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电路实验报告

实验一电位、电压得测定及电路电位图得绘制

实验二　基尔霍夫定律得验证

实验三线性电路叠加性与齐次性得研究

实验四受控源研究

实验六交流串联电路得研究

实验八三相电路电压、电流得测量

实验九三相电路功率得测量

实验一电位、电压得测定及电路电位图得绘制

一。

实验目得

1。

学会测量电路中各点电位与电压方法。

理解电位得相对性与电压得绝对性；

2。

学会电路电位图得测量、绘制方法；

3.掌握使用直流稳压电源、直流电压表得使用方法。

二.原理说明

在一个确定得闭合电路中，各点电位得大小视所选得电位参考点得不同而异，但任意两点之间得电压（即两点之间得电位差）则就是不变得,这一性质称为电位得相对性与电压得绝对性。

据此性质，我们可用一只电压表来测量出电路中各点得电位及任意两点间得电压。

若以电路中得电位值作纵坐标,电路中各点位置（电阻或电源）作横坐标，将测量到得各点电位在该平面中标出，并把标出点按顺序用直线条相连接，就可得到电路得电位图，每一段直线段即表示该两点电位得变化情况。

而且,任意两点得电位变化，即为该两点之间得电压。

在电路中,电位参考点可任意选定，对于不同得参考点,所绘出得电位图形就是不同，但其各点电位变化得规律却就是一样得。

三．实验设备

1。

直流数字电压表、直流数字毫安表

2.恒压源（EEL－I、II、IＩＩ、IＶ均含在主控制屏上,可能有两种配置

（1）+6Ｖ（+5Ｖ），+１2V,0~3０Ｖ可调或（２）双路0～３0V可调.）

3.EEL－30组件（含实验电路）或EＥL—５3组件

四。

实验内容

实验电路如图1－1所示，图中得电源US1用恒压源中得+6V（+５Ｖ）输出端,ＵS２用0～+３0V可调电源输出端,并将输出电压调到+12V。

1.测量电路中各点电位

以图1－1中得A点作为电位参考点，分别测量B、C、Ｄ、E、F各点得电位。

用电压表得黑笔端插入Ａ点，红笔端分别插入B、C、D、Ｅ、F各点进行测量,数据记入表1－1中。

以Ｄ点作为电位参考点，重复上述步骤，测得数据记入表1—１中.

图　1—1

2.电路中相邻两点之间得电压值

在图1—１中，测量电压UAB：

将电压表得红笔端插入A点，黑笔端插入B点,读电压表读数，记入表1-1中。

按同样方法测量ＵBC、UCD、ＵDＥ、UEF、及UFA,测量数据记入表1－1中。

表　1－1电路中各点电位与电压数据电位：

Ｖ

电位

参考点

VＣ

VＤ

ＵAB

UBC

ＵCD

UDE

UＥF

UＦA

6、10

-５、７4

—3、7４

-4、36

0、6２

6、08

11、85

—1、9９

0、6２

－４、99

0、６２

３、75

9、８５

－1、99

－0、61

４、３7

五。

实验注意事项

1。

EEＬ-30组件中得实验电路供多个实验通用，本次实验没有利用到电流插头与插座.

2．实验电路中使用得电源UＳ2用0～+３0V可调电源输出端，应将输出电压调到+１2Ｖ后，再接入电路中。

并防止电源输出端短路。

3．数字直流电压表测量电位时，用黑笔端插入参考电位点，红笔端插入被测各点，若显示正值，则表明该点电位为正（即高于参考电位点）；若显示负值,表明该点电位为负（即该点电位低于参考点电位）.

4.用数字直流电压表测量电压时，红笔端插入被测电压参考方向得正（+）端，黑笔端插入被测电压参考方向得负（—）端,若显示正值，则表明电压参考方向与实际方向一致；若显示负值,表明电压参考方向与实际方向相反。

六。

预习与思考题

1。

电位参考点不同,各点电位就是否相同?

任两点得电压就是否相同,为什么?

答：

在一个确定得闭合回路中电位参考点不同，各点得电位也不相同,但任意两点之间得电压就是不变得，这一性质称为电位得相对性与电压得绝对性。

2。

在测量电位、电压时，为何数据前会出现±号，它们各表示什么意义？

答:

电位参考点选定后,各点电位不同,　“+"表示该点电位比参考点大，“－"表示该点电位比参考点小;测电压时,“＋”“－”表示两点得电位相对大小，由电压电流就是否关联决定。

３。

什么就是电位图形?

不同得电位参考点电位图形就是否相同？

如何利用电位图形求出各点得电位与任意两点之间得电压.

答:

以电路中电位值作为纵坐标，电路各点位置作为横坐标,将测得得各点电位在该坐标平面画出,并把这些点用线连接,所得得图形称电位图；不同得电位参考点电位图形就是不同得;在电位图中,各点得电位为该点对应得纵坐标,而两点间得电压则为该两点间得纵坐标得差。

七。

实验报告要求

1。

根据实验数据，分别绘制出电位参考点为Ａ点与Ｄ点得两个电位图形。

2。

根据电路参数计算出各点电位与相邻两点之间得电压值，与实验数据相比较，对误差作必要得分析。

答：

可能造成误差得原因有：

电压表得精确度等仪器造成得误差。

3.回答思考题。

实验二基尔霍夫定律得验证

一．实验目得

１。

验证基尔霍夫定律得正确性，加深对基尔霍夫定律得理解;ﻫ2．学会用电流插头、插座测量各支路电流得方法；

３.学习检查，分析电路简单得故障分析能力。

二。

原理说明

1．基尔霍夫定律

基尔霍夫电流定律与电压定律就是电路得基本定律,它们分别用来描述结点电流与回路电压，即对电路中得任一结点而言，在设定电流得参考方向下，应有∑Ｉ=0，一般流出结点得电流取正号,流入结点得电流取负号；对任何一个闭合回路而言,在设定电压得参考方向下，绕行一周，应有∑U=0，一般电压方向与绕行方向一致得电压取正号，电压方向与绕行方向相反得电压取负号。

在实验前,必须设定电路中所有电流、电压得参考方向，其中电阻上得电压方向应与电流方向一致，见图2-1所示.

2.检查，分析电路得简单故障

电路常见得简单故障一般出现在连线或元件部分。

连线部分得故障通常有连线接错，接触不良而造成得断路等；元件部分得故障通常有接错元件、元件值错，电源输出数值（电压或电流）错等。

故障检查得方法就是用万用表（电压档或电阻档）或电压表在通电或断电状态下检查电路故障。

（１）通电检查法：

在接通电源得情况下,用万用表得电压档或电压表，根据电路工作原理，如果电路某两点应该有电压，电压表测不出电压,或某两点不该有电压，而电压表测出了电压,或所测电压值与电路原理不符，则故障必然出现在此两点之间。

（2）电检查法：

在断开电源得情况下,用万用表得电阻档,根据电路工作原理,如果电路中某两点应该导通而无电阻（或电阻极小），万用表测出开路（或电阻极大），或某两点应该开路（或电阻很大），而测得得结果为短路（或电阻极小），则故障必然出现在此两点之间。

本实验用电压表按通电检查法检查、分析电路得简单故障。

三.实验设备

1.直流数字电压表、直流数字毫安表

2.恒压源

3.EＥL－３0组件（含实验电路）或EEL－53组件

四.实验内容

实验电路如图2-１所示,图中得电源ＵS１用恒压源中得＋６Ｖ（+5V）输出端,UＳ2用０～＋3０V可调电源输出端,并将输出电压调到＋１2V（以直流数字电压表读数为准）。

实验前先设定三条支路得电流参考方向，如图中得I1、I２、I３所示，并熟悉线路结构，掌握各开关得操作使用方法。

图　２—1

1.熟悉电流插头得结构

将电流插头得红线端插入数字毫安表得红（正）接线端,电流插头得黑线端插入数字毫安表得黑（负）接线端。

2．测量支路电流

将电流插头分别插入三条支路得三个电流插座中，读出各电流值.按规定:

在节点A，电流表读数为“+”,表示电流流出节点,读数为“－”，表示电流流入节点，然后根据图２－１中得电流参考方向，确定各支路电流得正、负号,并记入表2－1中。

表2－1支路电流数据

支路电流（mA）

Ｉ3

计算值

－1、２1

—６、1４

7、35

测量值

－1、22

-６、18

7、43

相对误差

0、0１

0、04

0、0８

３。

测量元件电压

用直流数字电压表分别测量两个电源及电阻元件上得电压值，将数据记入表２－２中。

测量时电压表得红（正）接线端应插入被测电压参考方向得高电位（正）端,黑（负）接线端应插入被测电压参考方向得低电位（负）端。

表２－2各元件电压数据

各元件电压（Ｖ）

US1

ＵS２

UR1

UＲ２

UR３

UR4

UR5

计算值（V）

5、０0

１2、00

1、0２

6、16

—３、81

1、０2

2、02

测量值（V）

5、00

１2、00

0、62

6、1

－3、7４

0、6２

相对误差

０、０0

０、00

０、40

０、0６

０、07

0、4０

0、0２

五．实验注意事项

１.所有需要测量得电压值，均以电压表测量得读数为准,不以电源表盘指示值为准。

2.防止电源两端碰线短路.

3。

若用指针式电流表进行测量时,要识别电流插头所接电流表得“+、—”极性，倘若不换接极性，则电表指针可能反偏（电流为负值时）,此时必须调换电流表极性，重新测量，此时指针正偏,但读得得电流值必须冠以负号。

六。

预习与思考题

1.根据图2-1得电路参数,计算出待测得电流I1、I2、I3与各电阻上得电压值，记入表２－2中，以便实验测量时,可正确地选定毫安表与电压表得量程;

2。

在图2－1得电路中A、D两节点得电流方程就是否相同？

为什么？

答:

电路中A、D两节点得电流方程不同.电流流过A、B两点得方向相反。

3。

在图２-１得电路中可以列出几个电压方程？

它们与绕行方向有无关系?

答:

可以列出三个电压方程.它们与绕行方向有关系。

4．在实验中若用指3针万用表直流毫安档测各支路电流，什么情况下可能出现毫安表指针反偏,应如何处理,在记录数据时应注意什么？

若用直流数字毫安表测量时,则会有什么显示呢?

答:

用万用表测量时，当接线反接时指针会反偏，记录时注意数据时要改变正负号。

若用数字表测量,会有正负显示。

七。

实验报告要求

1．回答思考题；

２。

根据实验数据,选定试验电路中得任一节点，验证基尔霍夫电流定律（ＫＣL）得正确性;

答:

选择接点Ａ,I1＋I2+Ｉ３=-1、18-6、26+7、42＝—０、02≈０，忽略实验误差，满足基尔霍夫定理电流I1+I2+I3=0。

3.根据实验数据，选定试验电路中得任一闭合回路,验证基尔霍夫电压定律（KＶL）得正确性;

答:

选择回路FADEＦ，ＵR1＋UR3＋UＲ4+US1＝—0、60—3、７9—0、5９+5、00＝0、02≈０，忽略实验误差,满足基尔霍夫电压定律ＵR1+UR３＋　UＲ４+UＳ1=0.

4。

列出求解电压ＵEA与ＵCA得电压方程，并根据实验数据求出它们得数值；

答:

UEA=－（UR３+UR4）＝-（-3、７９－0、59）=4、38Ｖ

UCA=US2+UR2=12、01—６、1８=5、8３V。

5。

写出实验中检查、分析电路故障得方法，总结查找故障体会。

故障1

故障２

故障３

测得R5两端无电压，Ｒ2两端有电压６、１V，可得R5短路

测得R４两端无电压，R１两端有电压0、62V，可得R4短路

忽略实验误差,ＩR2＝IR１,可得R3断开。

实验三线性电路叠加性与齐次性得研究

一.实验目得

１．验证叠加定理;

2。

了解叠加定理得应用场合；

3。

理解线性电路得叠加性与齐次性。

二.原理说明

叠加原理指出:

在有几个电源共同作用下得线性电路中，通过每一个元件得电流或其两端得电压，可以瞧成就是由每一个电源单独作用时在该元件上所产生得电流或电压得代数与。

具体方法就是：

一个电源单独作用时,其它得电源必须去掉（电压源短路，电流源开路）;再求电流或电压得代数与时,当电源单独作用时电流或电压得参考方向与共同作用时得参考方向一致时，符号取正,否则取负。

在图3－１中:

I１=Ｉ1'—I1”，I2=－I2’＋Ｉ2"，I3=　I３’＋　I3”,U＝U’+U”.

（a）　　　　（ｂ）　　　（c）

图　3—1

叠加原理反映了线性电路得叠加性,线性电路得齐次性就是指当激励信号（如电源作用）增加或减小Ｋ倍时,电路得响应（即在电路其它各电阻元件上所产生得电流与电压值）也将增加或减小K倍。

叠加性与齐次性都只适用于求解线性电路中得电流、电压。

对于非线性电路，叠加性与齐次性都不适用.

三。

实验设备

1.直流数字电压表、直流数字毫安表

2.恒压源

3。

EＥL-30组件（含实验电路）或ＥEＬ－5３组件

四。

实验内容

实验电路如图3-２所示，图中：

R1＝R２=R3=510Ω,R2=１KΩ,　R５=３30Ω，电源ＵS1用恒压源中得+１2V输出端,UＳ2用0～30V可调电压输出端,并将输出电压调到+６V（以直流数字电压表读数为准），将开关S３投向Ｒ5侧。

图3－2

1。

US１电源单独作用（将开关S1投向US1侧,开关S２投向短路侧）,参考图3－１（b）,画出电路图,表明各电流、电压得参考方向。

用直流数字毫安表接电流插头测量各支路电流:

将电流插头得红接线端插入数字毫安表得红（正）接线端，电流插头得黑接线端插入数字毫安表得黑（负）接线端,测量各支路电流，按规定:

在结点Ａ，电流表得读数为“+”，表示电流流出结点,读数为“-”，表示电流流入结点，然后根据电路中得电流参考方向,确定各支路电流得正、负号,并将数据记入表3－１中.

用直流数字电压表测量各电阻元件两端电压：

电压表得红（正）接线端应插入被测电阻元件电压参考方向得正端，电压表得黑（负）接线端插入电阻元件得另一端（电阻元件得电压参考方向与电流得参考方向一致），测量各电阻元件两端电压,数据记入表3－1中。

表3—1实验数据一

测量项目

实验内容

UＳ1

（Ｖ）

ＵS2

（Ｖ）

Ｉ1

（mＡ）

（mA）

I３

（mA）

ＵAB

（V）

UCD

（Ｖ）

UＡD

（V）

UDE

（V）

UFA

（V）

US１单独作用

8、６

-２、4０

－６、２

-２、3７

-0、78

-3、18

-４、３４

-４、33

US2单独作用

６

1、１

—3、6

2、4

-３、56

-1、1６

１、29

-0、６２

—0、62

US1ＵＳ2共同作用

1２

9、8

—5、9

－3、7

－6、0２

—1、99

—2、04

-４、8２

－4、91

UＳ２单独作用

０

2、２

—7、2

４、8

－7、12

－2、３２

2、5８

-1、24

—1、24

２．US2电源单独作用（将开关S1投向短路侧,开关S2投向ＵS２侧），参考图３－1（ｃ）,画出电路图，标明各电流、电压得参考方向。

重复步骤1得测量并将数据记录记入表格3-1中。

3。

US１与US2共同作用时（开关Ｓ１与S２分别投向UＳ1与US2侧）,各电流、电压得参考方向见图3－２.

完成上述电流、电压得测量并将数据记入表格3－1中.

4。

将US2得数值调至+1２Ｖ,重复第2步得测量,并将数据记录在表3－1中.

５．将开关Ｓ３投向二极管VD侧，即电阻R5换成一只二极管1N４０07,重复步骤１~4得测量过程,并将数据记入表3－2中。

　　　　　　　　　表３－2　实验数据二

测量项目　

实验内容

UＳ1

（Ｖ）

ＵS２

（V）

（mA）

Ｉ3

（mA）

UＡB

（V）

UCD

（V）

UAD

（V）

ＵDE

（V）

UFA

（V）

US1单独作用

０

5。

０

-５、1

－5、04

-１、65

—6、7

-２、58

－2、58

US2单独作用

０.０6

-４、1

3、4

-3、91

1、31

0、８3

－０、35

—0、３5

ＵＳ1UＳ2共同作用

６

7。

－7、6

—７、6

-2、49

-4、０8

-3、89

—３、90

US２单独作用

０、12

-8、2

6、８

—7、8２

-2、62

1、66

-0、7

—0、７

五。

实验注意事项

1．用电流插头测量各支路电流时，应注意仪表得极性，即数据表格中“+、-”号得纪录;

2。

注意仪表量程得及时更换;

３。

电源单独作用时，去掉另一个电压源,只能在实验板上用开关K1与K2操作而不能直接将电源短路。

六.预习与思考题

１。

叠加原理中UＳ1，ＵＳ2分别单独作用，在实验应如何操作？

可否将要去掉得电源（UＳ1与ＵS２）直接短接？

答:

叠加原理中US1，US2分别单独作用,其她电源必须去掉即电压源短路，电流源开路。

，

2.实验电路中，若有一个电阻元件改为二极管，试问叠加性与齐次性还成立吗?

为什么？

答:

若改成二极管,叠加性与齐次性不成立，因为叠加性与齐次性都不适用于非线形电路,。

七.实验报告要求

1。

根据表3—1实验数据一，通过求各支路电流与各电阻元件两端电压，验证线性电路得叠加性与齐次性；

答：

US1与ＵS２共同作用时产生得电流与各电阻元件两端得电压等于它们单独作用时得电流与各电阻元件两端得电压之与,如某个独立电源数值加倍,电流与各电阻元件两端得电压也加倍。

２．各电阻元件所消耗得功率能否用叠加原理计算得出？

使用上述实验数据计算、说明;

答:

各电阻元件消耗功率不满足叠加原理。

由R1得三次功率计算得出PＲ1与PＲ1'＋PR1”不等、

3。

根据表３－1实验数据一，当ＵＳ1＝US2=１2V时,用叠加原理计算各支路电流与各电阻元件两端电压;

测量项目　

实验内容

US1

（V）

US2

（V）

（mA）

UAB

（Ｖ）

UCD

（V）

ＵAＤ

（V）

UＤＥ

（V）

UＦA

（V）

ＵS１单独作用

０

8、６

—2、４0

—6、2

—2、３７

－０、７８

－3、１8

—4、３4

—4、3３

US2单独作用

2、2

－7、2

4、8

—７、12

-2、３２

2、58

-１、22

-１、24

US1US２共同作用

１２

1２

-６、14

—４、8７

１1、07

-4、７5

－1、57

５、6３

3、19

3、１８

4。

据表3－2实验数据二，说明叠加性与齐次性就是否适用于该实验电路;

答：

叠加性与齐次性不适用于该实验电路。

根据流过Ｒ１得三个电流值进行计算发现不满足叠加性与齐次性.

5。

回答思考题。

实验四受控源研究

一．实验目得

1。

加深对受控源得理解；

２。

熟悉由运算放大器组成受控源电路得分析方法，了解运算放大器得应用;

3.掌握受控源特性得测量方法。

二．实验原理

1。

受控源

受控源向外电路提供得电压或电流就是受其它支路得电流或电压得控制,因而受控源就是双口元件：

一个为控制端口，或称输入端口，输入控制量（电压或电流）,另一个为受控端口或称输出端口,向外电路提供电压或电流。

受控端口得电压或电流,受控制端口得电压或电流得控制。

根据控制变量与受控变量之间得不同组合，受控源可分为四类：

（1）电压控制电压源（VCVS）,如图4—1（a）所示，其特性为：

其中:

称为转移电压比（即电压放大倍数）.

（2）电压控制电流源（ＶCCS）,如图4－１（ｂ）所示,其特性为：

其中：

称为转移电导.

（3）电流控制电压源（CCVS）,如图4－1（c）所示,其特性为：

其中：

称为转移电阻。

（４）电流控制电流源（CCCＳ），如图4-１（d）所示,其特性为：

其中:

称为转移电流比（即电流放大倍数）.

２.用运算放大器组成得受控源

运算放大器得电流符号如图4-2所示，具有两个输入端:

同向输入端与反向输入端,一个输出端。

放大倍数为,则。

对于理想运算放大器，放大倍数为,输入电阻为，输出电阻为,由此可得两个特性：

特性1:

特性２：

（１）压控制电压源（VCVＳ）

电压控制电压源电路如图4-3所示。

由运算放大器得特性1可知:

则

由运算放大器得特性2可知:

代入、得:

可见,运算放大器得输出电压受输入电压得控制，其电路模型如图4－１（a）所示，转移电压比:

。

（2）电压控制电流源（ＶCCS）

电压控制电流源电路如图4－4所示.

由运算放大器得特性1可知：

则

由运算放大器得特性2可知：

即只受输入电压控制，与负载无关（实际上要求为有限制）。

其电路模型如图４-1（b）所示。

转移电导为：

（3）电流控制电压源（ＣCＶS）

电流控制电压源电路如图4－5所示。

由运算放大器得特性1可知：

由运算放大器得特性２可知:

代入上式,得:

即输出电压受输入电流控制。

其电路模型如图４—１（ｃ）所示。

转移电阻为：

（4）电流控制电流源（ＣＣCS）

电流控制电流源电路如图4-6所示.由运算放大器得特性1可知:

由运算放大器得特性2可知:

代入上式,

即输出电流只受输入电流得控制，与负载无关。

它得电路模型如图4-１（d）所示。

转移电流比：

三．实验设备

1．直流数字电压表、直流数字毫安表

2.恒压源

3。

恒流源（0～５00mA可调）

4.EEL—31组件或EEL－5４组件

四.实验任务

3。

测试电压控制电流源（VＣCS）特性

实验电路如图4—8所示,图中，U1用恒压源得可调电压输出端，Ｒ1=10KΩ，RL=2KΩ　（用电阻箱）。

（１）测试VＣCS得转移特性I2=f（U１）

调节恒压源输出电压U１（以电压表读数为准）,用电流表测量对应得输出电流I2，将数据记入表４-3中.

表4—3　VCCＳ得转移特性数据

U1/V

0、5

1、5

2、5

３

３、5

４

Ｉ２／mA

0、０0３

0、０５5

0、104

0、１５6

０、206

0、258

0、30８

0、358

0、409

（2）测试VＣＣS得负载特性Ｉ2=f（RＬ）

保持U1=2V，负载电阻ＲL用电阻箱,并调节其大小，用电流表测量对应得输出电流I2，并将数据记入表４-４中。

表4－４VCＣS得负载特性数据

ＲＬ/KΩ

5０

1５

３

0、5

0、2

０、１

I2／mA

0、206

０、206

0、2０6

０、206

0、２06

０、２0６

0、2０6

０、206

4.测试电流控制电压源（CCＶＳ）特性

实验电路如图4-9所示,图中,I1用恒流源，R1=1０KΩ,RL=2KΩ（用电阻箱）。

（１）测试CCVＳ得转移特性U2=f（U1）

调节恒流源输出电流I1（以电流表读数为准），用电压表测量对应得输出电压U２，将数据记入表4—5中。

表4—5CＣVS得转移特性数据

I1／mA

０、0５

0、1

0、1５

0、2

０、25

0、３

0、4

U2/Ｖ

—0、66

－1、3６

－2、0１

—2、7

—3、３7

-4、０3

-5、4

（２）测试ＣCVS得负载特性U２=ｆ（ＲL）

保持I

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