电路分析实验教案.ppt
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1、电路分析实验徐州师范大学电气学院电路分析实验 Still waters run deep.流静水深流静水深,人静心深人静心深 Where there is life,there is hope。有生命必有希望。有生命必有希望电路分析实验徐州师范大学电气学院电路分析实验项目实验一 基尔霍夫定律及叠加原理的验证实验二 电压源与电流源的等效变换 实验七 三相交流电压、电流的测量实验三 戴维南定理和诺顿定理的验证实验五 用三表法测量电路等效参数实验六 正弦稳态交流电路相量的研究实验八 三相电路功率的测量实验四 受控源的实验研究 电路分析实验徐州师范大学电气学院一、实验目的二、实验原理四、实验仪器三、实
2、验电路五、实验内容六、实验注意事项七、实验报告要求实验一基尔霍夫定律及叠加原理的验证电路分析实验徐州师范大学电气学院4 学会用电流插头、插座测量各支路电流。1 熟悉实验台的布局及直流电压源、直流电 压表电流表的使用方法。2验证基尔霍夫定律的正确性,加深对基尔霍夫 定律的理解。3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。一、实验目的返回电路分析实验徐州师范大学电气学院2 基尔霍夫电压定律(KVL):U03叠加原理:4 齐次定理:返回 I I=I I+I I U=U+U I I=K K1 1U US S U=K2US二、实验原理1基尔霍夫电流定律(KCL):I0电
3、路分析实验徐州师范大学电气学院三、实验电路返回电路分析实验徐州师范大学电气学院序号名 称型号与规格备 注1直流稳压电源0-30V可调DG042直流数字电压表0-200VD313直流数字毫安表0-200mVD314迭加原理实验电路板DG05四、实验仪器返回电路分析实验徐州师范大学电气学院五、实验内容1按电路图连接实验线路,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,数据记入表1-1。3令U2电源单独作用,数据记入表1-1。4令U1和U2共同作用,数据记入表1-1。5将U2的数值调至12V,数据记入表1-1。6将R5(330)换成二极管 1N4007,数据记
4、入表1-2。返回电路分析实验徐州师范大学电气学院实验内容U1(V)U2(V)I1(mA)I2(mA)I3(mA)UAB(V)UCD(V)UAD(V)UDE(V)UFA(V)U1单独作用U2单独作用U1、U2共同作用2U2单独作用表1-1返回电路分析实验徐州师范大学电气学院表1-2实验内容U1(V)U2(V)I1(mA)I2(mA)I3(mA)UAB(V)UCD(V)UAD(V)UDE(V)UFA(V)U1单独作用U2单独作用U1、U2共同作用2U2单独作用返回电路分析实验徐州师范大学电气学院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,
5、记入数据表格。2.所有需要测量的电压值,均以电压表测量的读 数为准。U1、U2也需测量,不应取电源本身的 显示值。3.注意仪表量程的及时更换。六、实验注意事项4.防止稳压电源两个输出端碰线短路。返回电路分析实验徐州师范大学电气学院七、实验报告要求1.实验目的;2实验原理;3.实验仪器;4实验电路;5实验内容及实验步骤、实验数据;6用实验结果验证理论的正确性:1)根据实验数据,选定节点A,验证KCL的正确性。2)根据实验数据,选定实验电路中的所有闭合回路,验证KVL的正确性。3)根据实验数据表格,验证线性电路的叠加性与齐次性7理论计算数据及误差计算,进行误差原因分析;8实验心得体会及其他。电路分
6、析实验徐州师范大学电气学院一、实验目的二、实验原理四、实验仪器三、实验电路五、实验内容六、实验注意事项七、实验报告要求实验二电压源与电流源的等效变换 电路分析实验徐州师范大学电气学院 4熟练使用电流插头、插座测量各支路电流。1进一步熟悉实验台的布局及直流电压源、直流电压表电流表的使用方法。2掌握电源外特性的测试方法。3验证电压源与电流源等效变换的条件。返回一、实验目的电路分析实验徐州师范大学电气学院返回二、实验原理一个电压源与一个电流源等效变换的条件为:IsUsRo,go1/Ro 或 UsIsRo,Ro 1/go。如图所示。电路分析实验徐州师范大学电气学院返回三、实验电路图1图2电路分析实验徐
7、州师范大学电气学院返回图3图4图5电路分析实验徐州师范大学电气学院序号名 称型号与规格数量备 注1直流稳压电源0-30V可调1DG042可调直流恒流源0-500mA1DG043直流数字毫安表0-200mV1D314直流数字电压表0-200V1D315万用表16电阻器120,200300,7可调电阻箱0-99999.91DG058实验线路DG05四、实验仪器返回电路分析实验徐州师范大学电气学院五、实验内容1测定直流稳压电源与实际电压源的外特性(1)按图1接线,Us为12V直流稳压电源(将R0短接)。调节R2,令其阻值由大至小变化,记录两表的读数,记录在表2-1中。(2)按图2接线,虚线框可模拟为
8、一个实际的电压源。调节R2,令其阻值由大至小变化,记录两表的读数,记录在表2-2中。电路分析实验徐州师范大学电气学院表2-1返回 U(V)I(mA)U(V)I(mA)表2-2电路分析实验徐州师范大学电气学院3测定电源等效变换的条件:先按图4线路接线,记录线路中两表的读数。然后利用图5中右侧的元件和仪表,按图5接线。调节恒流源的输出电流IS,使两表的读数与图5时的数值相等,记录Is之值,验证等效变换条件的正确性。2测定电流源的外特性:按图3接线,Is为直流恒流源,调节其输出为10mA,令Ro分别为1K和(即接入和断开),调节电位器RL(从0至1K),测出这两种情况下的电压表和电流表的读数。自拟数
9、据表格,记录实验数据。返回电路分析实验徐州师范大学电气学院1.在测电压源外特性时,不要忘记测空载时的电压值,测电流源外特性时,不要忘记测短路时的电流值,注意恒流源负载电压不要超过20伏,负载不要开路。返回六、实验注意事项2.换接线路时,必须关闭电源开关。3.直流仪表的接入应注意极性与量程。电路分析实验徐州师范大学电气学院七、实验报告要求1.实验目的;2实验原理;3.实验仪器;4实验电路;5实验内容及实验步骤、实验数据;6.根据实验数据绘出电源的四条外特性曲线,并总 结、归纳各类电源的特性。7.从实验结果,验证电源等效变换的条件。8实验心得体会及其他。电路分析实验徐州师范大学电气学院一、实验目的
10、二、实验原理四、实验仪器三、实验电路五、实验内容六、实验注意事项七、实验报告要求实验三戴维南定理和诺顿定理的验证有源二端网络等效参数的测定电路分析实验徐州师范大学电气学院4.进一步学会用电流插头、插座测量各支路电流。1.进一步熟悉实验台的布局及直流电压源、直流电压表电流表的使用方法。2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。3.掌握测量有源二端网络等效参数的一般方法。返回一、实验目的电路分析实验徐州师范大学电气学院返回二、实验原理1戴维南定理指出: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
11、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。2.诺顿定理指出: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。Uoc(Us)和R0或者ISC(IS)和R0称为有源二端网络的等效参数。电路分析实验徐州师范大学电气学院返回三、实验电路诺顿诺顿等效电路等效电路(a)(b)(c)电路分析实验徐州师范大学电气学院返回四、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1DG042可调直流恒流源0-500mA1DG043直流数字毫安
12、表0-200mV1D314直流数字电压表0-200V1D315万用表16电阻器4701DG097可调电阻箱0-99999.91DG058实验线路1DG05电路分析实验徐州师范大学电气学院五、实验内容1按电路图1连接实验线路,用开路电压、短路电流测定戴维南等效电路的Uoc、R0和诺顿等效电路的ISC、R0。按图(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)。数据记入表3-1。2按图(a)接入RL。改变RL阻值,测量有源二端网络的外特性曲线。数据记入表3-2。电路分析实验徐州师范大学电气学院表3-1U(v)I(mA)
13、表3-2U(v)I(mA)电路分析实验徐州师范大学电气学院 4.验证诺顿定理:从电阻箱上取得按步骤验证诺顿定理:从电阻箱上取得按步骤“1 1”所得的等效所得的等效电阻电阻R R0 0之值,之值,然后令其与直流恒流源(调到步骤然后令其与直流恒流源(调到步骤“1 1”时所时所测得的短路电流测得的短路电流ISCISC之值)相并联,如之值)相并联,如图(图(c c)所示,仿照步所示,仿照步骤骤“2 2”测其外特性,数据记入测其外特性,数据记入表表3-43-4。对照表对照表3-23-2和表和表3-43-4对诺顿定理进行验证。对诺顿定理进行验证。3验证戴维南定理:从电阻箱上取得按步骤验证戴维南定理:从电阻
14、箱上取得按步骤“1 1”所得的等所得的等效电阻效电阻R0R0之值,之值,然后令其与直流稳压电源(调到步骤然后令其与直流稳压电源(调到步骤“1 1”时所测得的开路电压时所测得的开路电压UocUoc之值)相串联,如之值)相串联,如图图(b)(b)所示,仿所示,仿照步骤照步骤“2 2”测其外特性,数据记入测其外特性,数据记入表表3-33-3。对照表对照表3-2和表和表3-3对戴氏定理进行验证。对戴氏定理进行验证。电路分析实验徐州师范大学电气学院表3-3返回U(v)I(mA)表3-4U(v)I(mA)电路分析实验徐州师范大学电气学院1.测量时应注意电流表量程的更换。2.步骤“5”中,电压源置零时不可将
15、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。返回六、实验注意事项 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(c)测量。5.改接线路时,要关掉电源。电路分析实验徐州师范大学电气学院七、实验报告要求1.实验目的;2实验原理;3.实验仪器;4实验电路;5实验内容及实验步骤、实验数据;6用实验结果验证理论的正确性:1)根据步骤2、3、4,分别绘出曲线,验证戴维南定理和诺顿定理的正确性,并分析产生误差的原因。2)根据步骤1、5、6的几种方法测得的Uoc与R0与预习时电路计算的结果作比较,你能得出什么结论
16、。7理论计算数据及误差计算,进行误差原因分析;8实验心得体会及其他。电路分析实验徐州师范大学电气学院一、实验目的二、实验原理四、实验仪器三、实验电路五、实验内容六、实验注意事项七、实验报告要求实验四受控源VCVS、VCCS、CCVS、CCCS的实验研究 电路分析实验徐州师范大学电气学院3.进一步学会用电流插头、插座测量各支路电流。1.进一步熟悉实验台的布局及直流电压源、直流电压表电流表的使用方法。2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。返回一、实验目的电路分析实验徐州师范大学电气学院二、实验原理1受控源是四端器件,受控源是四端器件,或称为双口
17、元件。它有一对输入端或称为双口元件。它有一对输入端(U1U1、I1I1)和一对输出端()和一对输出端(U2U2、I2I2)。输入端可以控制输出)。输入端可以控制输出端电压或电流的大小。施加于输入端的控制量可以是电压或端电压或电流的大小。施加于输入端的控制量可以是电压或电流,因而有两种受控电压源(即电压控制电压源电流,因而有两种受控电压源(即电压控制电压源VCVSVCVS和电和电流控制电压源流控制电压源CCVSCCVS)和两种受控电流源(即电压控制电流源)和两种受控电流源(即电压控制电流源VCCSVCCS和电流控制电流源和电流控制电流源CCCSCCCS)。)。CCCSCCVSCCCSVCCSCC
18、VS电路分析实验徐州师范大学电气学院3.3.受控源的控制端与受控端的关系式称为转移函数。四种受受控源的控制端与受控端的关系式称为转移函数。四种受控源的转移函数参量的定义如下:控源的转移函数参量的定义如下:(1)(1)压控电压源压控电压源(VCVS)(VCVS):U U2 2f(Uf(U1 1),U U2 2/U/U1 1 称为转移电称为转移电 压比(或电压增益)。压比(或电压增益)。(2)(2)压控电流源压控电流源(VCCS)(VCCS):I I2 2f(Uf(U1 1),g gm mI I2 2/U/U1 1 称为转移电导。称为转移电导。(3)(3)流控电压源流控电压源(CCVS)(CCVS
19、):U U2 2f(If(I1 1),r rm mU U2 2/I/I1 1 称为转移电阻。称为转移电阻。(4)(4)流控电流源流控电流源(CCCS)(CCCS):I I2 2f(If(I1 1),I I2 2/I/I1 1 称为转移电称为转移电流比(或电流增益)。流比(或电流增益)。2.2.当受控源的输出电压(或电流)与控制支路的电压(或电当受控源的输出电压(或电流)与控制支路的电压(或电流)成正比变化时,则称该受控源是线性的。流)成正比变化时,则称该受控源是线性的。返回电路分析实验徐州师范大学电气学院返回三、实验电路(a)(b)(c)(d)电路分析实验徐州师范大学电气学院返回四、实验仪器序
20、号序号名名 称称型号与规格型号与规格数量数量备备 注注1 1直流稳压电源直流稳压电源0-30V0-30V可调可调1 1DG04DG042 2可调直流恒流源可调直流恒流源0-500mA0-500mA1 1DG04DG043 3直流数字毫安表直流数字毫安表0-200mV0-200mV1 1D31D314 4直流数字电压表直流数字电压表0-200V0-200V1 1D31D315 5可调电阻箱可调电阻箱0-99999.90-99999.91 1DG05DG056 6实验线路实验线路1 1DG04DG04电路分析实验徐州师范大学电气学院五、实验内容1 1测量受控源测量受控源VCVSVCVS的转移特性的
21、转移特性U U2 2f(Uf(U1 1)及负载特性及负载特性U U2 2f(If(IL L),实验线路如,实验线路如图图(a)(a)(1)(1)不接电流表,固定不接电流表,固定R RL L2K2K,调节稳压电源输出,调节稳压电源输出电压电压U U1 1,测量,测量U U1 1及相应的及相应的U U2 2值,记入表值,记入表4-1 4-1 在方格纸上绘出电压转移特性曲线在方格纸上绘出电压转移特性曲线U2U2f(U1)f(U1),并在其线性部分求出转移电压比并在其线性部分求出转移电压比。U1(v)012345689 U2(v)表4-1电路分析实验徐州师范大学电气学院RL()507010020030
22、0400500 U2(v)IL(mA)表4-2(2)(2)接入电流表,保持接入电流表,保持U U1 12V2V,调节,调节RLRL可变电阻箱的可变电阻箱的阻值,测阻值,测U U2 2及及I IL L,绘制负载特性曲线,绘制负载特性曲线U U2 2f(If(IL L)。记入。记入表表4-2 4-2 电路分析实验徐州师范大学电气学院2.2.测量受控源测量受控源VCCSVCCS的转移特性的转移特性 I IL Lf(Uf(U1 1)及负载及负载特性特性I IL Lf(Uf(U2 2),实验线路如,实验线路如图图(b)(b)。(1)(1)固定固定R RL L2K2K,调节稳压电源的输出电压,调节稳压电源
23、的输出电压U U1 1,测出相应的测出相应的I IL L值,绘制值,绘制I IL Lf(Uf(U1 1)曲线,并由其线性曲线,并由其线性部分求出转移电导部分求出转移电导gmgm。记入表。记入表4-34-3 U1(v)0.10.51.02.03.03.53.74.0gm IL(mA)表4-3电路分析实验徐州师范大学电气学院RL()50201087654 21U2(v)IL(mA)表4-4(2)(2)保持保持U U1 12V2V,令,令R RL L从大到小变化,测出相应的从大到小变化,测出相应的I IL L及及U U2 2,绘制,绘制I IL Lf(Uf(U2 2)曲线。记入表曲线。记入表4-44
24、-4 电路分析实验徐州师范大学电气学院3.3.测量受控源测量受控源CCVSCCVS的转移特性的转移特性 U U2 2f(If(I1 1)与负载与负载特性特性U U2 2f(If(IL L),实验线路如,实验线路如图图(c)(c)。(1)(1)固定固定R RL L2K2K,调节恒流源的输出电流,调节恒流源的输出电流IsIs,按下表所列按下表所列IsIs值,测出值,测出U U2 2,绘制,绘制U U2 2f(If(I1 1)曲线,并由曲线,并由其线性部分求出转移电阻其线性部分求出转移电阻r rm m。记入表。记入表4-54-5I I1 1(mAmA)0.11.03.05.07.08.09.09.5
25、rmU U2 2(v v)表表4-5电路分析实验徐州师范大学电气学院(2)(2)保持保持IsIs2mA2mA,按下表所列,按下表所列R RL L值,测出值,测出U U2 2及及I IL L,绘制负载特性曲线绘制负载特性曲线U U2 2f(If(IL L)。记入表。记入表4-64-6 RL(K)0.51246810U2(v)IL(mA)表表4-64-6电路分析实验徐州师范大学电气学院4.4.测量受控源测量受控源CCCSCCCS的转移特性的转移特性 I IL Lf(If(I1 1)及负载及负载特性特性I IL Lf(Uf(U2 2),实验线路如,实验线路如图图(d)(d)。(1)(1)参见参见3(
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