欧阳青电路分析实验课教案资料.docx

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欧阳青电路分析实验课教案资料

信息学院

实验课教案

课程名称：

电路分析基础实验

课程性质：

基础必修

主讲教师：

联系电话：

E-MAIL：

实验课时分配表

适用专业:

电子专业

班级：

11自动化5班

编号

实验名称

分配课时

备注

1

基本电工仪表的使用及测量误差的计算

2

2

电位、电压的测定及基尔霍夫定律的验证

2

3

叠加原理的验证

2

4

戴维南和诺顿定理验证

2

5

一阶动态电路的响应测试

2

6

R、L、C元件阻抗特性的测试

2

7

日光灯功率因数提高

2

8

R、L、C串联谐振电路的测量

2

课时合计

16

第1课

一．实验名称：

实验1基本电工仪表的使用及测量误差的计算

二．实验目的

1.熟悉实验台上各类电源及各类测量仪表的布局和使用方法。

2.掌握指针式电压表、电流表内阻的测量方法。

3.熟悉电工仪表测量误差的计算方法。

三．实验课时：

（2学时）

四．实验仪器

序号

名称

型号与规格

数量

备注

1

可调直流稳压电源

0~30V

二路

2

可调恒流源

0~200mA

1

3

指针式万用表

1

4

可调电阻箱

0~9999.9Ω

1

5

电阻器

按需选择

五．实验原理（除实验知识外，还包括装置及使用方法介绍等）

1.用“分流法”测量电流表的内阻

2.用分压法测量电压表的内阻。

3.仪表内阻引起的测量误差。

六．实验内容与步骤

1、根据“分流法”原理测定指针式万用表直流电流0.5mA和5mA档量限的内阻。

2.根据“分压法”原理按图1-2接线，测定指针式万用表直流电压2.5V和10V档量限的内阻。

七．数据记录、处理及分析要求

1、列表记录实验数据，并计算各被测仪表的内阻值。

2.分析实验结果，总结应用场合。

八．注意事项

1.在开启DG04挂箱的电源开关前，应将两路电压源的输出调节旋钮调至最小（逆时针旋到厎），并将恒流源的输出粗调旋钮拨到2mA档，输出细调旋钮应调至最小。

接通电源后，再根据需要缓慢调节。

2.当恒流源输出端接有负载时，如果需要将其粗调旋钮由低档位向高档位切换时，必须先将其细调旋钮调至最小。

否则输出电流会突增，可能会损坏外接器件。

3.电压表应与被测电路并接，电流表应与被测电路串接，并且都要注意正、负极性与量程的合理选择。

4.实验内容1、2中，R1的取值应与RB相近。

5.本实验仅测试指针式仪表的内阻。

由于所选指针表的型号不同，本实验中所列的电流、电压量程及选用的RB、R1等均会不同。

实验时应按选定的表型自行确定。

九．参考资料

1．张浩等编写的《电路分析实验指导书》

2．曾令琴主编的《电路基础》

第2课

一．实验名称：

实验2电位、电压的测定及基尔霍夫定律

二．实验目的

1.验证电路中电位的相对性、电压的绝对性；

2.验证基尔霍夫定律。

三．实验课时：

（2学时）

四．实验仪器

序号

名称

型号与规格

数量

备注

1

直流可调稳压电源

0~30V

二路

2

万用表

1

3

直流数字电压表

0~200V

1

4

电位、电压测定实验电路板

1

五．实验原理

在一个闭合电路中，各点电位的高低视所选的电位参考点的不同而变，但任意两点间的电位差（即电压）则是绝对的，它不因参考点的变动而改变。

在电位图中，任意两个被测点的纵坐标值之差即为该两点之间的电压值。

　　在电路中电位参考点可任意选定。

对于不同的参考点，所绘出的电位图形是不同的，但其各点电位变化的规律却是一样的。

六．实验内容与步骤

利用实验箱上的“基尔霍夫定律/叠加原理”线路，按图2-1接线。

图2-1

1.分别将两路直流稳压电源接入电路，令U1＝6V，U2＝12V。

（先调准输出电压值，再接入实验线路中。

）

2.以图2-1中的A点作为电位的参考点，分别测量B、C、D、E、F各点的电位值φ及相邻两点之间的电压值UAB、UBC、UCD、UDE、UEF及UFA，数据列于表中。

3.以D点作为参考点，重复实验内容2的测量，测得数据列于表中。

七．注意事项

1.本实验线路板系多个实验通用，本次实验中不使用电流插头。

实验线路板上的K3应拨向330Ω侧，三个故障按键均不得按下。

2.测量电位时，用指针式万用表的直流电压档或用数字直流电压表测量时，用负表棒（黑色）接参考电位点，用正表棒（红色）接被测各点。

若指针正向偏转或数显表显示正值，则表明该点电位为正（即高于参考点电位）；若指针反向偏转或数显表显示负值，此时应调换万用表的表棒，然后读出数值，此时在电位值之前应加一负号（表明该点电位低于参考点电位）。

数显表也可不调换表棒，直接读出负值。

九．参考资料

1．张浩等编写的《电路分析实验指导书》

2．曾令琴主编的《电路基础》

第3课

一．实验名称：

实验三　叠加原理的验证

二．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。

三．实验课时：

（2学时）

四．实验仪器

序号

名称

型号与规格

数量

备注

1

直流稳压电源

0~30V可调

二路

2

万用表

1

自备

3

直流数字电压表

0~200V

1

4

直流数字毫安表

0~200mV

1

5

迭加原理实验电路板

1

DGJ-03

五．实验原理

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。

六．实验内容与步骤

实验线路如图3-1所示，用实验箱的“基尔夫定律/叠加原理”线路。

图3-1

1.将两路稳压源的输出分别调节为12V和6V，接入U1和U2处。

1.将两路稳压源的输出分别调节为12V和6V，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。

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。

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。

七．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。

八．参考资料

1．张浩等编写的《电路分析实验指导书》

2．曾令琴主编的《电路基础》

第4课

一．实验名称：

实验四戴维南定理和诺顿定理的验证

二．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。

三．实验课时：

（2学时）

四．实验仪器

序号

名称

型号与规格

数量

备注

1

可调直流稳压电源

0～30V

1

2

可调直流恒流源

0～500mA

1

3

直流数字电压表

0～200V

1

4

直流数字毫安表

0～200mA

1

5

万用表

1

6

可调电阻箱

0～99999.9Ω

1

7

电位器

1K/2W

1

8

戴维南定理实验电路板

1

五．实验原理

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。

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。

六．实验内容与步骤

被测有源二端网络如图4-1（a）。

（a）（b）

图4-1

1.用开路电压、短路电流法测定戴维南等效电路的Uoc、R0。

按图4-1（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mA表。

）

2.负载实验：

按图4-1（a）接入RL。

改变RL阻值，测量有源二端网络的外特性曲线。

3.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4-1（b）所示，仿照步骤“2”测其外特性，对戴氏定理进行验证。

4.有源二端网络等效电阻（又称入端电阻）的直接测量法。

七．注意事项

1.测量时应注意电流表量程的更换。

2.步骤“4”中，电压源置零时不可将稳压源短接。

3.用万表直接测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6-3测量。

5.改接线路时，要关掉电源。

八．参考资料

1．张浩等编写的《电路分析实验指导书》

2．曾令琴主编的《电路基础》

第5课

一．实验名称：

实验五RC一阶电路的响应测试

二．实验目的

　1.测定RC一阶电路的零输入响应、零状态响应及完全响应。

2.学习电路时间常数的测量方法。

3.掌握有关微分电路和积分电路的概念。

4.进一步学会用示波器观测波形。

三．实验课时：

（2学时）

四．实验仪器

序号

名称

型号与规格

数量

备注

1

函数信号发生器

1

2

双踪示波器

1

自备

3

动态电路实验板

1

DGJ-03

五．实验原理

利用信号发生器输出的方波来模拟阶跃激励信号，即利用方波输出的上升沿作为零状态响应的正阶跃激励信号；利用方波的下降沿作为零输入响应的负阶跃激励信号。

只要选择方波的重复周期远大于电路的时间常数τ，那么电路在这样的方波序列脉冲信号的激励下，它的响应就和直流电接通与断开的过渡过程是基本相同的。

根据一阶微分方程的求解得知uc＝Ume-t/RC＝Ume-t/τ。

当t＝τ时，Uc（τ）＝0.368Um。

此时所对应的时间就等于τ。

亦可用零状态响应波形增加到0.632Um所对应的时间测得，

六．实验内容与步骤

1.从电路板上选R＝10KΩ，C＝6800pF组成如图13-1（b）所示的RC充放电电路。

ui为脉冲信号发生器输出的Um＝3V、f＝1KHz的方波电压信号，并通过两根同轴电缆线，将激励源ui和响应uC的信号分别连至示波器的两个输入口YA和YB。

这时可在示波器的屏幕上观察到激励与响应的变化规律，请测算出时间常数τ，并用方格纸按1:

1的比例描绘波形。

　　少量地改变电容值或电阻值，定性地观察对响应的影响，记录观察到的现象。

　　2.令R＝10KΩ，C＝0.1μF，观察并描绘响应的波形，继续增大C之值，定性地观察对响应的影响。

3.令C＝0.01μF，R＝100Ω，组成如图13-2（a）所示的微分电路。

在同样的方波激励信号（Um＝3V，f＝1KHz）作用下，观测并描绘激励与响应的波形。

七．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、旋钮图13-3动态电路、选频电路实验板

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。

八．参考资料

1．张浩等编写的《电路分析实验指导书》

2．曾令琴主编的《电路基础》

第6课

一．实验名称：

实验六R、L、C元件阻抗特性的测定

二．实验目的

1.验证电阻、感抗、容抗与频率的关系，测定R～f、XL～f及Xc～f特性曲线。

2.加深理解R、L、C元件端电压与电流间的相位关系。

三．实验课时：

（2学时）

四．实验仪器

序号

名称

型号与规格

数量

备注

1

函数信号发生器

1

2

交流毫伏表

0～600V

1

3

双踪示波器

1

4

频率计

1

5

实验线路元件

R=1KΩ，r=51Ω,C=1μF,L约10mH

1

五．实验原理

　1.在正弦交变信号作用下，R、L、C电路元件在电路中的抗流作用与信号的频率有关，它们的阻抗频率特性R～f，XL～f，Xc～f曲线如图6-1所示。

2.元件阻抗频率特性的测量电路如图6-2所示。

　　　　　　图6-1图6-2

若用双踪示波器同时观察r与被测元件两端的电压，亦就展现出被测元件两端的电压和流过该元件电流的波形，从而可在荧光屏上测出电压与电流的幅值及它们之间的相位

差。

六．实验内容与步骤

1.测量R、L、C元件的阻抗频率特性

注意：

在接通C测试时，信号源的频率应控制在200～2500Hz之间。

2.用双踪示波器观察在不同频率下各元件阻抗角的变化情况，按图9-3列表记录n和m，算出φ。

3.测量R、L、C元件串联的阻抗角频率特性。

七．注意事项

1.交流毫伏表属于高阻抗电表,测量前必须先调零。

2.测φ时，示波器的"V/div"和"t/div"的微调旋钮应旋置“校准位置”。

八．参考资料

1．张浩等编写的《电路分析实验指导书》

2．曾令琴主编的《电路基础》

第7课

一．实验名称：

实验七正弦稳态交流电路相量的研究

二．实验目的

1．研究正弦稳态交流电路中电压、电流相量之间的关系。

2.掌握日光灯线路的接线。

3.理解改善电路功率因数的意义并掌握其方法。

三．实验课时：

（2学时）

四．实验仪器

序号

名称

型号与规格

数量

备注

1

交流电压表

0～500V

1

2

交流电流表

０～5A

1

3

功率表

1

4

自耦调压器

1

5

镇流器、启辉器

与40W灯管配用

各1

6

日光灯灯管

40W

1

7

电容器

1μF,2.2μF,4.7μF/500V

各1

8

白炽灯及灯座

220V，15W

1~3

9

电流插座

3

五．实验原理

　1.在单相正弦交流电路中，用交流电流表测得

各支路的电流值，用交流电压表测得回路各元件两

端的电压值，它们之间的关系满足相量形式的基尔

霍夫定律，即ΣI＝0和ΣU＝0。

2.在RC串联电路中，在正弦稳态信

号U的激励下，UR与UC保持有90º的相图7-1

位差，即当

R阻值改变时，UR的相量轨

迹是一个半园。

U、UC与UR三者形成一

个直角形的电压三角形，如图6-1所示。

R值改变时，可改变φ角的大小，从而

达到移相的目的。

3.日光灯线路如图12-3所示，图中A

是日光灯管，L是镇流器，S是启辉器，图7-2

C是补偿电容器，用以改善电路的功率因数

（cosφ值）。

有关日光灯的工作原理请自行翻阅有关资料。

六．实验内容与步骤

1.在RC串联电路中R为220V、15W的白炽灯泡，电容器为4.7μF/450V。

经指导教师检查后，接通实验台电源，将自耦调压器输出（即U）调至220V。

记录U、UR、UC值，验证电压三角形关系。

2.日光灯线路接线与测量。

调节自耦调压器的输出，使其输出电压缓慢增大，直到日光灯刚启辉点亮为止，记下三表的指示值。

然后将电压调至220V，测量功率P，电流I，电压U，UL，UA等值，验证电压、电流相量关系。

3.并联电路──电路功率因数的改善。

七．注意事项

1.本实验用交流市电220V，务必注意用电和人身安全。

2.功率表要正确接入电路。

3.线路接线正确，日光灯不能启辉时，应检查启辉器及其接触是否良好。

八．参考资料

1．张浩等编写的《电路分析实验指导书》

2．曾令琴主编的《电路基础》

第8课

一．实验名称：

实验八RLC串联谐振电路的研究

二．实验目的

1.学习用实验方法绘制R、L、C串联电路的幅频特性曲线。

2.加深理解电路发生谐振的条件、特点，掌握电路品质因数（电路Q值）的物理意义及其测定方法。

三．实验课时：

（2学时）

四．实验仪器

序号

名称

型号与规格

数量

备注

1

函数信号发生器

1

2

交流毫伏表

0～600V

1

3

双踪示波器

1

4

频率计

1

5

谐振电路实验电路板

R=200Ω，1KΩ

C=0.01μF，0.1μF，

L=约30mH

五．实验原理

　1.在R、L、C串联电路中，当正弦交流信号源的频率f改变时，电路中的感抗、容抗随之而变，电路中的电流也随f而变。

取电阻R上的电压uo作为响应，当输入电压ui的幅值维持不变时，在不同频率的信号激励下，测出UO之值，然后以f为横坐标，以UO/Ui为纵坐标（因Ui不变，故也可直接以UO为纵坐标），绘出光滑的曲线，此即为幅频特性曲线，亦称谐振曲线。

2.在f＝f0＝处，即幅频特性曲线尖峰所在的频率点称为谐振频率。

3.测量电路品质因数Q值的两种方法

六．实验内容与步骤

1.先选用C1、R1。

用交流毫伏表测电压，用示波器监视信号源输出。

令信号源输出电压Ui=4VP-P，并保持不变。

2.找出电路的谐振频率f0，其方法是，将毫伏表接在R（200Ω）两端，令信号源的频率由小逐渐变大（注意要维持信号源的输出幅度不变），当Uo的读数为最大时，读得频率计上的频率值即为电路的谐振频率f0，并测量UC与UL之值（注意及时更换毫伏表的量限）。

3.在谐振点两侧，按频率递增或递减500Hz或1KHz，依次各取8个测量点，逐点测出UO，UL，UC之值。

七．注意事项

1.测试频率点的选择应在靠近谐振频率附近多取几点。

在变换频率测试前，应调整信号输出幅度（用示波器监视输出幅度），使其维持在3V。

2.测量Uc和UL数值前，应将毫伏表的量限改大，而且在测量UL与UC时毫伏表的“＋”端应接C与L的公共点，其接地端应分别触及L和C的近地端N2和N1。

3.实验中，信号源的外壳应与毫伏表的外壳绝缘（不共地）。

如能用浮地式交流毫伏表测量，则效果更佳。

八．参考资料

1．张浩等编写的《电路分析实验指导书》

2．曾令琴主编的《电路基础》