电信号处理实验指导书(电路实验)
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《数字信号处理》实验指导书(实验报告)Digital Signal Processing Laboratory湛柏明编蒋伟荣审班级:姓名:湖北汽车工业学院电子信息科学系二〇〇六年十二月修订前言《信号与系统》、《数字信号处理》是电子信息类专业的两门主要技术基础课程,是电子信息类专业本科生的必修课程,也是电子信息类专业硕士研究生入学必考课程。
该课程的任务在于研究信号与系统理论的基本概念和基本分析方法,使学生初步认识如何建立信号与系统的数学模型,如何经适当的数学分析求解,并对所得结果给予物理解释,赋予物理意义。
该课程的基本理论和方法大量用于计算机信息处理的各个领域,特别是通信、数字语音处理、数字图像处理、数字信号分析等领域应用更为广泛。
通过实验,配合《信号与系统》和《数字信号处理》课程的教学、加强学生对信号与系统理论的感性认识、提高学生的综合能力具有重要的意义。
长期以来,《信号与系统》和《数字信号处理》课程一直采用黑板式的单一教学方式,学生仅依靠做习题来巩固和理解教学内容,对课程中大量的应用性较强的内容不能实际动手设计、调试、分析,严重影响和制约了教学效果。
由于黑板式教学,课程中大量的信号分析结果缺乏可视化的直观表现,学生自己设计系统也不能直观地得到系统特性的可视化测试结果,学生将大量的时间和精力用于繁杂的手工数学运算,而未真正理解所得结果在信号处理中的实际意义。
近年来,计算机多媒体教序手段的运用逐步普及,大量优秀的科学计算和系统仿真软件不断涌现,为我们实现计算机辅助教学和学生上机实验提供了很好的平台。
通过对这些软件的分析和对比,我们选择MATLAB语言作为辅助教学工具,借助MATLAB强大的计算能力和图形表现能力,将《信号与系统》和《数字信号处理》中的概念、方法和相应的结果,以图形的形式直观地展现给学生,大大的方便学生迅速掌握和理解教学内容。
然而,我们意识到,按照之前的《信号与系统》和《数字信号处理》课程的各8个实验学时进行实验,实验效果比较不尽如人意,由于实验学时数太少,没有给学生更的时间先去了解MATLAB语言,以至于使实验课流于形式,由于实验学时太少,也导致我们无法安排更为细致的具有综合型和设计型的实验项目。
前言 (4)实验1 电阻、电容、电压和电流的测量 (5)一、实验目的 (5)二、原理说明 (5)三、实验任务 (5)四、实验仪器设备 (7)五、预习思考及注意事项 (7)六、实验报告要求 (7)实验2 电压源、电流源及其等效转换 (8)一、实验目的 (8)二、原理说明 (8)三、实验任务 (8)四、实验仪器设备 (9)五、预习思考及注意事项 (10)六、实验报告要求 (10)实验3 仪表内阻对测量的影响 (10)一、实验目的 (10)二、原理说明 (10)三、实验任务 (11)四、实验仪器设备 (11)五、预习思考及注意事项 (12)六、实验报告要求 (12)实验4 受控源的特性测试 (12)一、实验目的 (12)二、原理说明 (12)三、实验任务 (13)四、实验仪器设备 (14)五、预习思考及注意事项 (14)六、实验报告要求 (14)实验5 叠加定理、替代定理的验证 (14)一、实验目的 (14)二、原理说明 (14)三、实验任务 (15)四、实验仪器设备 (15)五、预习思考及注意事项 (15)六、实验报告要求 (16)实验6 直流电路的戴维南等效和诺顿等效 (16)一、实验目的 (16)二、原理说明 (16)三、实验任务 (16)四、实验仪器设备 (17)五、预习思考及注意事项 (17)六、实验报告要求 (17)实验7 交流电路中基本参数电阻、电感和电容的测量 (17)二、原理说明 (18)三、实验任务 (18)四、实验仪器设备 (19)五、预习思考及注意事项 (19)六、实验报告要求 (19)实验9 交流无源一端口网络等效参数的测定 (20)一、实验目的 (20)二、原理说明 (20)三、实验任务 (21)四、实验仪器设备 (22)五、预习思考及注意事项 (22)六、实验报告要求 (22)实验8 非线性元件特性曲线的测定及曲线绘制 (22)一、实验目的 (22)二、原理说明 (22)三、实验任务 (23)四、实验仪器设备 (24)五、预习思考及注意事项 (24)六、实验报告要求 (24)实验10 功率测量及功率因数的提高 (25)一、实验目的 (25)二、原理说明 (25)三、实验任务 (25)四、实验仪器设备 (26)五、预习思考及注意事项 (26)六、实验报告要求 (26)实验11 单相变压器的特性测试 (26)一、实验目的 (26)二、原理说明 (27)三、实验任务 (27)四、实验仪器设备 (28)五、预习思考及注意事项 (28)六、实验报告要求 (28)实验12 互感的测量 (28)一、实验目的 (28)二、原理说明 (28)三、实验任务 (31)四、实验仪器设备 (31)五、预习思考及注意事项 (31)六、实验报告要求 (31)实验13 三相电路的相序、电压、电流及功率测量 (32)一、实验目的 (32)二、原理说明 (32)四、实验仪器设备 (34)五、预习思考及注意事项 (34)六、实验报告要求 (35)综合实验1 一阶RC电路的暂态响应 (35)一、实验目的 (35)二、实验原理 (35)三、实验内容 (38)四、实验设备 (40)五、预习思考及实验注意事项 (40)六、实验报告 (41)综合实验3 二阶RLC串联电路的暂态响应 (41)一、实验目的 (41)二、原理说明 (41)三、实验任务 (45)四、预习思考及注意事项 (46)五、报告要求 (47)综合实验专题2 供电电路及最大功率传输 (48)一、工程应用示例 (48)二、相关电路原理 (48)三、研究内容或设计目标 (48)四、研究方案和计划 (49)五、研究报告 (50)提示1:阻抗匹配与最大功率传输的软件仿真以及阻抗变换电路的设计方法 (50)提示2:三相电路的软件仿真研究中构造三相电源的方法 (51)提示3:参考变压器特性、日光灯功率测量以及三相电路测量等操作实验 (52)综合实验专题5 裂相电路 由单相电压转变为三相电压的电路设计 (52)一、研究目的 (52)二、相关原理 (52)三、研究内容或设计目标 (53)四、预习思考及注意事项 (53)五、报告要求 (53)附录B MS8200G数字多用表 (54)一、概述 (54)二、主要技术指标 (54)三、面板结构 (56)四、使用说明 (56)前言《电路实验教程》是针对电类专业本科生电路实验课程编写的教学用书。
电力电子技术实验指导书中国矿业大学信电学院2009年4月学生实验守则一、学生进入实验室必须服从管理,遵守实验室的规章制度。
保持实验室的安静和整洁,爱护实验室的一切设施,不做与实验无关的事情。
二、实验课前要按照教师要求认真预习实验指导书,复习教材中于实验有关的内容,熟悉与本次实验相关的在理论知识,同时写出实验预习报告,并经教师批阅后方可进行实验。
三、实验课上要遵守操作规程,线路连接好后,先自行检查,后须经指导教师检查后,才可接通电源进行实验。
如果需更改线路,也要经过教师检查后才能接通电源继续实验。
四、学生实验前对实验所用仪器设备要了解其操作规程和使用方法,实验过程中按照要求记录实验数据。
实验中有仪器损坏情况,应立即报告指导教师检查处理。
凡因不预习或不按照使用方法误操作而造成设备损坏后,除书面检查外,还要按照规定进行赔偿。
五、注意实验安全,不要带电连接、更改或拆除线路。
实验中遇到事故应立即关断电源并报告教师处理。
六、实验完成后,实验数据必须经教师签阅后,方可拆除实验线路。
并将仪器、设备、凳子等按照规定放好,经教师同意后方可离开实验室。
七、实验室仪器设备不能擅自搬动、调换,更不能擅自带出实验室。
八、因故缺课的同学可以向实验室申请一次补做机会。
无故缺课、无故迟到十五分钟以上或者早退的不予补做,该实验无成绩。
实验一 整流电路仿真实验1、 单相半波可控整流电路(输出端有续流二极管)要求电源电压t u ωsin 1002=,频率50Hz ,控制角︒=30α,负载为阻感负载,Ω=3.0R 。
试通过仿真分析0=L H ,5.0=L mH ,1.0=L H 对电路输出的影响 附:该电路仿真所用模块:电源模块AC Voltage Source1:位于SimPowerSystems/Electrical Sources中;器件模块g m akr:位于SimPowerSystems/PowerElectronics 中,器件参数设置如图1所示:图1脉冲发生器Generator:位于Simulink/Sources 中;阻感负载:位于SimPowerSystems/Elements 中,其中电容参数设置为:inf ;电压/电流测量模块:v +-V o l e M e a i +-C u r t M e:位于SimPowerSystems/Measurements 中;示波器:位于Simulink/Sinks 中。
电路实验指导书叠加定理和基尔霍夫定律的验证电路实验叠加定理和基尔霍夫定律的验证⼀、实验⽬的1.加深对叠加定理和基尔霍夫定律的理解,并通过实验进⾏验证。
2.学会⽤电流插头、插座测量各⽀路电流的⽅法。
3.学会⾼级电⼯电⼦实验台上直流电⼯仪表的正确使⽤⽅法。
⼆、实验原理1.基尔霍夫定律(1)电流、电压的参考⽅向对电路进⾏分析,最基本的要求就是求解电路中各元件上的电流和电压,⽽其参考⽅向的选择与确定是⾸要的问题之⼀。
电流、电压的参考⽅向是⼀种假设⽅向,可以任意选定⼀个⽅向作为参考⽅向,电路中的电流和电压的参考⽅向可能与实际⽅向⼀致或者相反,但不论属于哪⼀种情况,都不会影响电路分析的正确性。
应注意在未标明参考⽅向的前提下,讨论电流或电压的正负值是没有意义的。
当电流、电压参考⽅向⼀致时,称为关联的参考⽅向。
否则为⾮关联参考⽅向。
(2)基尔霍夫电流定律(KCL)基尔霍夫电流定律应⽤于结点,它是⽤来确定连接在同⼀结点上各⽀路电流之间关系的,缩写为KCL。
KCL是电流连续性原理在电路中的体现。
对电路中任何⼀个结点,任⼀瞬时流⼊某⼀结点的电流之和等于流出该结点的电流之和。
KCL也适⽤于任意假想的闭合曲⾯。
(3)基尔霍夫电压定律(KVL)基尔霍夫电压定律应⽤于回路,它描述了回路中各段电压间的相互关系,缩写为KVL。
KVL 是能量守恒定律的体现。
从回路中任⼀点出发,沿回路循⾏⼀周,电位降之和必然等于电位升之和。
KVL也适⽤于电路中的假想回路。
2.叠加定理叠加定理可描述为:在线性电路中,如果有多个独⽴电源同时作⽤时,它们在任意⽀路中产⽣的电流(或电压)等于各个独⽴电源分别单独作⽤时在该⽀路中产⽣电流(或电压)的代数和。
电源单独作⽤是指:电路中某⼀电源起作⽤,⽽其他电源不作⽤。
不作⽤电源的具体处理⽅法如下:理想电压源短路,理想电流源开路。
本实验⽤直流稳压电源来模拟理想电压源(内阻可认为是零),所以去掉某电压源时,直接⽤短路线代替即可。
数字信号处理实验指导书电子与信息工程学院二○一二年前言数字信号处理(DSP)研究数字序列信号的表示方法,并对信号进行运算,以提取包含在其中的特殊信息。
数字信号处理是一门技术基础课程,实验是该课程教学的重要内容,是理论联系实际的重要手段。
学生通过实验,可以验证和巩固所学的理论知识,掌握数字信号处理实验的基本技能,提高分析和解决实际问题的能力,培养认真、严谨、实事求是的工作作风。
我们根据当前通信类新课程体系的流行趋势,充分考虑通信工程类专业的特殊要求,编写了这门实验课程指导书。
在内容安排上,我们在自身的教学基础上,吸收了兄弟院校的先进经验。
我们把重点放在对学生理论联系实际、分析和解决问题能力的训练上,力求丰富实验内容,简化实验方法与步骤,化抽象为具体,让学生通过实验能够举一反三,融会贯通,提高信息处理和信息加工的能力,为以后在信息领域的发明和创造打下牢固的基础。
在实验的具体编排上,我们按照循序渐进的原则,逐步加深实验内容,注意前后实验之间的连贯性,强化基本实验技能的培养,保证实验内容的丰富性、生动性,增强学生对数字信号处理实验课程的兴趣。
目录实验一信号的谱分析 (1)实验二基-2FFT算法的软件实现 (6)实验三 IIR数字滤波器的设计 (12)实验四 FIR数字滤波器的设计 (16)实验一 信号的谱分析一、实验目的1、熟练掌握快速离散傅里叶变换(FFT )的原理及用FFT 进行频谱分析的基本方法;2、熟悉连续信号经理想采样前后的频谱变化关系,加深对时域采样定理的理解;3、进一步了解离散傅里叶变换的主要性质及FFT 在数字信号处理中的重要作用。
二、基本原理1、离散傅里叶变换(DFT )及其主要性质DFT 表示离散信号的离散频谱,DFT 的主要性质中有奇偶对称特性,虚实特性等。
通过实验可以加深理解。
例如:实序列的DFT 具有偶对称的实部和奇对称的虚部,这可以证明如下: 由定义∑-==10)()(N n knNW n x k X∑∑-=-=-=1010)2sin()()2cos()(N n N n kn N n x j kn N n x ππ ∑-=-=-10)()()(N n nk N NW n x k N X∑-=-=1)(N n kn NNnW Wn x∑-=-=10)(N n knN W n x∑∑-=-=+=1010)2sin()()2cos()(N n N n kn N n x j kn N n x ππ)(*)(k N X k X -=∴对于单一频率的三角序列来说它的DFT 谱线也是单一的,这个物理意义我们可以从实验中得到验证,在理论上可以推导如下: 设:)()2sin()(n R n N n x N π=其DFT 为:∑-=-=102)()(N n kn Njen x k X πkn Nj N n e n N ππ210)2sin(--=∑=kn N j N n n Nj nN j e e e j πππ21022)(21--=-∑-=∑-=+----=10)1(2)1(2)(21N n k n Nj k n N j e e j ππ从而∑-=-=-=10220)(21)0(N n n Nj nN j e e j X ππ∑-=--==-=10422)1(21)1(N n n Nj N j j N e j X π0)2(=X0)2(=-N X22)(21)1(102)2(2N j j N e e j N X N n n j n N N j =-=-=-∑-=--ππ以上这串式中)0(X 反映了)(n x 的直流分量,)1(X 是)(n x 的一次谐波,又根据虚实特性)1()1(X N X -=-,而其它分量均为零。
《电工电子技术》实验指导书实验一 基本电工仪表的使用一、实验目的:1.熟悉实验台上仪表的使用及布局;2.熟悉恒压源与恒流源的使用及布局;3.掌握电压表与电流表内电阻的测量方法;4.掌握双踪示波器的使用;5.掌握信号发生器的使用。
二、实验原理1.在实际电路测量中,电压表在测量某两节点电压时应与该两节点并联连接,电流表在测量某一支路电流时应串接在该支路中,因此,就必须要求电压表内阻为无穷大,电流表内阻为零,但实际使用的电工仪表一般都不能满足上述要求,它们不可能为无穷大或者为零,因此当仪表接入电路时都会使电路原来状态产生变化,使被测的读数值与电路原来实际值之间产生误差,这种测量误差值的大小与仪表本身内阻值的大小密切相关。
2.测量方法a.本实验测量电流表的内阻采用“分流法”,如图1-1所示。
A 为被测内阻(RA)的直流电流表,测量前先断开开关S ,调节电流源的输出电流I 使A 表指针满偏转,然后合上开关S ,并保持I 值不变,调节电阻箱R 的阻值,使电流表A 的指针指在1/2满偏转位置,此时2II I S A ==∴==⋅+R R R R R R R A 1//11图1-1b.测量电压表的内阻采用分压法,如图1-2 所示。
V 为被测内阻(R V )的电压表,测量时先将开关S 闭合,调节直流稳压源的输出电压,使电压表V 的指针满偏转指示值为V 1,然后断开开关S ,调节R使电压表V的指示值减半,此时有R V=R+R1。
图1-2三、实验设备a)万用表500型或其他;b)EEL-06组件上的十进制可变电阻箱;c)EEL-06组件上的电阻8.2kΩ;10kΩ;d)下组件恒压源0~30V;e)下组件恒流源0~20mA;f)双踪示波器;g)信号源.四、实验内容1.根据“分流法”原理测定500型万用表直流电流1mA和10mA档量限的内阻,线路如1-1 所示。
其中R为EEL-06十进制可变电阻箱,R为EEL-06上10 kΩ/8W电阻。
实验一元件参数及性能的测定一、实验目的1.学会识别常用电路元件的方法。
2.掌握线性电阻、非线性电阻元件伏安特性的逐点测试法。
3.掌握实验台上直流电工仪表和设备的使用方法。
4.用实验证明电路中电位的相对性、电压的绝对性。
5.掌握电路电位图的绘制方法。
二、实验原理任何一个二端元件的特性都可以用电压和电流的方程式V=IR来表示,利用这一公式的前提是电压V和电流I的参考方向相关联,即参考方向一致。
如果参考方向相反,则方程式为V=-IR。
除了上述的表述方法以外,二端元件的特性还可以用该元件的端电压U与通过该元件的电流I之间的函数关系I=f(U)来描述,即在U-I平面上采用逐点测试的方法,测试一条电流和电压对应关系曲线,这条曲线称为该元件的伏安特性曲线。
电阻元件是一种对电流呈现阻力的元件,有阻碍电流流动的性能。
当电流通过电阻元件时,必然要消耗能量,沿着电流流动的方向将产生电压降。
其值的大小等于该电流与电阻的乘积,这一关系称为欧姆定律。
1、线性电阻元件当电阻元件R的阻值不随电压或电流的Array大小变化而变化时,则电阻R两端的电压与流过的电流成正比,符合这种条件的电阻元件称为线性电阻元件。
线性电阻的伏安特性曲线如图1-1(A)所示,它是一条通过坐标原点的直线,其斜率等于该电阻阻值的倒数。
2、非线性电阻元件电路中大部分元件是不具备上述线性电阻元件的,这类元件叫非线性电阻元件。
半导体二极管就是典型的非线性电阻元件,其伏安特性如图1-1(C)所示。
它的阻值随着流过的电流大小而变化。
当外加电压的极性和二极管的极性相同时,称为正向连接。
正向连接时二极管的阻值很小(十几欧至几十欧),正向压降很小(锗管为0.2―0.3V,硅管约为0.5―0.7V),正向电流随正向压降的升高而呈指数规律变化。
当外加电压极性与二极管极性不相同时,称为反向连接。
反向电压从零伏一直增加到十几伏,反向电流值很小且其变化也很小(约为微安级)。
半导体二极管的这一特性称为单向导电性。
利用二极管的单向导电性在电子电路中可进行整流、检波等。
白炽灯的伏安特性如图1-1(B)所示。
3、电压和电流的测量在测量某一支路的电压和电流时,除根据技术要求正确选择电流表和电压表的规格、精度等级外,接线时还要注意把电流表、电压表接在正确的位置上,主要考虑电流表的降压作用及电压表的分流作用。
如果仪表接线不当会造成较大的测量误差。
在测定如图1-2所示电路中的电流、电压时,可以将电压表接于AD 两端,也可接于BD 两端。
电压表若接在BD 两端时,电流表的示数除了包含流过电阻的电流外,还包含电压表中流过的电流,因此电流表的数值比实际的电流值大。
当负载阻值比电流表的内阻大得多时,电压表宜接在AD 两端;当电压表的内阻比负载阻值大得多时,电压表宜接在BD 两端。
数字式仪表一般不考虑其内阻的影响,近似认为电压表内阻无穷大;而电流表内阻无穷小。
用机械式仪表实际测量时,某支路的电阻值是未知的,测量时电压表的位置可由实验方法选定,测量时可以分别接在AD、BD 两端进行测试。
如果采取这两种接法时电压表的读数差别很小(说明电流表内阻很小,降压作用甚微),即可接在AD 两端;如果两种接法电流表的读数差别很小或无甚差别(说明电压表内阻很大,分流作用甚微)即可接在BD 两端;若两种接法电流表和电压表的读数均无差别,则电压表接于AD 两端或BD 两端均可。
4、电位的测量及电位图在一个确定的闭合电路中,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,它不因参考点电位的变动而改变。
据此性质,我们可用一只电压表来测量出电路中各点相对于参考点的电位及任意两点间的电压。
电位图是一种平面坐标一、四两象限内的折线图。
其纵坐标为电位值,横坐标为各被测点。
要制作某一电路的电位图,先以一定的顺序对电路中各被测点编号。
以图1-4的电路为例,如图中的A ~F,并在坐标横轴上按顺序,均匀间隔标上A 、B 、C 、D 、E 、F 、A 。
再根据测得的各点电位值,在各点所在的垂直线上描点。
用直线依次连接相邻两个电位点,即得该电路的电位图。
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。
三、实验设备四、实验内容1、测定线性电阻器的伏安特性序号名称型号与规格数量备注1可调直流稳压电源0~30V 1DG042万用表13直流数字电压表0~200V 1D314二极管2CW511DG095线性电阻器8W-1KΩ1DG096电位、电压测定实验电路板1DG05U图1-2测量线性电阻的伏安特性图1-3测量二极管的伏安特性取R=1KΩ绕线式电阻作为被测元件,按如图1-2所示接好线路,经检查无误后,打开L直流稳压电源开关,从0V开始缓慢增加,一直加到10V,且将相应的电流值和电压值记录于表1—1中。
表1—1线性电阻测试数据U/V0246810 I/mA2、测定半导体二极管的伏安特性=100mA,实验用2CW51型半导体二极管D作为被测元件,其主要参数:最大整流电流IF=250V。
最高反向工作电压VR(1)正向特性的测试按图1—3所示电路连接,R为限流电阻器,阻值为200Ω,功率大于0.25W。
测二极管正向特性时,其正向电流不宜过大,一般不超过25mA。
二极管正向压降可在0~0.75V之间去值,为了便于作图,特别在0.5~0.75V之间更应多取几个测量点。
并将相应电流表、电压表数据填入表1—2中。
表1-2二极管正向特性数据U(V)00.20.40.50.550.60.650.70.75 I(MA)(2)反向特性的测试进行反向特性测试时,只需将图1—3中电阻R换成510Ω,二极管D的两端对调方向,即反向连接。
由于二极管的反向电阻很大,流过它的电流很小,故电流表选用直流微安表为宜。
将稳压电源的输出电压按表1—3设置,将测试的相应数据填入表1—3中。
表1-3二极管反向特性数据(V)00.5 1.0 1.2 1.8 2.5 3.5UU(V)ZI(MA)3、电位的测量及电位图的绘制利用DG05实验箱上的“基尔霍夫定律/叠加原理”线路,按图1-4接线。
图1-4基尔霍夫定律/叠加原理线路图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1-4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V及相邻两点之间的电压值U AB、U BC、U CD、U DE、U EF及U FA,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1-4中。
表1-4电位及电压测量数据电位参考点V与U V A V B V C V D V E V F U AB U BC U CD U DE U EF U FAA计算值测量值相对误差D计算值测量值相对误差五、实验注意事项1.测二极管正向特性时,稳压电源输出应由小至大逐渐增加,应时刻注意电流表读数2.进行实验时,应先估算电压和电流值,合理选择仪表的量程,勿使仪表超量程,仪表的极性不可接错。
3.测量电位时,实验线路板系多个实验通用,本次实验中不使用电流插头和插座。
K3应拨向330Ω侧,三个故障按键均不得按下。
4.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,直接读出负值六、预习思考题1.线性电阻与非线性电阻的概念是什么?其二者的区别是什么?2.如果用电流表测量电压,将会有什么后果?说明电压表、电流表在电路中的连接方法。
七、实验报告1.根据各实验数据,分别在方格纸上绘制出光滑的伏安特性曲线。
2.根据实验结果,总结、归纳被测各元件的特性。
3.根据实验数据,绘制两个电位图形,并对照观察各对应两点间的电压情况。
两个电位图的参考点不同,但各点的相对顺序应一致,以便对照。
4、必要的误差分析。
实验二基尔霍夫定律及叠加原理的测定一、实验目的1.通过实验验证基尔霍夫定律的正确性,加深对其理解;2.熟悉直流稳压电源、电压表、电流表的使用方法。
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。
二、实验原理基尔霍夫定律是电路理论中最基本的定律之一。
它包括基尔霍夫电压定律(KVL)及电流定律(KCL)。
测量某电路的各支路电流及多个元件两端的电压能分别满足基尔霍夫的电流定律及电压定律。
基尔霍夫电流定律:在任意时刻,对于电路中的任意节点而言,流进和流出节点电流的代数和等于零,即:ΣI=0。
基尔霍夫电流定律规定节点上各支路电流的约束关系与支路元件的性质无关,不论元件是线性的或非线性的、含源的还是非含源的、时变的或是非时变的,定律均适用。
基尔霍夫电压定律:在任意时刻,对电路中任何一个闭合回路而言,回路电压降的代数和等于零,即:ΣU=0。
基尔霍夫电压定律表明了任一闭合回路中各支路电压降所必须遵循的规律,它是电压与路径无关性的反映。
同样,这一结论只与电路结构有关,而与支路中元件的性质无关,不论这些元件是线性的或非线性的、含源的与非含源的、时变的与非时变的,定律均适用。
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。
三、实验设备序号名称型号与规格数量备注1可调直流稳压电源0~30V1DG042可调直流恒流源0~500mA1DG043直流数字电压表0~200V1D314直流数字毫安表0~200mA1D315万用表1自备6基尔夫定律/迭加原理实验电路板1DG05四、实验内容实验线路如图2-1所示。
按图连接电路。
其中I1、I2、I3是电流插孔。
先断开电路调节稳压电源,使E1=6V,E2=12V(E1为+6V、+12V切换电源,把E1切换到6V;E2为0—+30V可调电源,调节到E2=12V)。
1、基尔霍夫电流定律实验(1)测试前先任意设定三条支路的电流参考方向,如图2—1中的I 1、I 2、I 3所示。
熟悉线路结构,掌握各开关的操作使用方法。
(2)用毫安表分别测量电流I 1、I 2、I 3测试时以B 点为测量结点,电流表可通过电流插头插入各支路的电流插座中,即可测量该支路的电流。