电路分析基础实验指导书(城市学院).docx

东莞理工学院城市学院自编教材电路分析根底试验指导书东莞理工学院城市学院计算机与信息科学系前 言电路分析根底是电子、通信技术类专业的一门重要技术根底课，而电路分析根底试验又是学好该学科的一个重要环节，通过试验教学不仅能进一步稳固和加深课堂所学理论学问，而且能提高学生的动手力量、解决实际问题的力量和创精神，培育学生科学态度和良好的工作作风。电路分析根底试验的教学目标是通过试验要求学生把握各种电路电阻电路、动态电路、正弦稳态电路的连接、测试和调试技术；生疏常用电子电工仪表的工作原理及使用方法；生疏安全用电学问，了解电路故障的检查和排解方法，提高学生综合素养，为后续课程的学习和从事实践技术工作奠定扎实根底。为结合理论课程教学的需要，共设置 16 学时的试验课时。- I -目录- II -第一局部绪论1一、课程所属类型及效劳专业1二、试验教学目的和要求1三、试验工程和学时安排1其次部份根本试验指导2试验一 元件伏安特性的测定2一、试验目的2二、原理及说明2三、仪器设备2四、试验步骤3五、思考题4试验二 验证基尔霍夫定律5一、试验目的5二、试验原理5三、试验设备5四、试验步骤5五、留意事项6六、思考题6试验三 叠加定理7一、试验目的7二、试验原理7三、试验设备和器材7四、试验电路和试验步骤7五、试验结果和数据处理8六、试验预习要求9七、思考题9试验四 验证戴维南定理10一、目的10二、设备、仪表10三、原理电路图10四、步骤10五、留意事项11六、预习要求11七、总结报告12八、思考题12试验五 RC 电路的响应13一、目的13二、设备和元件13三、试验电路图13四、内容和步骤14五、预习要求16六、留意事项16七、试验报告16八、思考题16试验六 单相沟通电路17一、目的17二、设备、仪表17三、试验电路图17四、内容和步骤18五、留意事项18六、预习要求18七、总结要求19八、思考题19附：日光灯的构造及电路原理简介19第一局部绪论本指导书是依据电路分析根底课程试验教学大纲编写的，适用于电子信息工程专业。一、课程所属类型及效劳专业电路分析根底是电子信息工程专业必修的学科根底课程。它的目的和任务是为学习后续课程供给必要的根底理论学问，也为进一步理论争论打下根底。二、试验教学目的和要求电路分析根底系统介绍电路理论，本课程的任务是使学生把握电路的根本概念和根本定律、电阻电路的一般分析方法、电路定理、一阶电路的时域分析、正弦稳态电路的分析、耦合电感和变压器的分析。通过学生动手完成各个试验，通过各试验内容的数据测量与分析处理，使学生对理论课的教学内容更为深入的理解，并且通过试验使学生对电路的构造， 电路的元、部件更能直观.生动生疏。使学生留意培育试验动手力量，更加理论联系实际。三、试验工程和学时安排本课程试验共安排 16 学时。序号实 验 项 目学时每组试验类型数人数演示/验必选/可证/综合/设选计1元件伏安特性的测定23验证可选2基尔霍夫定律的验证33验证必选3叠加原理的验证33验证必选4戴维宁、诺顿定理的验证33验证必选5单相沟通电路33验证可选6RC 一阶电路的响应测试33综合必选- 10 -I其次部份根本试验指导试验一 元件伏安特性的测定一、试验目的1、 测定线性电阻和非线性元件及电压源的伏安特性曲线。2、 学习直流稳压电源及常用电工仪表的使用方法。二、原理及说明元件伏安特性是指被测元件两端电压U 与通过该元件电流I 之间的关系曲线。线性电阻元件的阻值不随加在它两端的电压或电流的变化而变化，而且与元件电压或电流的方向无关具有双向特性，其伏安特性是一条对称坐标原点的直线。如图1-1a所示。非线性元件的阻值随加在它两端的电压或通过它的电流的大小变化而变化，其伏安特性通过坐标原点的一条弯曲的曲线。如图1-1b图所示。直流电压源的伏安特性是一条平行于坐标的直线，如图1-1c所示。UIIUb图 1-1aUc三、仪器设备双路直流稳压电源HT-1712G 型一台四、试验步骤1、 测定线性电阻R 的伏安特性（1） 按图 1-2 接线，定值电阻R1约 51，电阻箱为被测线性电阻元件约150。（2） 调整电源电压，约 5-20V，测量线性电阻元件两端的电压和电流。（3） 转变电阻箱的方向，重复2。正向U(V)I(mA)反向U(V)I(mA)电流表直 流稳 压电压表150电 源51图 1-2 2、 测非线性元件二极管N4007伏安特性正向U(V)I(mA)电流表直 流稳 压电压表D电 源51图 1-3正向伏安特性的测定，按图 1-3 接线，使直流稳压电源输出可调，电压表约为 0-1V， 测量非线性元件两端的电压和电流。3、 测电压源的伏安特性正向U(V)I(mA)按图 1-4 接线，使直流稳压电源输出电压为 10V，转变外接电阻，测量电压源两端的电压和电流。电流表直 流稳 压电压表电 源51图 1-4R五、思考题1. 分析电阻、二极管及电压源的伏安特性。试验二 验证基尔霍夫定律一、试验目的1、 加深理解KCL、KVL 定律。2、 把握根本电子工具的使用万用表、电阻箱、直流稳压电源、毫安表。二、试验原理1. KCL 原理： åI = 02. KVL 原理： åU = 0三、试验设备1.直流稳压电源HT-1712G 型030V 双路一台2.直流毫安表C31-mA 型100mA1000mA一台3.数字万用表DT9202 型31/2 位一块4.沟通/直流电阻箱ZX38A/10 型011111.1型一台5.通用试验板附：电阻 150、51、82、91 1W各一个四、试验步骤1. 如下图，接线。在每个支路测量，选择好，接入电流表毫安表，再翻开电源。读取电流表的数值，填入对应的表 1 中请留意电流的方向。2. 如图 2-1 所示，在通电的状况下，用万用表测量对应元器件的电压，填入对应的表1 中请留意电压的方向。3. 如图 2-2 所示，接线，重复 1、2 操作，将测试数据填入表 2 中。4. 将实测值和理论值相比较。R1R2R3R4US1US2IU表 1R1R2R3R4R5US1US2IU表 2R1R38251US112VR291R6VU4150S2图 2-1R1R3R5US112V8251100R291R6VU4150S2图 2-2五、留意事项1. 不能带电操作，全部同学，接线完毕后，经教师检查后，方可通电。2. 电压源不能短路。六、思考题1电路中两个电动势均增大一倍，各支路的电流、电压如何变化？假设电路中只有一个电动势增大一倍，而另一个不变，各支路的电流、电压如何又如何变化？试验三 叠加定理一、试验目的1. 通过试验，加深对叠加定理的理解；2. 进一步生疏稳压电源、直流电流表和数字万用表的使用方法。二、试验原理本试验是验证叠加定理。叠加定理是线性电路的一个根本定理。它表述如下：在线 性电路中，当有两个或两个以上的独立电源电压源或电流源作用时，则任意支路的电压或电流，都可以认为是电路中各个电源单独作用而其它电源不起作用，在该支路中 产生的各电流重量或电压重量的代数和。三、试验设备和器材1. 直流稳压电源H T- 1 7 1 2 G型0 3 0 V双路 台2. 直流毫安表C 3 1 - m A型1 0 0 m A 1 0 0 0 m A 台3. 数字万用表D T 9 2 0 2型3 1 / 2位 块4. 通用试验板附： 电阻 1 5 0 、5 1 、8 2 各一个四、试验电路和试验步骤1. 试验电路22试验电路如图 3-1 所示，要求测量 R 支路中的电流和 R 上的电压。R1R3U10V51I82S1R26VUS21502. 试验步骤图 3-1 试验电路原理图（1） 测量 US1 和 US2 同时作用时的电压和电流S1S2I. 按图 1.1 连接好电路，将 U调整到 10V，U调整到 6V注：电压源要先调整好， 断电后再接入电路；22II. 经教师检查后，接通电源；假设电路正常，可接入电流表和电压表注：接入电表时，留意极性！，测量 R 支路中的电流 I 和 R 的电压 U。记录所测数据。S1（2） 测量 U单独作用时的电压和电流S1S2I. 将 U调整到 10V，U断开后，再用导线短路注：电压源要先调整好，断电后再接入电路；22II. 经教师检查后，接通电源；假设电路正常，可接入电流表和电压表注：接入电表时，留意极性！，测量 R 支路中的电流 I和 R 的电压U。记录所测数据。S2（3） 测量 U单独作用时的电压和电流S1S2I. 将 U调整到 10V，U断开后，再用导线短路注：电压源要先调整好，断电后再接入电路；22II. 经教师检查后，接通电源；假设电路正常，可接入电流表和电压表注：接入电表时，留意极性！，测量 R 支路中的电流 I和 R 的电压U。记录所测数据。五、试验结果和数据处理1. 将每次测量结果，用表格列出：S1S22表 1U和 U同时作用时 R 的电压和电流测量次数UU II12345平均值S12表 2U单独作用时 R 的电压和电流测量次数U12345平均值UII测量次数UUII六、试验预习要求表 3U单独作用时 R 的电压和电流S2212345平均值1. 试验前认真阅读本试验指导；222. 复习叠加定理的有关资料，用叠加定理计算 R 支路中的电流 I 和 R 上的电压U。七、思考题1.将2、3的试验结果与1的试验结果进展比较，可得出什么结论？与理论计算结果比较。试验四验证戴维南定理一、目的1. 验证戴维南定理2. 学习直流稳压电源和万用表的使用二、设备、仪表1. 直流稳压电源H T-1 712G型0 30V双路一 台2. 直流毫安表C 3 1 - m A型1 0 0 m A 1 0 0 0 m A一台3. 数字万 用表DT 920 2 型31 /2位一块4. 沟通/ 直流电阻箱ZX 38 A /1 0型0 11111. 1型一台5. 通用试验板附： 电阻 15 0 、5 1 、8 2 各一个三、原理电路图R1E2R3a15051ILE1R282UabRL91baIR0URELbab图 4-1四、步骤1. 连接电路、测量电压和电流。（1） 用万用表测定试验板上各电阻大小。（2） 将电源电压E1 调至 10V，E2 调至 5V 切断电源即关闭直流稳压电源。（3） 按原理电路图 4-1(a)连接电路，在支路a、b 端串入毫安表。（4） 经教师检查无误后，将电源开关接通。abL（5） 测量电压U和电流I 的大小。02. 测定开路电压UL0断开R 支路，测量断开处的电压，它就是U 的大小。03. 测定等效电阻R012切断电源，即 E =0，E =0：再将连接电源处短路，经教师检查无误后，用万用表测量a、b 两端的等效电阻，它就是R 的大小。012注：也可在切断电源，并将 E 、E 处短路后，于 a、b 间加以外部电压设它是 U=8V，测定这时流经电路的电流，二者相除即为R U/I。4. 撤除所连电路。5. 连接由U E和R 组成的等效电路，如图2.1b所示，E 由直流稳压电源任一路供000L给。R 由电阻箱调整获得，再将R 连接到它的两端。6. 经教师检查后，测量此时电路中的电流I 和电压U。7. 比较步骤“1”和“6”所测数据，正确时便切断电压拆线路。五、留意事项123L1. 万用表切不行在带电状况下测量电阻，本次试验在测定R 、R 、R 及 R 后，随即调至直流电压的位置。2. 直流稳压电源的使用，一般应先调好电压数值，随后切断电源接入电路，再到电路供电时闭合电源。3. 每次接换电路都要经教师检查方可通电。六、预习要求1. 复习教材中的戴维南定理。002. 由电路图 4-1 所给数据，计算出U 和R 。3. 列出待测数据的表格，将计算值列进表格中。4. 答复所提问题，连同“2”和“3”均写入预习报告。注：预习报告是试验报告的组成局部，内容包含进展试验时需要明确的各个问题，到达心中有数，但它不是照抄原说明书，应当用自己的思路和语言简练写出。七、总结报告1. 将所测数据填入所列表格。2. 分析数据得出它们所包含的结论。注：试验报告是在预习报告根底上的补充和完善一个试验的全面总结。八、思考题1. 测定等效电阻R0 时，RL 是否保存？2. 转变外电路电阻 RL 的大小，对 E 和 R0 有何影响？试验五RC 电路的响应一、目的1. 深化对RC 电路响应的理解。2. 了解R，C 数值不同对电容器上电压变化的影响。3. 学习和初步了解通用示波器的使用方法。4. 初步了解低频信号发生器的使用方法。二、设备和元件1. 通用示波器COS5020CH型20MHZ一台2. 直流稳压电源HT-1712G型0 30V双路一台3. 沟通/ 直流电阻箱ZX38A/10型0 11111.1型一台4. 低频信号发生器XD22型1HZ 1MHZ一台5. 通用试验板附：电解电容2200 F、50V一个电解电容 1 0 0 0 F 、 2 5 V一个电解电容 2 2 F 、 4 5 0 V一个单刀双掷微动开关一个三、试验电路图1k21k+3uRucC2200uF示波器U10v图 5-1k125003uR示uc低频信号发生器C22uF波器k121k+3uRucC2200uF示波器U10v图 5-2图 5-3四、内容和步骤1. 按图 5-1 连接电路、电源电压U 调至 10V。2. 由 R、C 的数值或时间常数的大小等，初步选定示波器VOLTS/DIV 及 TIME/DIV两个旋钮的位置，大约为 2V、0.5sec为什么？3. 用示波器测量电源电压U 的大小应调至 10V4. 观测零状态响应观测电容电压uC 和电阻电压uR 的变化曲线。（1） 先将开关K 放置“3”的位置。（2） 在示波器屏幕上调好时间基线的位置。以便于观测曲线。（3） 光点消灭后，随即“按动”开关K，使其合向位置“1”，也即接通电源电压U。同时亲热观看亮点的移动轨迹，它就是电容电压uC 的变化规律。注：可操作观看数次，使光点轨迹清楚明确，每次变换都应当在换路前电路的工作状态稳定后进展。C（4） 测定 u 由 0 上升到电源电压 U10V的 63.2%时，所需的时间t应当？。（5） 将电阻R 分别调至 500 和 2K，电容C 不变的状况下，再分别进展以上步骤3、4的观测。（6） 再将R、C 调换到 500、1000F，重复以上观测。R（7） 按图 5-2 连接电路，依据以上步骤16观看电阻 R 上电压u 的变化。CR5. 观测零输入响应。观测电压u 和 u 的变化曲线。（1） 按图 5-1 连接电路。（2） 将开关置于“1”的位置。C（3） 屏幕上亮点消灭后，随即“按动”开关K，使其合向位置“3”，即电容器 C 只与电阻R 构成闭合回路，同时亲热观看亮点移动的轨迹，它就是电压 u 的变化规律。注：观看前，时间基线的位置应调到什么部位教宜？可操作观看数次，使亮点轨迹清楚明确。C0（4） 测定电感容电压u 由初始值U 下降到它的 36.5%时所需要的时间 t应当？ 为什么？C（5） 参照步骤4中的5和6转变电路参数，观看这时对u 变化的影响。R（6） 按图 3.2 连接电路，观看电阻R 上的电压u 。6. 按图 5-3 连接电路。（1） 将方波发生器的输出电压频率调至大约30HZ。为什么？C（2） 示波器用通道 CH2 输入方波电压。用通道 CH1 输入电容器电压 u 。选VOLIS/DIV 1-2V，TIME/DIV 5-10ms。（3） 按下CHOP 按键观测： 方波电压的峰值和周期。C 电压 u 的峰值和周期。 两个电压间有何关系。注：示波器与线路连接时与方波源之间肯定要共地。五、预习要求1. 复习电工学中有关 RC 电路响应的理论。了解电容电压和电阻电压变化的规律。2. RC 参数大小对电容电压的变化有何影响为什么？。3. 初步在草稿纸上画出在不同电路参数下，电容电压uC的变化曲线。4. 答复在试验步骤中所提出的各种问题。六、留意事项1. 连接好电路都要经教师检查前方可通电。2. 连接图 5-3 电路时，示波器、方波发生器和电路板三者要共地。3. 变换电路时应关闭电源后进展。4. 示波器屏幕上的波型不行过亮。5. 操作示波器的旋钮，按键和电路板上的开关都应动作轻、慢。七、试验报告1. 画出全部观测的曲线，标注出幅峰值的大小和周期。2. 答复“四4”的问题八、思考题1. 什么样的电信号可以作为RC 一阶电路零输入响应、零状态响应和完全响应的鼓励源？2. RC 一阶电路R=1K，C=5F，试计算时间常数，并依据时间常数的物理意义， 拟定测量时间常数的方案。3. 什么是微分电路和积分电路，它们必需具备什么条件？在方波序列脉冲的鼓励下， 其输出波形的变化规律如何？这两种电路有什么功能？试验六单相沟通电路日光灯电路一、目的1. 加深对单相沟通电路概念的理解。2. 了解感性负载电路并联电容器提高功率因素的作用。3. 了解日光灯电路和它的工作原理。4. 学会使用功率表。二、设备、仪表1. 沟通电流表D26-A型0.5A/1A2. 直流稳压电源D26-V型150/300/6003. 瓦特表D26-W型0.5A/1A150/300/6004. 接触调压器TDGC1-0.50.5KVA型5. 日光灯管、管座20W 、50V6. 通用试验板附：整流器、开关电容器 3F、400V型一台一台一台一台一套测电流插孔板、单相开关板各一个三、试验电路图220vK1Aa220vxx*WAALK2VAc镇流器起日光灯管辉器接触调压器C单相图 6-1四、内容和步骤1. 6-1 连接电路。、LC注：仪表都不直接插入电路中，在电流表AA各表接好电流插头和表笔。2. 经教师检查前方可通电试验。和 A 的位置，接入电流插座，13. 先闭合开关 K ，待日光灯点燃后，以分别测量电源电压，镇流器及灯管两端电压， 分析三个电压的关系，电源电压是指电相调压器输出电压，应调整器至日关灯额定电压 22V。三个电压的数值，应当是什么关系，为什么？RL4. 测量日光灯电流i、功率 W、灯管功率 W 及镇流器的功率W 三个功率的数值应当有什么关系？5. 接通开关 K ，再分别测量电流 i、i 和 i以及上述三个功率。三个电流的数值间应2LC当有什么关系？6. 分析这两次所测数据，哪些量不变，哪些量转变，哪些量微变？为什么？再请教师检查前方可拆电路。注：在试验的全过程，应始终保持电源电压220V 不变。为什么？五、留意事项1. 电路电压较高，请留意安全切不行触摸带电局部。撤除电路时，应首先切断电源。2. 试验中先测量电压，再测电流，最终测功率为什么？3. 设备、仪器较多，相互间位置安排，长、短导线使用合理，以避开混乱，影响测量和操作，甚至造成事故。4. 功率表的电流插头和电压表笔，切不行接措。六、预习要求1. 复习单相沟通电路的有关理论。2. 列好测量数据表格，否则不得进展试验。3. 学习本试验说明书中有关日光灯的原理。七、总结要求1. 将所测数据填入表格，简要答复“步骤”中所提出的每个问题。2. 由所测数据计算日光灯的功率因素提高后电路的功率因素，并说明为什么，并说明电容可以提高功率因素的缘由。八、思考题1. 试验第 3 步，测量电源电压，镇流器及灯管两端电压时，电压的数值应当是什么关系，为什么？RL2. 试验第 4 步，测量日光灯电流i、功率W、灯管功率W 及镇流器的功率W 时，三个功率的数值应当有什么关系？LC3. 试验第 5 步，测量电流 i、i 和 i 以及上述三个功率时三个电流的数值间应当有什么关系？附：日光灯的构造及电路原理简介一、构造：日光灯主要由灯管、镇流器和起辉器组成。镇流器日光灯管220v起辉器图 6-2灯管是一根内壁均匀涂有荧光粉的玻璃管，管内充有惰性气体及少量水银，灯管两 端装有灯丝，灯丝通电预热后产生电子放射，同时使管内温度上升，水银蒸发，当水银气化游离发生弧光放电时，放射紫外线，激发管内荧光粉从面产生可见光。镇流器是一个带有铁芯的电感线圈，用来（1） 产生足够大的自感电势，产生强大电场以激发灯管起燃。（2） 限制灯管电流起辉器是一个小型辉灯管，管内充有氖气，装有静板和一个用金属片制成的U 形动触发板，形成两个极，冷态时两极分别，受热时金属片弯曲使两极闭合。其两端并联一个小电容器，用来消退两极断开时的电火花。二、电路的工作原理接通电源后，电源电压同时加到灯管和起辉器两端电极上，使起辉器开头辉光放电形成通路，灯管由于电压缺乏以使它放电，临时不通。此时构成电源、镇流器、灯丝和起辉器的电流通路，使灯丝加热，同时起辉器的 U 型金属片因两极板放电受热而伸张，并与静极板接触。使两极间电压马上变为零，从而放电停顿。双金属片随即冷却分别恢复原状，使电路中断，于是在镇流器两端产生一瞬时高压电。此电压于电源电压 迭加后作用于灯管两端，将管内气体分别而产生弧光放电，随着灯管起燃，两端电压下 降，电源电压大局部降落在镇流器上，起辉器由于电压低，缺乏以再次辉光放电，其触 片仍旧分别。日光灯实质是镇流器和灯管串联电路，由于镇流器具有较大的电感量，电路的功率因素很低，为了节能，要求用户在电路两端并联适当的电容提高功率因素。