1”端和“Y2”端，输入方式选择开关置于“交替”。
在示波器荧光屏上同时显示两个被测信号的波形。
设两个正弦信号的波形如下图所示，图中，ＡＢ为被测信号的周期，ＡＣ为两个被测信号之间的相位差，则被测信号相位差为：
Ｑ＝（ＡＣ／ＡＢ）×360º
例如设在荧光屏上显示两个同频率的正弦信号，两信号波形的幅度相等，一个周期的水平距离ＡＢ＝９div，两信号波形之间的水平距离ＡＣ＝１div，则两信号的相位差为
Ｑ＝（1／9）×360º＝40º
４、Ｘ—Ｙ方式的应用
Ｘ—Ｙ方式的操作，将Ｙ１移位控制钮拉出，由Ｙ１变Ｘ端输入Ｘ信号。
Ｘ轴需外来信号控制，如外接扫描信号。
阶梯信号及李沙育图形等都可用Ｘ—Ｙ工作方式显示。
四、实验内容
１、检查示波器
①将示波器面板上有关控制键、旋钮置在适当的位置上，检查各旋钮是否正常。
接通电源、电源指示灯亮，稍候预热，屏幕上出现光迹、分别调节亮度、聚焦、辅助聚焦、Ｘ轴位移、Ｙ轴位移等旋钮，使光迹清晰并与水平刻度平行。
②将Ｙ１（ＣＨ１）通道灵敏度选择开关置0.5V/div，扫描速率选择开关置0.5ms/div,用１：
１探极（或测试电缆线）将校正信号（方波，f=1kHZ UP＝o.5V）输入到Ｙ１通道。
若在屏幕上显示的方波在垂直方向为1div，水平方向每一周期为2div，则仪器正常。
２、正弦信号的观测
按图下图将示波器、函数发生器、交流毫伏表连接。
（２）接通电源，调节函数发生器使其输出频率分别500HZ、2.5kHZ、50kHZ，输出幅度分别为有效值0.5V、2V、1V的正弦信号，调节示波器Ｙ轴灵敏度选择开关和Ｘ轴扫描速率选择开关的挡级位置，从示波器荧光屏上观察各正弦信号的波形，用坐标纸记录各正弦信号的波形。
将实验数据记录于下表中。
正弦信号参数
正弦信号频率的测定
正弦信号幅值的测
f（kHZ）
U（V）
t/div
一个周期所占格数
信号
周期
频率计算
V/div
峰值
格数
峰值
计算所得有效值
500
0.5V
2.5KH
2V
50KHZ
1V
３、脉冲信号的观测
①调节函数发生器，使其输出频率f＝2.5KHZ，脉宽tP=0.2ms，幅度US＝3Ｖ的脉冲信号。
②调节函数发生器，使其输出频率f＝1KHZ，脉宽tP=0.3ms，幅度Um＝4Ｖ的脉冲信号。
观察各脉冲信号波形，用坐标纸记录各脉冲信号的波形。
自拟数据表格。
六、报告要求
1、整理数据表格，画出信号波形，并标出“Y轴灵敏度”开关及“X轴扫描速率”开关的档位（标尺）。
2、总结实验中所用仪器的使用方法，及观测电信号的方法。
3、欲使荧光屏上显示的波形个数多一些，应调节哪一个旋钮？
4、欲使荧光屏上显示的波形幅度大一些，应调节哪一个旋钮？
实验七一阶电路响应特性试验
一、实验目的
1、观察一阶RC电路的瞬变过程，了解时间常数对瞬变过程的影响。
2、了解RC微分，积分和耦合电路的条件和作用。
二、实验原理
1、一阶RC电路对阶跃激励的零状态响应就是直流电源经电阻R向C充电。
对于图所示的一阶电路,当t=0时开关K由位置2转到位置1,由方程：
初始值：
可得出电容和电流随时间变化的规律：
上述式子表明,零状态响应是输入的线形函数。
其中τ=RC，具有时间的量纲，称为时间常数，它是反映电路过渡过程快慢程度的物理量。
τ越大，暂态响应所待续的时间越长。
反之，τ越小，过渡过程的时间越短。
2、电路在无激励情况下，由储能元件的初始状态引起的响应称为零输入响应。
即电容器的初始电压经电阻R放电。
在图9-1中，让开关K于位置1，使初始值UC（0-）=U0，再将开关K转到位置2。
电容器放电由方程：
可以得出电容器上的电压和电流随时间变化的规律：
3、对于RC电路的方波响应，在电路的时间常数远小于方波周期时，可以视为零状态响应和零输入响应的多次过程。
方波的前沿相当于给电路一个阶跃输入，其响应就是零状态响应，方波的后沿相当于在电容具有初始值UC（0-）时把电源用短路置换，电路响应转换成零输入响应。
三、实验设备及元器件
电阻10KΩ2只
电容1μf1只
电容0.1μf1只
电子示波器1台
转换开关1*21个
四、实验内容及步骤
1、实验电路
图1图2
2、实验内容
（1）按图1连接RC微分和耦合电路：
使函数发生器输出分别为100Hz,1kHz,10kHz的方波信号，电阻R两端的电压作为输出端，观察输入，输出波形。
（2）按图2连接RC积分电路：
使函数发生器输出分别为100Hz,1kHz,10kHz的方波信号，电容C两端的而电压作为输出端，观察输入，输出波形。
（3）根据观察波形，总结RC电路作为微分，电容器C作为积分和耦合电路的条件和作用。
五、实验注意事项
1.调节电子仪器各旋钮时，动作不要过快、过猛。
实验前，需熟读双踪示波器的使用说明书。
观察双踪时，要特别注意相应开关、旋钮的操作与调节。
2.信号源的接地端与示波器的接地端要连在一起（称共地），以防外界干扰而影响测量的准确性。
3.示波器的辉度不应过亮，尤其是光点长期停留在荧光屏上不动时，应将辉度调暗，以延长示波管的使用寿命。
六、实验报告及要求
1、记录所观察的输入输出波形。
2、给出相应的结论说明。
实验八L、C元件在直流和交流电路中特性的测定
一、实验目的
1.了解L、C元件在直流和交流电路中的特性。
2.加深正弦交流电路中相量和相量图的概念。
二、实验原理
在直流电路中，对于电感L，在经过初始短暂的动态响应后，它相当于短路状态，此时电感L两端的电压为0；对于电容C，在经过初始短暂的动态响应后，它相当于断路状态，此时，流过电容的电流为0。
在交流电路中，电感L和电容C都是储能元件，在交流信号作用下，存在感抗和容抗，且感抗和容抗的大小不仅与电感和电容的参数L和C的大小有关，而且与交流信号的角频率有关。
对于电容而言，当电容C值一定时，角频率ω越高，电容器的阻抗越小，当电压值一定时，电流的幅值就越大；反之，角频率ω越低，电容的阻抗就越大，流过电容器的电流就越小。
同时，流过电容的电流超前其端电压90゜。
而对于电感而言，电感L的值一定时，角频率ω越高，电感器的阻抗就越大，在电压值一定时，流过电感的电流就越小；反之，角频率ω越低，电感器的阻抗就越小，流过电感器的电流就越大。
同时，流过电感中的电流落后其端电压90゜。
三、实验设备和元器件
电阻100Ω1只
电容4.7μF1只
电感0.25H1只
直流稳压源5V1台
万用表1块
直流电流表50/100mA1只
交流电流表250/500mA1只
50Hz交流电源36V1台
四、实验内容和步骤
1、实验电路
图1图2
2、实验内容
（1）按图1所示连接直流电路，分别测出I，IR，IC和VL,VR,VC,V,说明R，L，C元件在直流电路中的作用和电压、电流间的关系。
（2）按图2所示连接交流电路，分别测出I，IR，IC和VL,VR,VC,V的有效值。
（3）说明R，L，C元件在交流电路中的作用和电压电流间的关系。
五、实验报告要求
根据实验的现象，记录实验结果，说明R，L，C在直流和交流电路中的作用及电压和电流间的相互关系。
实验九交流电路参数的测量
一、实验目的
1、学习交流电路参数的测定方法。
2、掌握交流电流表，交流电压表以及自耦调压器的正确使用。
二、实验原理
在交流电路中，负载的等值参数可以借助于交流电压表、交流电流表和有功功率表分别测出元件两端的有效值I、电压的有效值U和有功功率P后，再通过计算得出。
其关系式为：
阻抗的模▕Z▏=U/I
功率因素COSφ=P/UI
等效电阻R=▕Z▏COSφ
等效电抗X=▕Z▏sinφ
这种测量方法称为三表法，它是测量交流
升级会员 