电路分析基础实验讲义

《电路分析》实验指导书四川理工学院电子与信息工程系《电路分析》课程教研组编实验要求与须知科学实验是科学得以发展的保证，是研究自然科学的一个重要手段。

对于电路分析这门课程来说，实验是整个教学过程中必不可少的重要的实践性环节，它是系统学习本学科基础理论知识的基础上，通过实验和实际操作使学生得到实验基本技能的训练，学习常用仪器仪表的使用方法，进一步巩固和加深所学到的理论知识，培养和提高学生运用基本理论去分析、处理实际问题的能力。

一、实验目的和要求：1、通过实验，学习常用仪器、仪表的使用方法和测量技术，培养学生的基本实验技能。

2、进一步巩固加深并扩大所学的理论基础知识，培养运用基本理论知识去分析、解决实际问题的能力。

3、培养整理实验数据，分析实验结果，编写实验报告和选择实验方法的能力。

4、培养事实求实、严肃认真、塌实细致的科学作风和良好的实验习惯。

二、实验的进行方式实验课一般分课前预习、进行实验和课后写实验报告三个阶段。

为使学生做每次实验，达到预期目的，现将各个阶段的要求简述如下：1、课前预习实验能否顺利进行和收到预期效果，很大程度上取决预习准备是否充分。

因此要求每次实验之前仔细阅读实验指导书，明确本次实验的目的、任务，了解实验的基本原理以及实验线路、方法、步骤，清楚本次实验要观察哪些现象，记录哪些实验数据和哪些问题。

以及搞清楚实验中所要遇到的仪器、仪表的使用方法。

学生只有认真做好预习后才能到实验室做实验，凡达不到预习要求者，不得进行实验。

2、进行实验一般实验课按下列程序进行：（1）首先认真听取教师在实验前讲授的实验要求及注意事项。

（2）到指定的桌位上做实验，实验前应做到：1）检查仪器、仪表设备是否齐全、完好，并了解仪器、设备的额定容量，使用方法，量程和操作规程。

当未搞清楚性能和用法时，不得随意使用该仪器、设备。

2）做好实验记录的准备工作。

3）按实验要求接线。

接线前先弄清楚原理图上的各元件和节点与实验电路中元件、节点的对应关系，然后根据要求连接线路。

电路分析基础实验指导书实验课程名称电路分析基础院系部机电工程系指导老师姓名张裴裴2015 — 2016学年第 2学期实验一直流电路的认识实验一、实验目的1.了解实验室规则、实验操作规程、安全用电常识。

2.熟悉实验室供电情况和实验电源、实验设备情况。

3.学习电阻、电压、电流的测量方法，初步掌握数字万用表、交直流毫安表的使用方法。

4.学习电阻串并联电路的连接方法，掌握分压、分流关系。

二、实验仪器1.电工实验台一套2.数字万用表一块3.直流稳压源一台4.直流电压表一只5.直流电流表一只6.电路原理箱（或其它实验设备）7.电阻若干只8.导线若干三、实验步骤1、认识和熟悉电路实验台设备及本次实验的相关设备①电路原理箱及其上面的实验电路版块；②数字万用表的正确使用方法及其量程的选择；③直流电压表、直流电流表的正确使用方法及其量程的选择。

2.电阻的测量（1）用数字万用表的欧姆档测电阻，万用表的红表棒插在电表下方的“VΩ”插孔中，黑表棒插在电表下方的“COM”插孔中。

选择实验原理箱上的电阻或实验室其它电阻作为待测电阻，欧姆档的量程应根据待测电阻的数值合理选取。

将数据记录在表1，把测量所得数值与电阻的标称值进行对照比较，得出误差结论。

图1-1将图1-1所示连成电路，并将图中各点间电阻的测量和计算数据记录在表2中，注意带上单位。

开启实训台电源总开关，开启直流电源单元开关，调节电压旋钮，对取得的直流电源进行测量，测量后将数据填入表1-2中。

（1）按实验线路图1-2连接电路（图中A 、B 两点处表示电流表接入点）。

2S 2R 2=100Ω2图1-2 电阻串联（2）检查电路连接无误后，将电源调到6V ，接入电路中。

（3）记录电流表的数值I 、I 1、I 2，并用万用表或直流电压表测量U 1、U 2，填入表1-3中。

（4）由欧姆定律计算等效电阻R 。

（1）按实验线路图1-3连接电路。

R 2=200Ω2图1-3 电阻并联（2）检查电路连接无误后，将电源调到6V ，接入电路中。

电路分析基础学习知识讲稿1第⼀章电路模型和电路定律⼀、教学基本要求电路理论主要研究电路中发⽣的电磁现象，⽤电流、电压和功率等物理量来描述其中的过程。

因为电路是由电路元件构成的，因⽽年整个电路的表现如何既要看元件的连接⽅式，⼜要看每个元件的特性，这就决定了电路中各电流、电压要受两种基本规律的约束，即：（1）电路元件性质的约束。

也称电路元件的伏安关系（VCR），它仅与元件性质有关，与元件在电路中连接⽅式⽆关。

（2）电路连接⽅式的约束。

也称拓补约束，它仅与元件在电路中连接⽅式有关，与元件性质⽆关。

基尔霍夫电流定律（KCL）、电压定律（KVL）是概括这种约束关系的基本定律。

本章学习的内容有：电路和电路模型，电流和电压的参考⽅向，电功率和能量，电路元件，电阻、电容、电感元件的数学模型及特性，电压源和电流源的概念及特点，受控源的概念及分类，结点、⽀路、回路的概念和基尔霍夫定律。

本章内容是所有章节的基础，学习时要深刻理解，熟练掌握。

预习知识：1）物理学中的电磁感应定律、楞次定律2）电容上的电压与电流、电荷与电场之间的关系内容重点：电流和电压的参考⽅向，电路元件特性和基尔霍夫定律是本章学习的重点。

难点：1）电压电流的实际⽅向和参考⽅向的联系和差别2）理想电路元件与实际电路器件的联系和差别3）独⽴电源与受控电源的联系和差别⼆、教学内容共10节：§1.1 电路和电路模型§1.2 电流和电压的参考⽅向§1.3 电功率和能量§1.4 电路元件§1.5 电阻元件§1.6 电容元件§1.7 电感元件§1.8 电压源和电流源§1.9 受控电源§1.10 基尔霍夫定律§1.1 电路和电路模型⼀、电路电路是电流的通路。

实际电路是由电阻器、电容器、线圈、变压器、⼆极管、晶体管、运算放⼤器、传输线、电池、发电机和信号发⽣器等电⽓器件和设备连接⽽成的电路。

目录第一部分绪论 1 第二部分TPE-DG2电路分析实验箱说明 6 第三部分实验7 实验一元件伏安特性的测试7 实验二电源的等效变换13 实验三基尔霍夫定律互宜定理17 实验四叠加定理20 实验五戴维南定理23 实验六含有受控源电路的研究29 实验七信号波形的观察及测试34 实验八一阶动态电路39 实验九二阶动态电路44 实验十R、L、C元件性能的研究47 实验十一RLC串联电路的幅频特性与谐振现象52 实验十二互感电路实验57 第四部分常用仪器的原理与使用1.HG1631型函数发生器622.HG2170型双通道交流毫伏表673.DY2101型数字保护式数字万用表704.SR-8示波器77附录常用电路元件87第一部分绪论一、前言近年来，实验课越来越被人们所重视。

随着国民经济的发展，对外开放政策的实行，学术界、科技界的国际交往日益频繁，我国大批学者、留学生遍布世界各地。

人们发现，我国留学生的理论知识考核成绩在世界各地都能名列前矛、堪称魁首，但普遍感到实验技能和动手能力低下，这个问题引起了我国高等教育界的普遍注意，各高等院校纷纷采取措施，加强了实验环节，力争在尽短的时间内，使我们的学生在实验技能和动手能力上尽快达到世界先进水平。

随着高校教学改革的不断深入，实验课改革收到了可喜的效果，初步改变了以往大学生毕业设计时不能正确选用仪器设备，不能正确使用仪器设备以及毕业后不能很快适应工作的现象。

实验课是验证和巩固所学理论知识，着眼于培养学生灵活运用学到的知识，充分发挥学生的想象力、创造力，培养创造性、开拓性人材。

从这样一个基本目标出发，我们认为实验课程的目的就是：1.培养学生进行科学实验的基本技能，养成严谨的科学作风，学会借助实验手段发现问题和解决问题的能力。

2.掌握仪器仪表的结构和工作原理，熟悉和掌握常用仪器仪表的选择和使用方法。

3.激发学生勇于探索、不断进取的奋斗精神，提高学生的创造能力。

目前，实验教学还很不成熟，很不完善，可以预期在教育体制改革的推动下，实验教学改革必将硕果累累，日臻完善，成为高等学校为培养优秀人才所必不可少重大教学环节之一。

实验一 基本电工仪表的使用与测量误差的计算一、实验目的1．熟悉实验装置上各类测量仪表的布局。

2．熟悉实验装置上各类电源的布局及使用方法。

3．掌握电压表、电流表内电阻的测量方法。

4．熟悉电工仪表测量误差的计算方法。

二、原理说明1．为了准确地测量电路中实际的电压和电流，必须保证仪表接入电路后不会改变被测电路的工作状态，这就要求电压表的内阻为无穷大；电流表的内阻为零。

而实际使用的电工仪表都不能满足上述要求。

因此，当测量仪表一旦接入电路，就会改变电路原有的工作状态，这就导致仪表的读数值与电路原有的实际值之间出现误差，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．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（R A ）R 的直流电流表，测量时先断开开关S ，调节直流恒流源的输出电流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RB 的阻值，使电流表的指针在1/2满偏转位置，此时有I A =I S =2I∴R A =R B ∥R 1R 1为固定电阻器之值，R B 由可调电阻箱的刻度盘上读得。

R 1与R B 并联，且R 1选用小阻值电阻，R B 选用较大电阻，则阻值调节可比单只电阻箱更为细微、平滑。

图1-13．测量电压表的内阻采用“分压法”，如图1-2所示。

图1-2 图1-3V 为被测内阻（R V ）的电压表，测量时先将开关S 闭合，调节直流稳压电源的输出电压，使电压表V 的指针为满偏转。

然后断开开关S ，调节R B 阻值使电压表V 的指示值减半。

此时有R V =R B +R 1电压表的灵敏度为 S=R V /U （Ω/V ）4．仪表内阻引入的测量误差（通常称为方法误差，而仪表本身构造上引起的误差称为仪表基本误差）的计算。

以图1-3所示电路为例，R 1上的电压为 U K1=21R R R V U ，若R 1=R 2，则U K1=21U现用一内阻为R V 的电压表来测量U R1值，当R V 与R 1并联后，R AB =11R R R R V V +，以此来替代上式中的R 1，则得U，R1=U R R R R R R R R R V V V V 21111+++绝对误差为△U=U ，R1－U R1=U （21111R R R R R R R R R V V V V +++－21R R R V +）化简后得△U=()()21212221212212R R R R R R R R R UR R V ++++-若R 1=R 2=R V ，则得△U=－6U相对误差△U ％=11'1R R R UUU-100％=2/6/U U -×100％=－33.31．根据“分流法”原理测定FM-47型（或其它型号）万用电表直流毫安0.5mA 和5mA 档量限的内阻，线路如图1-1所示。

实验一电路元器件伏安特性的测试一、实验目的1、认识常用电路元件。

2、掌握线性电阻、非线性电阻元件伏安特性的测绘。

3、掌握仪器、仪表的使用方法。

二、实验仪器1、RXDI-1A电路原理实验箱１台2、万用表１台三、实验原理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示，这条曲线称为该元件的伏安特性曲线。

图11、线性电阻器的伏安特性曲线是一条通过坐标原点的直线，图1中a曲线所示，该直线的斜率的倒数等于该电阻器的电阻值。

2、一般的半导体二极管是一个非线性电阻元件，其伏安特性如图1中b所示。

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几伏至几十伏时，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，如果反向电压加得过高，超过管子的极限值，则会导致管子击穿损坏。

3、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，但其反向特性特别，如图1中c所示。

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。

注意：流过二极管或稳压二极管的电流不能超过管子的极限值，否则管子会被烧坏。

四、实验内容及步骤1、测定线性电阻器的伏安特性按图2接线，调节直流稳压电源的输出电压U，从0V开始缓慢地增加，记下相应的电压表和电流表的读数。

图2 图32、测定半导体二极管IN4007的伏安特性按图3接线，R为限流电阻，测二极管的正向特性时，其正向电流不得超过35mA，正向压降可在0～0.75V之间取值。

特别0.5～0.75V之间应多取几个测量点。

测反向特性实验时，只需将图3中的二极管D反接，且其反向电压可加至24V。

电路分析实验讲义实验一：电源的等效变换一、实验目的1、通过实验了解什么是电流源及电流源的外特性；2、掌握电流源和电压源进行等效变换的条件。

二、实验原理一个电源可以用两种不同的电路模型来表示：电压源和电流源。

生活中的电池，实验室中提供电压的设备都是电压源，为我们所熟悉。

为负载提供电流的设备称为电流源。

若电源的输出电流不受源电压或负载大小的影响，保持自身电流的变化规律，则称它为理想电流源，理想电流源的模型及伏安特性曲线如图1—1所示：图1—1 理想电流源的模型 图1—2 实际电流源的模型实际上，理想电流源并不存在，一个实际电源的输出电流会受负载的影响，为了反映这一性质，用一个理想电流源并联一个内阻器表示电流源，实际电流源的模型及其伏安特性曲线如图1—2所示。

本实验中的电流源是用晶体三极管来实现的，当晶体三极管共基极联接时，在一定范围内，集电极电流I c 不随V CB 的变化而变化，可以近似地将其视为理想电流源。

2、电源的等效变换一个实际的电源，就其外部特性而言，既可以看成是一个是电压源，也可以看成是一个电流源。

也就是说，它们之间可以进行等效变换。

如图1—3 所示，其等效变换的条件为：Rs s R =' （1）RsUsIs = （2）图1—3 电源的等效变换利用电源等效变换条件式（1）和式（2），可以很方便地把一个参数为Us 和Rs 串联的电压源变换成一个参数s s s R U I /=和Rs 并联的等效电流源；反之，也可以很容易地把一个电流源变换成一个等效的电压源。

三、实验内容及步骤1、 理想电流源的伏安特性图1—4（a ） 图1—4（b ）在直流电路实验板上按图1—4（a ）接好线路。

其等效电路如图书1—4（b ）所示。

图中Ee =4V,Ec =15V 分别由晶体管稳压电源第一组输出和第二组输出供给。

调节Re 电位器使电流Ic =10mA 。

由小到大依次调节电阻箱R L 的阻值使其分别为表1—1中的数值，记录电流表相对应的读数填入表1—1中。

实验一 基尔霍夫定律一、实验目的1、 验证基尔霍夫电流、电压定律，加深对基尔霍夫定律的理解。

2、 加深对电流、电压参考方向的理解。

二、实验原理基尔霍夫定律是集总电路的基本定律。

它包括电流定律和电压定律。

基尔霍夫电流定律（KCL ）：在集总电路中，任何时刻，对任一节点，所有支路电流的代数和恒等于零。

基尔霍夫电压定律（KVL ）：在集总电路中，任何时刻，沿任一回路所有支路电压的代数和恒等于零。

三、仪器设备1、电路分析实验箱 一台2、直流毫安表 二台3、数字万用表 一台 四、实验内容与步骤1、 实验前先任意设定三条支路的电流参考方向，可采用如图2-1中1I 、2I 、3I 所示。

图2-12、 按图2－1所示接线。

3、 按图2－1分别将E 1，E 2两路直流稳压电源接入电路，令1E ＝3V ，2E ＝6V ，1R =1K Ω、 2R =1K Ω、3R =1K Ω。

4、 将直流毫安表串联在1I 、2I 、3I 支路中（注意；直流毫安表的“+、－”极与电流的参考方向）5、 确认连线正确后再通电，将直流毫安表的值记录在表2－1内。

6、用数字万用表分别测量两路电源及电阻元件上的电压值，记录在表2－1内表2－1五、实验报告要求1．选定实路电路中的任一个节点，将测量数据代入基尔霍夫电流定律加以验证。

2．选定实验电路中任一闭合电路，将测量数据代入基尔霍夫电压定律加以验证。

将计算值于测量值比较，分析误差原因。

实验二 叠加定理一、实验目的1．验证叠加定律2．正确使用直流稳压电源和万用电表。

二、实验原理叠加原理不仅适用于线性直流电路，也适用于线性交流电路，为了测量方便，我们用直流电路来验证它。

叠加原理可简述如下；在线性电路中，任一支路中的电流（或电压）等于电路中各个独立源分别单独作用时在该支电路中产生的电流（或电压）的 代数和，所谓一个电源单独作用是指除了该电源外其他所有电源的作用都去掉，即理想电压源电压源所在处用短路代替，理想电流源所在处用开路代替，但保留它们的内阻，电路结构也不作改变。

实验1 电路基本测量一、实验目的1、掌握电流表、电压表、万用电表、稳压电源的使用方法。

2、学习电流、电压的测量及误差分析。

3、掌握电位的测量及电位正负的判定。

4、掌握电路电位图的绘制方法。

5、学会用电流插头、插座测量各支路电流的方法。

6、根据实验电路参数，合理选择仪表量程，掌握档位的选择及正确读数的方法。

二、实验内容1、布置并连接实验线路，调节可调稳压源输出，使用电压表、电流表测量电路电压、电流等，判断被测量的正负，进行误差分析，学会用电流插头、插座测量各支路电流的方法。

2、分别以c、e为参考节点，测量混联电路中各节点电位及相邻两点之间的电压值，判定电位的正负，通过计算验证电路中任意两节点间的电压与参考点的选择无关，并根据实验数据绘制电路电位图。

三、实验仪器与设备四、实验原理1、滑线变阻器的使用滑线变阻器是一种常用的电工设备。

它可作为可变电阻，用以调节电路中的电流，使负载得到大小合适的电流，它也可作为电位器的使用，改变电路的端电压，使负载得到所需要的电压。

它的额定值有最大电阻R N和额定电流I N，在各种使用场合，不论滑动触头处于任何位置，流过它的电流均不允许超过额定电流，否则会烧坏滑线变阻器。

2、电位的测量及电位正负的判定电路中某点的电位等于该点与参考点之间的电压。

电位的参考点选择不同，各节点的电位也相应改变，但任意两点间的电位差不变，即任意两点间电压与参考点电位的选择无关。

测量电位就象测量电压一样，要使用电压表或万用电表电压档。

如果将仪表的接“-”的黑表笔放在电路的正方向（参考方向）的低电位点上，接“+”的红表笔放在正方向的高电位点上，表针正偏转，则读数应取正值。

若表针反偏，则应将表笔对调后再测量，读数取负值。

3、电位图的绘制若以电路中的电位值作纵坐标，电路中各点位置（电阻或电源）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。

电路基础实验讲义word版1．线性与非线性元件伏安特性的测定一．实验目的1．学习直读式仪表和直流稳压电源等仪器的使用方法2．掌握线性电阻元件、非线性电阻元件的伏安特性的测试技能3．加深对线性电阻元件、非线性电阻元件伏安特性的理解．验证欧姆定律二．实验原理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，电阻元件将电能转换成其它形式的能量．并沿着电流流动的方向产生电压降。

电压降的大小等于电流的大小与电阻的乘积。

电压降和电流及电阻的这一关系称为欧姆定律。

U=IR上式的前提条件是电压U和电流I的参考方向相关联．亦即参考方向一致。

如果参考方向相反．则欧姆定律的形式应为U＝-IR电阻上的电压和流过它的电流是同时并存的．也就是说，任何时刻电阻两端的电压降只由该时刻流过电阻的电流所确定，与该时刻前的电流的大小无关，因此，电阻元件又被称为“无记忆”元件。

当电阻元件R的值不随电压或电流大小的变化而改变时，则电阻R两端的电压与流过它的电流成正比例。

我们把符合这种条件的元件称为线性电阻元件。

反之．不符合上述条件的电阻元件被叫做非线性电阻元件。

电阻元件的特性除了用电压和电流的方程式表示外，还可以用其电流和电压的关系图形来表示，该图形称为此元件的伏安特性曲线。

线性电阻的伏安特性曲线为一条通过坐标原点的直线，该直线的斜率即为电阻值，它是一个常数。

如图1-1所示。

半导体二极管是一种非线性电阻元件。

它的电阻值随着流过它的电流的大小而变化。

半导体二极管的电路符号用表示．其伏安特性如图1-2所示。

由此可见半导体二极管的伏安特性为非对称曲线。

图1-1线性电阻的伏安特性图l-2半导体二极管伏安特性对比图1-l和图1-2可以发现，线性电阻的伏安特性对称于坐标原点。

这种性质称为双向性，为所有线性电阻元件所具备。

半导体二极管的伏安特性不但是非线性的．而且对于坐标原点来说是非对称性的，又称非双向性。

这种性质为多数非线性电阻元件所具备。

实验一仪器的使用实验目的：1.掌握不同型号直流稳压电源的使用方法。

2.学会万用表的使用方法，熟练掌握使用万用表测量电压、电流、电阻。

二、实验仪器设备：1. DH1718-4型号直流稳压电源、JWY-30B型号直流稳压电源或模拟电子技术试验箱一台。

2.数字万用表一块。

3.电阻三个，连接线三根。

三、预习要求：1.复习电阻在电路中所起的作用。

2.在如图所示电路中，电源电压Us=5V，若电阻R0=25Ω；R1=2kΩ；R2=1kΩ则电路中的电流I=？U1=? U2=?3.若Us已知，R1 R2，已知，而R0未知，可否用实验的方法求得R的值？四、仪器介绍：1.DH1718-4型号直流稳压电源是两路内置短路保护电路，电压值在0～32V之间连续可调的电压源，其内阻很小，可视为理想电压源。

通常在使用中，接地短路片应与输出接线柱断开，功能键弹起使之处于电压源状态。

调节旋钮，可以选择所需要的电压值。

用万用表的电压档位测量所需要的电压值（因为指针式读数不准确）。

将功能键按下，表头可以显示电压源所在电路中的电流值，此时表头相当于电流表。

在两个表头中间的按钮为同步按钮，这里不作介绍。

2.JWY-30B型号直流稳压电源，为两路、内置短路保护，电压值为分段、连续可调。

调整范围在0～30V，使用时将功能开关置于V，将波段开关选择在合适的范围。

例如若需要9V电压，将波段开关置于10V的档位，旋转微调旋钮调至所需的电压，用万用表测量。

将功能开关置于A，可显示电压源所在电路中的电流。

3.模拟电子线路实验箱中的电压源。

该实验中的电压源不设短路保护，使用中应加注意。

在实验箱的右手边分别有+12V；–12V；+5～12V；–5～–12V；+5～+27V；几组电压源。

使用时，接好实验箱电源线，打开开关，电源指示灯亮起。

若需要+8V点压，可选择+5～27V电源，万用表的红笔接在+5～27V的插孔中，黑表笔接地，调节旋钮，便可得所需的电压值。

4.UT30B/C/D/F型数字万用表该万用表设有直流电压、交流电压、直流电流、交流电流、电阻、二极管、β值的测定等档位。