电路分析实验指导书Word格式.docx
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整理实验结果，独立编写实验报告是实验的重要环节。
从中可以系统地理解实验所得到的知识，建立清晰的概念。
实验结果有数据、波形曲线和现象等。
运用这些结果进行计算、描绘曲线、分析现象，找到其中典型的又能说明问题的特征，发现条件（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。
一般，测量装置精度不高、测量方法欠正确，以及测量者的观测方式欠缺所造成的“系统误差”，通过引入校正值和采用正确、合理的测量方法，是可以避免或得到一定修正的。
而在测量过程中由于各种偶发的因素，如外界干扰、温度变化等所造成的“偶然误差”，一般通过多次重复测量，求取其算术平均值来消除。
至于因为实验者粗心大意，仪器损坏以及读数错误产生的“疏忽误差”而使测量结果不准确，就应将这种结果舍弃。
实验报告开头应写出实验名称、实验日期、系、班级、组别、同组人及指导教师。
实验报告的内容应包括下面几个部分：
（1）、实验目的要求
（2）、实验原理及线路图
（3）实验设备
（4）、实验内容、记录与计算结果
（5）、对本次实验的分析讨论（本项目包含教程中对实验报告的具体要求）。
学生应根据实验结果独立编写好实验报告。
对现象进行分析讨论，必须实事求是，不得抄袭及修改数据。
如果发现有弄虚作假行为，取消本次实验成绩。
实验报告应字迹清楚，作图要认真（用统一坐标纸画）、数据表格要准确、电路符号要正规标注。
七、实验时的安全操作
安全用电是实验中需注意的问题，由于电路、电机实验都是用市电进行，在操作中应注意以下几点：
（1）、在电路通电情况下，不要用手接触带电的金属部分，如需改接线路，应在断开电源后进行。
接线时，电源线在最后连接。
拆线时应先断开电源，然后拆下电源线。
（2）、接通电源应在教师检查后进行。
接通电源时必须通知全组同学，以免触电。
（3）、不得用电流表、万用表的电流及电阻档去测电压，测电阻时必须在断开电源后进行。
功率表电流线圈也不允许并联在电路中。
（4）、所有实验器材按规定放在实验台上，以防使用不当而摔坏。
实验二 电路元件伏安特性的测绘
一、实验目的
1、会常用电路元件的识别方法。
2、掌握线性电阻、非线性电阻元件伏安特性的逐点测试法。
3、掌握实验台上直流电工仪表和设备的使用方法。
二、原理说明
任一二端元件的特性的可用该元件上的端电压U与通过该元件的电流I之间的函数系来表示，即用U－I平面上的一条曲线表征，这条曲线称为该元件的伏安特性曲线。
1、性电阻器的伏安特性曲线是一条通过坐标原点的直线，如图2－1（A）中a曲线所示，该直线的斜率等于该电阻器的电阻值。
2、般的白炽灯在工作时处于高温状态，其灯丝电阻随着温度的升高而增大，通过白炽灯的电流越大，其温度超高，阻值也越大，一般灯泡的“冷电阻”与“热电阻”的阻值相差几倍至几十倍，所以它的伏安特性曲线如图2－1（A）中b曲线所示。
3、般的半导体二极管是一个非线性电阻元件，其特性如图2－1（B）中的c曲线。
正向电流随正向压降的升高而急骤上升；
而反向电压从零一直增加至几十伏时，其反向电流增加很小，粗略地可视为零。
可见，二极管具有单向导电性，但反向电压加得过高，超过管子的极限值，则会导致管子击穿损坏。
mA
4、稳压二极管是一种特殊的半导体二极管，其正向特性与普通二极管类似，但其反向特性较特别，如图2－1（B）中d曲线。
在反向电压开始增加时，其反向电流几乎为零，但当电压增加到某一数值时（该值称为管子的稳压值，不同的稳压管有不同的稳压值），电流将突然增加，以后它的端电压将维持恒定，不再随外加的反向电压升高而增大。
三、预习思考题
1、线性电阻与非线性电阻的概念是什么？
电阻器与二极管的伏安特性有何区别？
2、设某器件伏安特性曲线的函数式为I＝f（V）,试问在逐点绘制曲线时，其坐标变量应如何放置？
3、稳压二极管与普通二极管有何不同，其用途如何？
四、实验设备
序号
名称
型号与规格
备注
1
直流数字毫安表
D31
2
直流数字电压表
3
可调直流稳压电源
0～30V
DG04
4
线性电阻器
1K；
200Ω
DG09
5
二极管
2AP15;
IN4007
6
稳压管
2CW51
7
白炽灯
6.3V或12V
五、实验内容
1、测定线性电阻的伏安特性
按图2－2接线，调节稳压电源的输出电压U，使直流数字电压表的读数V从0开始缓慢地增加，一直到10V，记下相应的电压表和电流表的读数。
V（V）
∈
2.0
4.0
6.0
8.0
10.0
I（mA）
注：
∈为各台设备的稳压所输出的最小值。
V为电压表D31的读数。
2、测定非线性白炽灯泡的伏安特性
将图2－2中的电阻换成一只6.3V（或12V）的小灯泡，重复1的步骤，注意电源电压不能超过6.3V（或12V）。
（注：
每次改变电压，应稳定半分钟后再读数）。
6.3
1、测定半导体二极管的伏安特性
按图2－3接线，R为限流电阻器，测二极管的正向电流不得超过25mA，二极管的正向压降可在0－0.75V之间取值。
特别是在0.5－0.7V之间应多取几个测量点。
作反向特性实验时，只需将图2－3中的电源的正、负极性调换，二极管的反向电压可加到30V，
正向特性实验数据﹝I＜25mA,V＜0.75﹞
反向特性实验数据
U（V）
—5
—10
—15
—20
—25
—30
U为电源DG04的电压值，V为电压表D31的读数。
2、测定稳压二极管的伏安特性
将图2－3中的二极管换成稳压二极管，重复实验内容3的测量。
正向特性实验数据﹝I＜25mA，V＜0.75V﹞
六、注意事项
1、测二极管的正向特性时，稳压电源的输出应由小到大逐渐增加，应时刻注意电流表的读数不超过25mA,稳压电源的输出端切勿碰线短路。
2、在测量过程中，每换一个图重新测量时要注意及时调整电压源的大小，使其旋至最小值。
当仪表超过量程范围时会报警此时应及时更换量程并复位，再重新启动。
七、实验报告
1、根据各实验结果数据，分别在方格纸上绘制出光滑的伏安特性曲线（其中二极管的正、反向特性要画在同一坐标平面内。
表示正、反向电压的坐标轴可取不同的比例尺）。
2、根据实验结果总结、归纳被测元件的特性。
3、必要的误差分析。
4、心得体会及其他。
实验三 受控源VCVS、VCCS、CCVS、CCCS
的实验研究
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。
1、源有独立电源（如电池、发电机等）与非独立电源（或称为受控源）之分。
受控源与独立电源的不同之处是：
独立源的电势ES或电流IS是某一固定的数值或是某一时间的函数；
它不随电路其余部分的状态而变，而受控源的电势或电流则是随电路中另一支路的电压或电流而变的一种电源。
受控源又与无源元件不同，无源元件两端的电压和它自身的电流有一定的函数关系；
而受控源的输出电压或电流则和一支路的电压或电流有某种函数关系。
2、立源与无源元件是二端元件，受控源则是四端元件，或称为以口元件，它有一对输入端（U1，I1）和一对输出端（U2，I2）。
输入端用以控制电压或电流的大小，施加于输入端的控制量可以是电压或电流，因而有两类受控电流源VCCS和电流控制电流源CCCS）。
控制电压源（CCVS）和两类受控电流源（即电压控制电流源VCCS和电流控制电流源（CCCS）。
3、控源的电压（或电流）与控制支路的电压（或电流）成正比变化时，则该受控源是线性受控源。
理想受控源的控制支路中只有一个独立变量（电压或电流），另一个独立变量等于零，即从输入口看，理想受控源或者是短路（即输入电阻R1＝0，因而U1＝0）或者是开路（即输入电导G1＝0，因而输入电流I1＝0）；
从输出口看，理想受控源或者是一个理想电压源或者是一个理想电流源，如图3－1所示
4、源的控制端与受控端的关系式称为转移函数。
四种受控源的定义及其转移函数参量的定义如下：
（1）电压源（VCVS），U2=f（U1），μ=U2/U1 称为转移电压比（或电压增益）。
（2）压控电流源（VCCS），I2=f（U1），g=I2/U1 称为转移电导。
（3）流控电压源（CCVS），U2=f（I1），r=U2/I1 称为转移电阻。
（4）流控电流源（CCCS），I2=f（I1），α=I2/I1 称为转移电流比（或电流增益）。
1、受控源的独立源的相比有何异同点？
比较四种受控源的代号、电路模型、控制量与被控量的关系如何？
2、四种受控源中的r,g,α,和μ的意义是什么？
如何测得？
3、若受控源控制量的极性反向，试问其输出极性是否发生变化？
4、受控源的控制特性是否适合于交流信号？
可调直流恒流源
受控源
VCVS，VCCS，CCVS，CCCS
DG06
电阻器
2K
可变电阻箱
0～99999.9
1、测量受控源VCVS的转移特性（以称电压传输特性）U2=f（U1）及负载特性U2=f（RL）。
按图3－2接入电压源U1和负载RL。
（1）固定RL＝2KΩ，调节稳压电源输出电压U1，测出的U2值，列表
U1（V）
8
U2（V）
在方格纸上绘出电压传输特性曲线U2=f（U1），并在其线性部分求出转移电压比 。
（2）保持U1=2V，调节可变电阻箱RL的阻值，测相应的IL及U2，绘制负载特性曲线U2=f（RL）。
RL（Ω）
50
70
100
200
300
400
500
10K
IL（mA）
2、测量受控源VCCS的转移特性IL=f（U1）及负载特性IL=f（RL），按图3－3接入电压源U1和负载RL。
（1）固定RL＝2KΩ，调节稳压源的输出电压U1，测出相应的IL的值，绘制IL=f（U1）曲线，并由其线性部分求出转移电导g。
0.2
0.5
1.0
1.5
2.5
3.0
3.5
（2）保持U1=2V，令RL从大到小变化，测出相应的IL及U2绘制IL=f（RL）曲线。
RL（KΩ）
20
10
3、测量受控源CCVS的转移特性U2=f（I1）与负载特性U2=f（RL），按图3－4接入电流源IS和负载RL。
（1）固定RL＝2KΩ，调节恒流源的输出电流IS，使其在0.05－0.7mA范围内取8个数值，测出U2，绘制U2=f（I1）曲线，并由线性部分求出转移电阻r。
IS（mA）
（2）保持IS=0.5mA，令RL从1KΩ增至8KΩ，测出IL及U2，绘制U2=f（RL）曲线。
4、测量受控源CCCS的电流转移特性IL=f（I1）及其负载特性IL=f（RL）。
按图3－5接入电流源IS和负载RL。
（1）固定RL＝2KΩ，调节恒流源的输出电流IS。
使其在0.05－0.7mA范围内取8个数，测出IL，绘制IL=f（I1）曲线，并在其线性部分求出转移电流比α。
（2）保持IS=0.5mA，令RL从0，100Ω，200Ω增至80KΩ，测出IL及U2，绘制IL=f（RL）曲线。
六、验注意事项
1、受控源正常工作需要将直流电源开关打开。
2、拆接线时，必须事先断开供电电源，但不必关闭电源总开关。
3、用恒流源供电的实验中，不要使恒流源的负载开路。
1、根据实验数据，在方格纸上分别绘出受控源的转移和负载特性曲线，并求出相应的转移参量。
2、对预习思考题作必要的回答。
3、对实验的结果做出合理地分析和结论，总结对四种受控源的认识和理解。
实验四 基尔霍夫定律和叠加定理
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、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。
3、学会用电流插头、插座测量各支路电流的方法。
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多个元件两端的电压，应能分别满足基尔霍夫电流定律和电压定律，即对电路中的任一节点而言，应有∑I=0；
对任何一个闭合回路而言，应有∑U=0。
叠加定理指出：
在有几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，由该激励产生的响应（即在电路其他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，必须注意预先设定电流的参考方向和电压的参考极性。
1、根据图4－1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，并记入表中，以便实验测量时，可正确地选定毫安表和电压表的量程。
被测量
计算值
I1
（mA）
I2
I3（mA）
E1（V）
E2（V）
UFA（V）
UAB（V）
UAD（V）
UDE（V）
UCD（V）
接R5
接二极管
注意：
R5在不同的实验箱上取值有所不同，注意记录。
直流稳压电源
6V，12V
叠加原理实验电路板
DG05
1、实验前先设定三条支路的电流参考方向，如图中的I1、I2、I3所示，并熟悉线路结构，掌握各开关的操作使用方法。
2、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（注意思考红线接“﹢”时选择的参考方向。
）
3、用直流数字电压表测量电压值时，注意预先标明各电压的极性；
记录﹢、﹣号。
自行设计电路验证齐次性（比例性）、叠加性和成立范围，记录好一切数据后分析处理数据，从而加深对定理的理解。
六、实验注意事项
1、所有需要测量的电压值，均以电压表测量的读数为准，不以电源指示为准。
2、防止电源两端短路。
3、注意仪表量程的更换。
1、根据实验数据，选定实验电路中的任一节点，验证KCL的正确性。
2、根据实验数据，选定实验电路中的任一闭合回路，验证KVL的正确性。
3、根据实验数据，分别举例验证叠加性、齐次性、线性与非线性是如何体现。
4、误差原因分析。
5、心得体会及其它。
实验六三相交流电路电压、电流的测量
1、通过三相交流电路电压、电流的测量，掌握三相电路的接线方法。
明确线、相电压，线、相电流之间的关系。
2、充分理解三相四线制供电系统中中线的作用。
二、实验原理
1、三相负载可接成星形（又称“Y”接法）或三角形（又称“Δ”接法）。
当三相对称负载做Y形联结时，线电压UL是相电压UP的
倍。
线电流IL等于相电流IP，即
UL=
UP，IL=IP
当采用三相四线制接法时，流过中线的电流I0=0，所以可以省去中线。
当对称三相负载作Δ形联接时，有
IL=
IP，UL=UP
2、不对称三相负载作Y联接时，必须采用三相四线制接法（称“Y0”接法
）。
而且中线必须牢固联接，以保证三相不对称负载的每相电压维持对称不变。
倘若中线断开，会导致三相负载电压的不对称，致使负载的那一相的相电压过高，使负载遭受损坏；
负载重的那一相的相电压又过低，使负载不能正常工作。
尤其是对于三相照明负载，无条件地一律采用Y0接法。
3、对于不对称负载作Δ形联结时，IL≠
IP但只要电源的线电压UL对称，加在三相负载上的电压仍是对称的，对各负载工作没有影响。
1、三相负载根据什么条件作星形或三角形联接？
2、复习三相交流电路有关内容，试分析三相星形联结不对称负载在无中线的情况下，当某相负载开路或短路时会出现什么情况？
如果接上中线，情况又如何？
3、本次实验中，为什么要利用三相调压器将380V的市电线电压降为220V的线电压使用？
数量
交流电压表
D33
2
交流电流表
D32
三相调压器
DG01
三相灯组负载
220V、15W白炽灯
9
DG08
电门
1、三相负载星形联结（三相四线制供电）
按图6—1线路连接实验电路，即三相灯组负载三相调压器接通三相对称电源（输出的三相线电压是220V）。
经指导教师检查后，方可接通三相电源，并按以下步骤完成各项实验，分别测量三相负载的线电压、线电流、相电压、相电流，将所测得的数据记入表格6—1中，并观察各相灯组亮暗的变化程度，特别要注意观察中线的作用。
表6—1
测量数据负载情况
开灯盏数
线电流（A）
线电压（V）
相电压（V）
A相
B
相
C
IA
IB
IC
UAB
UBC
UCA
UA0
UB0
UC0
Y0接平衡负载
Y0接不平衡负载
Y接平衡负载
Y接不平衡负载
2、负载三角形连接（三相三线制供电）
按图6—2改接线路，经指导教师检查合格后接通三相电源，并按数据表格的内容进行测试。
并记录在表6-2中。
表6—2
线电压=相电压（V）
相电流（A）
AB相
BC相
CA相
IAB
IBC
ICA
平衡
不平衡
2
3
1、本实验采用三相交流市电，线电压
升级会员 