电路分析基础实验指导书

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1.测量时,可调稳压电源的输出电压由0缓慢逐渐增加,应时刻注意电压表和电流表,不能超过规定值。

2.稳压电源输出端切勿碰线短路。

3.测量中,随时注意电流表读数,及时更换电流表量程,勿使仪表超量程,注意仪表的正负极性及数据表格中“+、-”号的记录。

4.实验电路中使用的电源US1和US2用0~+30V可调电源输出端,应分别将输出电压调到+6V和+12V后,再接入电路中。并防止电源输出端短路。

5.使用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(即高于参考点电位);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)。

6.使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的正(+)端,黑笔端插入被测电压参考方向的负(-)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。

7.所有需要测量的电压值,均以电压表测量的读数为准,不以电源表盘指示值为准。 8.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的“+、-”极性,倘若不换接极性,则电表指针可能反偏而损坏设备(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,但读得的电流值必须冠以负号。

9.电压源单独作用时,去掉另一个电源,只能在实验板上用开关S1或S2操作,而不能直接将电压源短路。

六.预习与思考题

1.线性电阻与非线性电阻的伏安特性有何区别?它们的电阻值与通过的电流有无关系?如何用逐点测试法绘制出伏安特性曲线。

2.电位参考点不同,各点电位是否相同?相同两点的电压是否相同,为什么? 3.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?

4.什么是电位图形?不同的电位参考点电位图形是否相同?如何利用电位图形求出各点的电位和任意两点之间的电压。

5.根据图1-4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,记入表3-2中,以便实验测量时,可正确地选定毫安表和电压表的量程;

6.在图1-4的电路中,A、D两结点的电流方程是否相同?为什么? 7.在图1-4的电路中可以列几个电压方程?它们与绕行方向有无关系?

8.实验中,若用指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进行测量时,则会有什么显示呢?

9.叠加原理中US1, US2分别单独作用,在实验中应如何操作?可否将要去掉的电源(US1

或US2)直接短接?

10.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?

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七.实验报告要求

1.根据实验数据,分别在方格纸上绘制出各个电阻的伏安特性曲线。 2.根据伏安特性曲线,计算线性电阻的电阻值,并与实际电阻值比较。 3.根据实验数据,分别绘制出电位参考点为A点和D点的两个电位图形。

4.根据电路参数计算出各点电位和相邻两点之间的电压值,与实验数据相比较,对误差作必要的分析。

5.根据实验数据,选定实验电路中的任一个结点,验证基尔霍夫电流定律(KVL)的正确性。

6.根据实验数据,选定实验电路中的任一个闭合回路,验证基尔霍夫电压定律(KCL)的正确性。

7.列出求解电压UEA和UCA的电压方程,并根据实验数据求出它们的数值。 8.写出实验中检查、分析电路故障的方法,总结查找故障的体会。

9.根据表1-5实验数据表,通过求各支路电流和各电阻元件两端电压,验证线性电路的叠加性与齐次性。

10.各电阻元件所消耗的功率能否用叠加原理计算得出?试用上述实验数据计算、说明; 11.根据表表1-5实验数据表,当US1=US2=12V时,用叠加原理计算各支路电流和各电阻元件两端电压。

12.根据表1-6实验数据表,说明叠加性与齐次性是否适用该实验电路。 13.回答思考题。

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实验二 电源等效电路综合实验

一、实验目的

1、掌握建立电源模型、电源外特性的测试方法。

2、研究电源模型等效变换的条件,加深对电压源和电流源特性的理解。 3、验证戴维南定理、诺顿定理,掌握测量有源二端网络等效参数的一般方法。 4、理解阻抗匹配,掌握最大功率传输的条件。 5、掌握根据电源外特性设计实际电源模型的方法。

二、实验原理

1、实际电压源和实际电流源的等效互换

理想电压源具有端电压保持恒定不变,而输出电流的大小由负载决定的特性。实验中使用的恒压源在规定的电流范围内,具有很小的内阻,可以将它视为一个电压源。

理想电流源具有输出电流保持恒定不变,而端电压的大小由负载决定的特性。实验中使用的恒流源在规定的电压范围内,具有极大的内阻,可以将它视为一个电流源。

实际电压源可以用一个内阻RS和电压源US串联表示,其端电压U随输出电流I增大而降低。在实验中,可以用一个小阻值的电阻与恒压源相串联来模拟一个实际电压源。

实际电流源是用一个内阻RS和电流源IS并联表示,其输出电流I随端电压U增大而减小。在实验中,可以用一个大阻值的电阻与恒流源相并联来模拟一个实际电流源。

一个实际的电源,就其外部特性而言,既可以看成是一个电压源,又可以看成是一个电流源。若视为电压源,则可用一个电压源Us与一个电阻RS相串联表示;若视为电流源,则可用一个电流源IS与一个电阻RS相并联来表示。若它们向同样大小的负载供出同样大小的电流和端电压,则称这两个电源是等效的,即具有相同的外特性。

实际电压源与实际电流源等效变换的条件为: (1)取实际电压源与实际电流源的内阻均为RS;

(2)已知实际电压源的参数为Us和RS,则实际电流源的参数为IS?US和RS, RS若已知实际电流源的参数为Is和RS,则实际电压源的参数为US?ISRS和RS。 2、戴维南定理和诺顿定理

戴维南定理指出:任何一个有源二端网络,总可以用一个电压源US和一个电阻RS串联组成的实际电压源来代替,其中:电压源US等于这个有源二端网络的开路电压UOC, 内阻RS等于该网络中所有独立电源均置零(电压源短接,电流源开路)后的等效电阻RO。

诺顿定理指出:任何一个有源二端网络,总可以用一个电流源IS和一个电阻RS并联组成的实际电流源来代替,其中:电流源IS等于这个有源二端网络的短路电源ISC, 内阻RS等于该网络中所有独立电源均置零(电压源短接,电流源开路)后的等效电阻RO。

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US、RS和IS、RS称为有源二端网络的等效参数。

3、有源二端网络等效参数的测量方法

(1)开路电压、短路电流法

在有源二端网络输出端开路时,用电压表直接测其输出端的开路电压UOC, 然后再将其输出端短路,测其短路电流ISC,且内阻为:

RS?UOC ISC若有源二端网络的内阻值很低时,则不宜测其短路电流。

(2)伏安法

一种方法是用电压表、电流表测出有源二端网络的外特性曲线,如图2-1所示。开路电压为UOC,根据外特性曲线求出斜率tg?,则内阻为:

RS?tg???U ?I另一种方法是测量有源二端网络的开路电压UOC,以及额定电流IN和对应的输出端额定电压UN,如图2-1所示,则内阻为:

U?UN RS?OCIN

(3)半电压法

如图2-2所示,当负载电压为被测网络开路电压UOC

一半时,负载电阻RL的大小(由电阻箱的读数确定)即为被测有源二端网络的等效内阻RS数值。

(4)零示法

在测量具有高内阻有源二端网络的开路电压时,用电压表进行直接测量会造成较大的误差,为了消除电压表内阻的影响,往往采用零示测量法,如图2-3所示。零示法测量原理是用一低内阻的恒压源与被测有源二端网络进行比较,当恒压源的输出电压与有源二端网络的开路电压相等时,电压表的读数将为“0”,然后将电路断开,测量此时恒压源的输出电压U,即为被测有源二端网络的开路电压。

4、最大输出功率

电源向负载供电的电路如图2-4所示,图中RS为电源内阻,RL为负载电阻。当电路电流为I时,负载RL得到的功率为:

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