《电路原理》实验指导书(精)
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电路原理实验指导书(2019)电路基础实验指导书天津工业大学机电学院2019. 1目录实验一电路元件伏安特性的测绘 ........................................................................... ............................ 1 实验二叠加原理的验证 ........................................................................... .............................................. 4 实验三戴维南定理有源二端网络等效参数的测定 (6)实验四 R、L、C串联谐振电路的研究 ........................................................................... ................. 10 实验五RC一阶电路的响应测试 ........................................................................... . (13)实验一电路元件伏安特性的测绘一、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. 掌握实验装置上直流电工仪表和设备的使用方法。
二、原理说明任何一个二端元件的特性可用该元件上的端电压U与通过该元件的电流I之间的函数关系I=f(U)来表示,即用I-U平面上的一条曲线来表征,这条曲线称为该元件的伏安特性曲线。
1. 线性电阻器的伏安特性曲线是一条通过坐标原点的直线,如图1-1中a曲线所示,该直线的斜率等于该电阻器的电阻值。
2. 一般的白炽灯在工作时灯丝处于高温状态,其灯丝电阻随着温度的升高而增大,通过白炽灯的电流越大,其温度越高,阻值也越大,一般灯泡的“冷电阻”与“热电阻”的阻值可相差几倍至十几倍,所以它的伏安特性如图1-1中b曲线所示。
电路实验指导书南京工程学院电力工程学院供用电教研室目录第一部分:理论部分 (1)第一章电工测量的基本知识 (1)第一节电工仪表的基本原理与组成 (1)第二节仪表的误差及准确度 (5)第三节电工仪表的标志及技术要求 (10)第四节电工测量的基本知识 (14)第五节测量误差及消除方法 (15)第六节实验数据的处理 (19)第二章磁电系仪表 (21)第一节磁电系测量机构 (21)第二节磁电系电流表 (24)第三节磁电系电压表 (26)第四节欧姆表 (28)第五节万用表 (31)第三章电磁系仪表 (33)第一节电磁系测量机构 (33)第二节电磁系电流表和电压表 (38)第四章电动系仪表 (41)第一节电动系测量机构 (41)第二节功率表 (45)第五章直流单臂电桥 (55)第六章电量与电参数的测量 (58)第一节电压与电流的测量 (58)第二节功率的测量 (61)第三节电阻的测量 (66)第四节电感的测量 (69)第五节电容的测量 (72)第二部分:实验台操作 (75)实验须知 (75)实验一电阻元件的伏安特性及电源的工作状态 (77)实验二叠加定理和替代定理 (82)实验三戴维南定理 (85)实验四受控源特性测试 (88)实验五无源二端网络参数测定 (92)实验六阻抗并联及复联电路、功率因数的提高 (95)实验七互感电路 (100)实验八 RLC串联电路的谐振 (105)实验九三相星形负载和三角形负载 (110)实验十三相电路的功率测量 (114)实验十一 RC串联电路的方波响应 (119)实验十二 RLC串联电路的方波响应 (123)第三部分:上机操作 (126)第一章概述 (126)第二章 Multisim12系统 (129)第三章 Multisim12的基本操作 (141)第一节定制用户界面 (141)第二节元件的操作 (143)第三节元件的操作 (144)第四章 Multisim在电路分析中的应用 (146)第一节电阻元件伏安特性的仿真分析 (146)第二节用DC Sweep分析直接测量电阻元件的伏安特性 (149)第三节受控源的仿真演示 (155)第四节戴维南和诺顿等效电路的仿真分析 (161)第五节电路节点电压的仿真分析 (164)第六节交流电路参数的仿真测定 (166)第七节三相电路的仿真分析 (169)第八节电容特性的仿真测试 (171)第九节电感电压特性的仿真测试 (173)第十节RLC串联电路的谐振 (175)第十一节LC并联电路的谐振 (177)第十二节LC二阶动态变化过程的仿真分析 (178)第一部分:理论部分第一章电工测量的基本知识在电能的生产、传输、分配和使用等各个环节中,都需要通过电工仪表对系统的运行状态(如电能质量、负荷情况等)加以监控,从而保证系统安全而又经济地运行,所以人们常把电工仪表和测量称作电力工业的眼睛和脉搏。
《电路原理》实验指导书张毅编沈阳大学信息工程学院实验一基尔霍夫定律的验证 (1)实验二叠加定理的验证 (2)实验三戴维南定理的验证 (4)实验四常用电子仪器使用 (6)实验五一阶动态电路的研究 (133)实验六功率因数的提高 (155)实验七三相交流电路电压、电流的测量 (17)实验八三相电路功率的测量 (19)实验一基尔霍夫定律的验证一、 实验目的与要求1. 验证基尔霍夫定律的正确性,加深对基尔霍夫定律的理解。
2. 学会用电流插头、插朋测呆各支路电流。
3. 加深对•参考方向的理解。
二、 实验类型验证型三、 实验原理及说明基尔崔夫定律是电路的基木定律。
测量某电路的各支路电流及每个元件两端的电 压,应能分别满足基尔霍夫电流定律(KCL )和电压定律(KVL )。
即对电路中的任一 个节点而言,应有乞1=0;对任何一•个闭合回路而言,应有》U = 0。
运用上述定律时必须注意各支路或闭介回路中电流的正方向,此方向可预先任意设 定。
四、实验仪器序号名称主要用途1 直流可调稳压电源0〜30V (二路) 电源2 直流数字电压表0〜200V 测量元件电压 3基尔崔夫定律实验电路板DGJ-03 提供实验电路 4直流数字毫安表 0-20mA测量支路电流五、实验内容和步骤利用DGJ-03实验挂箱上的“基尔崔夫定律/叠加定理”线路,按图1-1接线。
1. 分別将两路直流稳压电源接入电路,令U]=6V, U 2=12V O (先调准输出电压 值)2. 实验前先任意设定三条支路和三个闭合回路的电流正方向。
图1-1中的h 、12、 I3的方向已设定。
三个闭合冋路的电流正方向可设为ADEFA 、BADCB 和FBCEF 。
3. 熟悉电流插头的结构,将电流插头的两端接至数字毫安表的“ +、一”两端。
4. 将电流插头分别插入三条支路的三个电流插廉中,读出并记录电流值。
5. 用直流数字电压表分别测量两路电源及电阻元件上的电压值,记录之。
实验一电路元件伏安特性的测绘一、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. 掌握实验装置上直流电工仪表和设备的使用方法。
二、原理说明任何一个二端元件的特性可用该元件上的端电压U与通过该元件的电流I之间的函数关系I=f(U)来表示,即用I-U平面上的一条曲线来表征,这条曲线称为该元件的伏安特性曲线。
1. 线性电阻器的伏安特性曲线是一条通过坐标原点的直线,如图3-1中a曲线所示,该直线的斜率等于该电阻器的电阻值。
2. 一般的白炽灯在工作时灯丝处于高温状态,其灯丝电阻随着温度的升高而增大,通过白炽灯的电流越大,其温度越高,阻值也越大,一般灯泡的“冷电阻”与“热电阻”的阻值可相差几倍至十几倍,所以它的伏安特性如图3-1中b曲线所示。
3. 一般的半导体二极管是一个非线性电阻元件,其特性如图3-1中c曲线。
正向压降很小(一般的锗管约为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急骤上升,而反向电压从零一直增加到十多至几十伏时,其反向电流增加很小,粗略地可视为零。
可见,二极管具有单向导电性,但反向电压加得过高,超过管子的极限值,则会导致管子击穿损坏。
4. 稳压二极管是一种特殊的半导体二极管,其正向特性与普通二极管类似,但其反向特性较特别,如图1-1中d曲线。
在反向电压开始增加时,其反向电流几乎为零,但当反向电压增加到某一数值时(称为管子的稳压值,有各种不同稳压值的稳压管)电流将突然增加,以后它的端电压将维持恒定,不再随外加的反向电压升高而增大。
三、实验设备四、实验内容1. 测定线性电阻器的伏安特性按图1-2接线,调节直流稳压电源的输出电压U,从0伏开始缓慢地增加,一直到10V,记下相应的电压表和电流表的读数。
2. 测定半导体二极管的伏安特性按图1-3接线,R为限流电阻,测二极管D的正向特性时,其正向电流不得超过25mA,正向压降可在0~0.75V之间取值。
《电路原理实验》实验教学大纲实验名称:电路原理实验课程代码:XXXXX学分:X学分课程性质:必修先修课程:无教材:《电路原理实验教程》参考书:《电路与电子学实验指导书》教学目的:1.通过本实验,使学生能够熟悉基本的电路元件和电路器件的使用,掌握电路的组装和测量技巧。
2.培养学生的实践动手能力,以及科学的观察、分析、提问和解决问题的能力。
教学内容:1.实验仪器和设备的熟悉与使用。
2.基本电路元件和器件的性质和特点。
3.电阻、电压、电流和功率的测量。
4.串并联电路的组装和测量。
5.基本交流电路的组装和测量。
6.二极管和晶体管的基本特性测量。
7.模拟电路的组装和测量。
8.数字电路的组装和测量。
教学方法:1.理论讲授与实验实践相结合。
2.示范实验和实验报告的撰写。
3.小组合作学习和讨论。
实验项目:实验项目一:电路仪器的熟悉与使用实验项目二:电热效应的测量实验项目三:串并联电路的实验实验项目四:基本交流电路的实验实验项目五:二极管和晶体管的特性测量实验项目六:模拟电路的组装和测量实验项目七:数字电路的组装和测量实验项目八:综合实验实验报告:每个实验项目完成后,学生需撰写实验报告,包括实验目的、原理、实验步骤、数据记录、结果分析和实验感想等内容。
实验考核:1.通过实验报告的撰写和提交。
2.实验结果的准确性和数据的分析能力。
3.实验器材的正确使用和实验的操作技能。
教学评价:1.每个实验项目完成后,学生的实验报告将由教师进行评价和打分。
2.学生的实验操作技能和实验分析能力将通过实际操作和观察评估。
3.学生的态度、团队合作和创新能力将通过平时的表现和讨论来评估。
参考教学进度安排:第一周:课程介绍与实验室安全注意事项第二周:电路仪器的熟悉与使用第三周:电热效应的测量第四周:串并联电路的实验第五周:基本交流电路的实验第六周:二极管和晶体管的特性测量第七周:模拟电路的组装和测量第八周:数字电路的组装和测量第九周:综合实验的设计与实施第十周:实验报告的撰写和提交。
《电路理论》实验指导书电工实验教学基地编华北电力大学二00七年四月前言1.实验总体目标《电路理论》实验是本科生进入专业基础课的第一门实验课程,考虑到这阶段大多数学生的动手能力、实践能力比较欠缺,因此本平台的目标是引导学生从理论思维逐步向实践领域过渡,实验的开设由验证理论、巩固概念,转向以端正学生的科学实验态度、掌握实验技能、提高学生的综合能力及实验经验的积累,最终达到学以致用的目的。
⒉适用专业电气工程及其自动化、电子科学与技术、电子信息、通信工程、测控、热动(集控)、自动化、计算机⒊先修课程高等数学、大学物理、电路理论⒋实验课时分配⒌实验环境实验保证二人一组,每组配备计算机,安装常用仿真软件,多媒体授课。
⒍实验总体要求(1)实验前分好组,认真预习实验报告,预习时要理解实验原理,并对实验内容进行计算,做到心中有数便于对实验数据进行分析和处理。
(2)实验过程中出现短路等异常情况应尽快切断电源。
,(3)实验的原始数据须经指导教师检查并签字,认真完成实验报告并回答思考题。
(4)实验结束后,断电,整理仪器设备、清理桌面卫生、班长每次实验分配三个组的学生打扫实验室。
⒎本实验的重点、难点及教学方法建议(1)仪器仪表的正确使用、实验原理和方法、数据分析和处理。
(2)对于实验故障应尽量学会自己独立思考和排除。
目录实验一、基本电工仪表的使用及测量误差的计算 (4)实验二、电位测定、基尔霍夫定律和叠加原理 (8)实验三、戴维宁定理及应用 (12)实验四、动态电路响应的研究 (16)实验五、三表法测量电路等参数 (20)实验六、RLC串联谐振电路的研究 (24)实验七、互感电路观测 (27)实验八、三相电路电压、电流和功率的测量 (30)实验九、二端口网络 (34)实验十、单相裂相电路的研究 (35)实验十一、RC选频网络特性测试 (39)实验一基本电工仪表的使用及测量误差的计算一、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。
实验一基尔霍夫定律的验证一、实验目的1、验证基尔霍夫定律的正确性,加深对基尔霍夫定律的理解。
2、进一步掌握仪器、仪表的使用方法。
二、原理说明基尔霍夫定律是电路的基本定律。
测量某电路的各支路电流及多个元件两端的电压,应能分别满足基尔霍夫电流定律和电压定律。
即对电路中的任一个节点而言,应有ΣI=0;对任何一个闭合回路而言,应有ΣU=0。
运用上述定律时必须注意电流的正方向,此方向可预先任意设定。
三、实验设备1、RXDI-1电路原理实验箱 1台2、万用表 1台四、实验内容及步骤实验线路如图A所示图A1、实验前先任意设定三条支路的电流参考方向,如图中的I1、I2、I3所示。
2、分别将两路直流稳压电源(如:一路U2为+12V电源,另一路U1为0~24V可调直流稳压源)接入电路,令U1=6V、 U2=12V。
3、将电源分别接入三条支路中,记录电流值。
4、用电压表分别测量两路电源及电阻元件上的电压值,并记录。
五、实验报告1、根据实验数据,选定实验电路中的任一个节点,验证KCL的正确性。
2、根据实验数据,选定实验电路中的任一个闭合回路,验证KVL的正确性。
3、分析误差原因。
4、实验总结。
实验二戴维南定理—有源二端网络等效参数的测定—一、实验目的1、验证戴维南定理的正确性2、掌握测量有源二端网络等效参数的一般方法二、原理说明1、任何一个线性含源网络,如果仅研究其中一条支路的电压和电流,则可将电路的其余部分看作是一个有源二端网络(或称为含源二端口网络)。
戴维南定理指出:任何一个线性有源网络,总可以用一个等效电压源来代替,此电压源的电动势E S等于这个有源二端网络的开路电压U0C,其等效内阻R0等于该网络中所有独立源均置零(理想电压源视为短路,理想电流视为开路)时的等效电阻。
U0C和R0称为有源二端网络的等效参数。
2、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U0C,然后将其输出端短路,用电流表测其短路电流I SC,则内阻为R0=U OC/I SC(2)伏安法用电压表、电流表测出有源二端网络的外特性如图A所示。
《电路原理》实验指导书主编张伶审核丁黎明北方民族大学电气信息工程学院二○一一年二月目录第一章常用仪器仪表 (2)实验一常用仪表的使用 (2)实验二常用仪器的使用 (4)实验三基本技能考核 (6)第二章实验报告书写规范 (7)第三章电路实验 (9)实验一电位、电压的测定基尔霍夫定律的验证 (9)实验二受控源的实验研究 (11)实验三电压源与电流源的等效变换 (14)实验四叠加原理的验证 (19)实验五戴维南定理的验证 (21)实验六RC一阶电路响应的测试 (24)实验七正弦稳态交流电路相量的研究 (27)实验八最大功率传输条件的测定 (32)实验九谐振电路的研究 (35)第四章电子制作 (37)第一章常用仪器仪表实验一常用仪表的使用1.1.1 实验目的:1、掌握万用表、直流电压表、直流电流表、交流电压表、交流电流表的使用方法。
2、认识并熟悉电路实验台及将要用到的电子元器件。
3、学会将实际电路画成电路图。
1.1.2 实验内容与步骤1、万用表的使用(1)使用万用表测量电阻:调零,测独立的电阻、电路中的电阻的阻值(串联电阻、并联电阻);测试电容、电感的好坏。
(2)使用万用表测量直流电压、电流。
(3)使用万用表测量交流电压。
2、直流电压表、直流电流表的使用(1)使用直流电压表测电压,如图1-1所示电路中电源电压、每个电阻上的电压。
(2)使用直流电流表测电流,如图1-1所示电路中电源电流、每个电阻上的电流。
图1-1 测试电路3、交流毫伏表的使用使用交流毫伏表测信号源的正弦电压,如图1-2所示电路中的电阻上的电压。
图1—21.1.3 仪器设备及选用挂箱1.1.4 实验注意事项1、测量直流电压、电流是使用万用表的直流档,测电流用电流插孔,测电压、电阻用电压插孔。
测电路中的电阻必须将电阻从电路中断开。
2、交流表测得的是有效值。
1.1.5 实验报告1、总结万用表的使用方法。
2、总结交、直流电压、电流表的使用方法。
3、将测试电路绘制成电路图。
实验一叠加原理一、实验目的1、学会使用直流稳压电源和万用表2、通过实验证明线性电路的叠加原理二、实验设备1、双路直流稳压电源一台2、数字万用表一块3、实验电路板一块三、实验原理由叠加原理:在线性电路中,有多个电源同时作用时,在电路的任何部分产生的电流或电压,等于这些电源分别单独作用时在该部分产生的电流或电压的代数和。
为了验证叠加原理,实验电路如图1-1所示。
当1E 和2E 同时作用时,在某一支路中所产生的电流I ,应为1E 单独作用在该支路中所产生的电流I '和2E 单独作用在该支路中所产生的电流I ''之和,即I =I '+I ''。
实验中可将电流表串联接入到所测量的支路中,分别测量出在1E 和2E 单独作用时,以及它们共同作用时的电流值来验证叠加原理。
2E 四、实验内容及步骤1、直流稳压电源和万用表的使用参见本书的附录一、和附录二,掌握直流稳压电源和万用表的使用。
图1-1叠加原理实验电路2、验证叠加原理实验电路如图1-1所示,1E 、2E 由直流稳压电源供给。
1E 、2E 两电源是否作用于电路,分别由开关1S 、2S 来控制。
实验前先检查电路,调节两路稳压电源使V 121=E 、V 62=E ,进行以下测试,并将数据填入表1-1中。
(1)1E 单独作用时(1S 置“1”处,2S 置“'2”处),测量各支路的电流。
(2)2E 单独作用时(1S 置“1'”处,2S 置“2”处),测量各支路的电流。
(3)1E 、2E 共同作用时(1S 置“1”处,2S 置“2”处),测量各支路的电流。
表1-1数据记录与计算1I (mA )2I (mA)3I (mA)电源电压测量计算误差测量计算误差测量计算误差V 121=E V 62=E VE 6E V,1221==五、预习要求1、认真阅读本书附录中对稳压电源的介绍,掌握稳压电源的使用方法。
2、认真阅读本书附录中对万用表的介绍,掌握测量直流电压、电流,交流电压及电阻值的使用方法。
一、概述电路原理实验箱是根据“电工基础”、“电路原理”、“电路分析”等电子专业基础课程所开设弱电实验项目设计的。
该实验箱集直流稳压源、恒流源、函数信号发生器、低压交流电源、直流电压电流表、分立元器件于一体、同时可配备实验电路模块扩展实验等功能。
该实验箱采用先进的两用板工艺,正面喷印原理图及字符,反面印制导线并焊有相关元器件,连接导线采用2#叠插自锁紧接插件,接触可靠,插接方便。
二、技术性能1、输入电源:AC220V 50Hz2、交流电源:0、8V、12V、15V一路3、直流稳压源:±12V(0.5A)各一路,0-24V(0.5A)一路,连续可调,每路设有过流保护,短路保护,声响报警,自动恢复功能。
4、函数信号源:(1)输出波形:方波、三角波、正弦波(2)幅值:方波Vp-p:0-10V 三角波Vp-p:0-10V 正弦波Vp-p:0-10V(3)频率范围:分四档:10Hz-100Hz 100Hz-1KHz 1KHz-10KHz 10KHz-100KHz,连续可调。
(4)正弦波失真度≤2%。
5、直流恒流源:电流调节范围:0-200mA,连续可调,最大输出电压18V。
负载稳定度≤5×10-4。
6、直流电压电流表:电流测量范围:0-200mA,量程分2mA、20mA、200mA三档。
电压测量范围:0-200V,量程分2V、20V、200V三档。
三位半数字显示,精度0.5级,直键开关切换。
7、使用环境条件:温度0-40℃湿度≤80%8、实验箱外型尺寸:430×320×95mm。
三、使用说明及注意事项1、把仪器接入AC电源之前,应先检查AC电源是否与所需电源相适。
2、打开电源开关,指示灯亮,直流稳压电源、低压交流电源,处于待用状态。
3、实验时,根据实验所需信号源、电源、打开相应的信号源或电源,用连接引出即可。
4、实验时,如果需要测量线路中参数,可按要求选择电压电流表的合适量程,检查无误后,按入仪表开关进行测量。
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通过必要的实验技能训练、验证性实验和设计性实验,使学生将理论与实践相结合,巩固所学知识,开拓实验设计思维。
通过实验培养有关电路连接、电量测量等实验技巧,学会掌握常用仪器、仪表的基本原理与使用方法,学会实验的设计。
在实验测量中学习数据的获取和处理、各种现象的观察及分析。
实验结束后,通过书写实验报告,对实验结果进行处理、归纳和总结,为学生今后从事工程技术工作和科学研究打好坚实基础。
一、本课程与其他相关课程的联系和区别1. 与物理实验的联系与区别物理实验的开设目的在于丰富教学形式,活跃教学气氛,加深概念理解及培养严谨的科学态度,在实验过程中强调操作要认真、观察要细心、测量结果要准确。
只有这样,所得的实验结果才能和理论保持一致或有新的发现。
因此,对物理实验这一教学环节的要求是一丝不苟的,这也是学习基础理论学科应具有的科学态度。
不过,设计性及应用型的实验在工科的物理实验中也正在逐步受到重视。
“电路理论基础实验”属于工程学科范畴,除应具有严谨的科学态度外,还应注重其实用性,要多从工程的角度去处理问题。
实验一电压源与电流源的等效变换与串并联的研究实验目的1、拿握建立电源模型的方法;2、常握电源外特性的测试方法;3、加深对电压源和电流源特性的理解;4、研究电源模型等效变换的条件。
二、原理说明1、电压源和电流源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。
其外特性,即端电压U与输岀电流I的关系U = f (1)是一条平行于I轴的直线。
实验屮使用的恒压源在规定的电流范围内,具冇很小的内阻,可以将它视为一个电压源。
电流源具冇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。
其外特性,即输岀电流I与端电压U的关系I = f (U)是一条平行于U轴的直线。
实验小使用的恒流源在规定的电流范围内,具有极大的内阻,可以将它视为一个电流源。
2、实际电压源和实际电流源实际上任何电源内部都存在电阻,通常称为内阻。
因而,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随输岀电流I增大而降低。
在实验屮,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。
3、实际电压源和实际电流源的等效互换一个实际的电源,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;j =空(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S他和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5 = Ms和RS。
三、实验设备K MEL-06组件(含直流数字电压表、直流数字毫安表)2、恒压源(含+ 6V, +12V, 0〜30V可调)3、恒源流0〜500mA可调4、EEL-23组件(含固定电阻、电位器)四、实验内容1、测定电压源(恒压源)与实际电压源的外特性实验电路如图10-1所示,图中的电源US用恒压源中的+ 10V输岀端,R1 取200 Q的固定电阻,R2取可调电位器。
电路原理实验指导书(简本)电信学院实验中心孟繁钢2010年十月前言实验教学的目的,不仅在于使学生通过实际验证来加强对所学理论知识的理解,更重要的是培养学生用理论知识和实验手段解决科学技术中实际问题的能力。
电路原理是一门重要的专业基础课,电路原理实验是电路原理教学中的一个重要的实践性教学环节。
电路实验是电类专业学生接受专业训练的开端。
这门实验课学习的好坏,直接影响到对后续实验课程的学习,以及今后进行工程实践和从事科学研究的能力。
为了同学们预习方便,我们在每个实验项目上都标出验证性实验或者设计性实验,以供同学们选择。
任课教师可根据需要对某一内容安排实验。
实验课是在指导教师的指导下由学生独立完成的,为了使学生圆满地完成每一个实验,达到实验目的,要求学生用科学的态度认真地对待每一个实验。
下面对实验的要求及其对实验报告的要求做简要介绍。
实验前的预习:实验前必须认真预习实验指导书及其相关的电路理论知识,做好充分准备,这是实验能顺利进行的必要保证。
对于设计性实验和综合性实验,要求在实验前一周有教师布置实验题目,讲解实验要求,学生回去进行设计;学生必须在实验前拿出设计方案,以及预定要达到的目标;写出预习报告,经过指导教师检查合格后,方可进入实验室进行实验。
实验的进行:学生进入实验室,要保持室内整洁和安静。
按照预习报告进行实验。
要注意人身和设备安全,遇到事故或出现异常现象,应立即切断电源,保持现场并报告指导教师处理。
整理实验结果:实验结果有原始测量数据、波形曲线以及观察到的现象等。
整理数据就是根据原始记录按实验要求进行计算,以求得实验结果。
实验报告:实验报告应使用专门的实验报告纸。
报告内容包括实验目的、实验用仪器设备、实验内容、实验线路图、记录数据表格及计算公式、数据处理和报告项目以及问题讨论等。
要求书写文字整齐简洁。
本实验指导书的编写是结合我校现有的设备而编写的。
有的实验内容较多,在规定的实验时间内不能完成,因此指导教师可根据课程要求对实验内容酌情删减。
《电路原理》实验指导书一、课程的目的、任务本课程是电子科学、测控技术专业学生在学习电路原理课程间的一门实践性技术基础课程,其目的在于通过实验使学生能更好地理解和掌握电路基本理论,培养学生理论联系实际的学风和科学态度,提高学生的电工实验技能和分析处理实际问题的能力。
为后续课程的学习打下基础。
二、课程的教学内容与要求三.各实验具体要求见P2四、实验流程介绍学生用户登陆进入实验系统的用户名为:Z+学号(如ZD205003200XX),密码:netlab详细操作步骤见P7五、实验报告请各指导老师登陆该实验系统了解具体实验方法,并指导学生完成实验。
学生结束实验后应完成相应的实验报告并交给指导老师。
其中实验报告的主要内容包括:实验目的,实验内容,实验记录数据,数据分析与处理等。
实验一电阻、电容、电压和电流的测量一、实验目的1、了解电源、测量仪表以及数字万用表的使用方法。
2、掌握测量电阻、电容、电压和电流的方法。
3、了解电表量程、分辨率、准确度对测量结果的影响。
二、实验任务1、用万用表电阻档测精密可调电阻,测量电阻R1-R4。
实验数据填入下表:测量值(欧姆)(1) 按图1-1接好电路,s U 为稳压电源(上限电压5V ),测量1R =510Ω、2R =1K Ω时的1R U 、2R U ,自己确定Us 的值,需要测量3组数据。
图1-1图1-2表1-2s U (V )1R U (V )2R U (V )(2) 按图1-2接好电路s I 为稳流电源(上限电流0.025A ),用毫安表和微安表测量1R =2R =1k Ω时的1I 、2I 和s I ,填入下表。
表1-3s I (mA)1I (mA)2I (mA)一、实验目的1、通过实验来验证线性电路中的叠加原理及其适用范围。
2、通过实验来验证替代定理。
3、学习直流仪器仪表的测试方法。
二、内容说明几个电动势在某线性网络中共同作用时,(也可以是几个电流源共同作用,或电动势和电流源混合共同作用),它们在电路中任一支路产生的电流或在任意两点间所产生的电压降,等于这些电动势或者电流源分别单独作用时,在该部分所产生的电流或者电压降的代数和。
《电路原理》实验指导书目录实验一电位、电压的测定及电路电位图的绘制实验二基尔霍夫定律的验证实验三电压源、电流源及其电源等效变换的研究实验四线性电路叠加性和齐次性的研究实验五戴维南定理——有源二端网络等效参数的测定实验六最大功率传输条件的研究实验七R、L、C元件阻抗特性的测定实验八用三表测量电路等效参数实验九单相铁芯变压器特性的测试实验十正弦稳态交流电路相量的研究实验十一RLC串联谐振电路的研究实验十二三相交流电路电压、电流的测量实验十三三相交流电路功率的测量实验十四直流双口网络研究实验一电位、电压的测定及电路电位图的绘制一.实验目的 1.用实验证明电路中电位的相对性、电压的绝对性2.掌握电路电位图的绘制方法二.原理说明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则是绝对的,它不因参考点电位的变动而变动。
据此性质,我们可用一只电压表来测量出电路中各点的电位及任意两点间的电压。
若以电路中的电位值作纵坐标,电路中各点位置作横坐标,将测量到的各点电位在该坐标平面中标出,并把标出点按顺序用直线条相连接,就可得到电路的电位变化图。
每一段直线段即表示该两点间电位的变化情况。
在电路中参考电位点可任意选定,对于不同的参考点,所绘出的电位图形是不同,但其各点电位变化的规律却是一样的。
在作电位图或实验测量时必须正确区分电位和电压的高低,按照惯例,是以电流方向上的电压降为正,所以,在用电压表测量时,若仪表指针正向偏转,则说明电表正极的电位高于负极的电位。
三.实验设备1.直流电压表0~20V2.直流毫安表3.恒压源4.EEL—01组件四.实验内容实验线路如图1—1所示 F I1510Ω R1 6V E1 510Ω E R4 D 图1—1 1.分别将E1、E2两路直流稳压电源接入电路,令E1=6V,E2=12V。
2.以图1—1中的A点作为电位的的参考点,分别测量B、C、D、E、F各点的电位及相邻两点之间的电压值UAB、UBC、UCD、UDE、UEF及UFA,测得数据填入表1—1。
《电路原理》实验指导书一、课程的目的、任务本课程是电子科学、测控技术专业学生在学习电路原理课程间的一门实践性技术基础课程,其目的在于通过实验使学生能更好地理解和掌握电路基本理论,培养学生理论联系实际的学风和科学态度,提高学生的电工实验技能和分析处理实际问题的能力。
为后续课程的学习打下基础。
二、课程的教学内容与要求三.各实验具体要求见P2四、实验流程介绍学生用户登陆进入实验系统的用户名为:Z+学号(如ZD205003200XX),密码:netlab详细操作步骤见P7五、实验报告请各指导老师登陆该实验系统了解具体实验方法,并指导学生完成实验。
学生结束实验后应完成相应的实验报告并交给指导老师。
其中实验报告的主要内容包括:实验目的,实验内容,实验记录数据,数据分析与处理等。
实验一 电阻、电容、电压和电流的测量一、实验目的1、 了解电源、测量仪表以及数字万用表的使用方法。
2、 掌握测量电阻、电容、电压和电流的方法。
3、 了解电表量程、分辨率、准确度对测量结果的影响。
二、实验任务1、用万用表电阻档测精密可调电阻,测量电阻R1-R4。
实验数据填入下表:表1-12、用万用表和数字表分别测量直流电流与电压(1) 按图1-1接好电路,s U 为稳压电源(上限电压5V ),测量1R =510Ω、2R =1K Ω时的1R U 、2R U ,自己确定Us 的值,需要测量3组数据。
图1-1图1-2(2) 按图1-2接好电路s I 为稳流电源(上限电流0.025A ),用毫安表和微安表测量1R =2R =1k Ω时的1I 、2I 和s I ,填入下表。
实验二 叠加定理、替代定理的验证一、实验目的1、通过实验来验证线性电路中的叠加原理及其适用范围。
2、通过实验来验证替代定理。
3、学习直流仪器仪表的测试方法。
二、内容说明几个电动势在某线性网络中共同作用时,(也可以是几个电流源共同作用,或电动势和电流源混合共同作用),它们在电路中任一支路产生的电流或在任意两点间所产生的电压降,等于这些电动势或者电流源分别单独作用时,在该部分所产生的电流或者电压降的代数和。
这一结论称为线性电路的叠加原理。
如果网络是非线性的,那么叠加定理不适用。
图2-1的电路含有一个非线性元件(稳压管),所以叠加定理不适用。
如果将稳压管换成线性电阻,如图2-2,那么可以运用叠加定理。
其中,R1=510Ω,R2=1K Ω,R3=510Ω,R4=510Ω。
三、实验任务图2-1实验内容1:1、按图2-1接线,在ab 端接入电压源E 后,K 断开,在只有电压源作用下,测量各点电压和电流,记录数据AC U 、DC U 、BD U 、AD U 、AD I 。
2、将ab 端短路,并使K 接通,使得只有电流源作用。
再测量各点电压和电流,记录数据。
3、将电压源E (ab 端)和电流源s I 同时接通,再重复以上测量,记录数据。
表2-14、根据表2-1中记录的实验数据,验证图2-1所示电路是否满足叠加定理。
实验内容2:验证替代定理将图2-1中的AD 支路的稳压管去掉,换成线性电阻R 。
R 的阻值需要通过表2-1中 E 和I 共同作用时测得数据自行计算:R =AD U /AD I 。
采用计算得到的R ,重复测量各点电压和电流,记录数据。
并且与替代前的数值进行比较、分析。
图2-2实验内容3:验证叠加原理仍然采用图2-2种的线性电路。
自己设定R 的阻值,测量E 、I 分别单独作用时及它们共同作用时电路各点的电压和电流,记录数据。
验证是否符合叠加原理。
四、实验报告要求1、根据实验要求,完成相应的数据表格。
2、根据所得数据分析是否满足替代定理、叠加定理。
3、给出有关叠加定理、替代定理的有关结论。
实验三 非线性元件特性曲线的测定及曲线绘制一、试验目的1、学习非线性电阻元件伏-安特性曲线的测试方法。
2、掌握绘制曲线的方法。
二、原理说明 1、伏安特性在电路中,电路元件的特性一般用该元件上的电压U 与通过该元件的电流I 之间的函数关系U=f(I)来表示。
这种函数关系称为该元件的伏安特性,有时也称为外部特性。
通常以电压为横坐标,电流为纵坐标作出元件的电压—电流关系曲线,叫做该元件的伏安特性曲线。
如果元件的伏安特性曲线是一条直线,说明通过元件的电流与元件两端的电压成正比,则称该元件为线性元件(例如碳膜电阻);如果元件的伏安特性曲线不是直线,则称其为非线性元件(例如晶体二极管、三极管)。
本实验通过测量二极管的伏安特性曲线,了解二极管的单向导电性的实质。
2、非线性元件的伏安特性线性电阻元件的伏-安特性符合欧姆定律,在u-i 平面上是一条通过原点的直线。
该特性曲线各点斜率与元件电压、电流的大小和方向无关,所以线性电阻元件是双向性元件。
如图3-1所示。
而非线性元件的伏安特性曲线不服从欧姆定律,在u-i平面上是一条曲线。
三、实验任务说明:此实验中,特性曲线的测试2个实验选作一个即可,即做晶体二极管或者稳压管的特性曲线测试。
1、晶体二极管当对晶体二极管加上正向偏置电压,则有正向电流流过二极管,且随正向偏置电压的增大而增大。
开始电流随电压变化较慢,而当正向偏压增到接近二极管的导通电压(锗二极管为0.2左右,硅二极管为0.7左右时),电流明显变化。
在导通后,电压变化少许,电流就会急剧变化。
特性曲线如图3-2所示。
曲线对坐标原点不对称,是非双向性元件,有单向导电作用。
图3-2 晶体二极管特性曲线 图3-3 稳压二极管特性曲线图3-1 线性电阻的伏安曲线i.首先用万用表欧姆档判定二极管极性并记下等效正向电阻和等效反向电阻。
表3-1ii.按图3-1中的接法测试其正向伏安特性,测量不同的电压情况下的电流值并记录。
iii.注意要在测量电压(二极管电压)在0-0.7V范围内采集较多的数据点,否则测量得不到正确的特性曲线。
图3-42、稳压二极管稳压二极管的特性曲线如图3-3所示。
按照图3-5连接电路,测试其伏安特性。
注意该二极管处于截止状态,但不是完全没有电流,而是有很小的反向电流。
该反向电流随反向偏置电压增加得很慢,但当反向偏置电压增至一定程度时,电流会剧增。
该实验的电压测量范围大致在0-6V之间。
表3-3 稳压二极管的伏安特性测试3.根据所得到的实验数据分别绘制晶体二极管或者稳压二极管的伏-安特性曲线。
实验步骤1.登陆点击客户端软件“电工电子网络实验室”logo,出现如下图示:输入用户名,密码,点击“确定”,出现如下界面。
这里需要稍微等待(10s)。
在左边任务栏中选取“电路实验”,在上方工具菜单中选取“登记实验”:会跳出对话框询问用户是否开始实验如右图所示。
点击确定即可开始实验。
2.排队如果用户进入看到左边的实验列表中某些实验有红色标识,如下页左图所示(红色实圈),则表示该实验目前有人已经在做,并且提示用户前面有多少个用户。
这种情况下选择“登记实验”就可以进入排队队列(下页右图,红色虚圈),等待自己的实验时间。
针对电路原理实验,每个用户设定的时间约一小时。
实验结束后请正常退出实验系统,节约资源,也方便其他用户进行实验。
3.进入实验以实验1为例。
进入实验,登记实验,可以看到电路原理实验1界面:4.电阻测量(1)点击万用表上“电阻”按钮档会看到对话框点击弹出对话框上“确定”按钮。
即可开始电阻测量的实验。
(2)点击需要测量的电阻,如R1。
可以看到下图,同时,万用表的窗口会显示相应的读数。
5.电压测量(1)点击万用表上电压“DC”图标,会弹出对话框:(2)点击“确定”后,点击所要测量电压的支路,电路会自动加载电压表,如下:(3)同样重复(1)(2)可以测得其他支路的电压值。
6.电流测量:(1)点击完用表上电流“DC”图标,会弹出对话框:(2)点击“确定”后,点击所要测量电流的支路,电路会自动加载电流表,如下:(3)同样重复(1)(2)可以测得其他支路的电流值。
7.结束当前实验当前实验完成时选择上方工具栏中菜单中的“同步实验->结束实验”选项,如下图所示:弹出对话框点击确定。
即可停止当前实验。
8.退出实验登记如果已经完成了各个实验,则在工具栏中选择“同步实验->撤销登记”,即可退出实验:9.退出实验系统点击文件->退出,即选择退出该系统会跳出对话框:点击“确定”即退出实验系统。
10.注意事项1)进行实验之前请仔细阅读该实验指导书,以便对于实验系统应用有一定的了解。
该实验系统为用户提供了尽可能多的便捷,操作简单,实验过程需要的时间也比较短。
但是您必须对于实验系统的应用有所了解。
2)进入实验,请实验者仔细阅读进入时看到的界面,以及系统提供的实验帮助(),因为这里给出了非常详细的实验说明和指导,包括一些细节方面,帮助您更加顺利的完成实验。