电路分析实验指导书
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烟台大学
实验日期班级实验台号
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．学会用电流插头，插座来测量各支路电流的方法。
二实验原理
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，即对电路的任意节点而言，应有∑I=0；对任何一个闭和回路而言，应有∑U=0。运用该定理时需特别注意电流的参考方向，可预先任意假定。
1. 实验线路
电流插座
U2
U
1
R1
图1-1
2. 实验前先任意设定三条支路和三个闭合回路的电流参考方向。图1-1中方向已设定。三个闭合回路可选为ADEFA、BADCB、FBCEF。
3. 分别将两路直流稳压电源接入电路，调节电源的输出电压令U1为+6V，U2为+12V。
4. 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“+、—”两端。
5. 将电流插头分别插入三条支路的三个电流插座中，测量三支路的电流并填入表格1-1中。
6. 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并填入表格1-1中。
实验数据表格1-1
五实验注意事项
1. 本实验线路板为多个实验通用，HE-12上的K3应拨向330Ω侧，三个故障按键不得按下。
2.所有需要测量的电压值（包括电源输出电压），均以电压表测量读数为准，不以电源表盘指示值为准。
3. 防止电源两端碰线短路。
4.若电流表是指针式电流表，注意一旦发生指针反偏，必须马上调换电流表的极性，重新测量。此时测量值前需加一负号。
5. 注意仪表量程的随时更换。
六预习思考题
1、根据图1-1的电路参数，计算出待测得电流和各电阻上的电压值，填入表
格1-1中，以便实验测量时，可正确选择毫安表和电压表的量程。
2、实验中，若指针式万用表直流毫安档测各支路电流，在什么情况下可能
出现指针反偏，应如何处理？在记录数据时应注意什么？若用直流数字毫安表进行测量时，则会有什么显示？
七实验数据处理
1、根据实验数据，选定实验电路中的任一节点，验证KCL的正确性。
2、根据实验数据，选定实验电路中的任一闭合回路，验证KVL的正确性。
3、误差原因分析。
4、心得体会及其它。
实验日期 班级 实验台号
实验二 线性电路的叠加性和齐次性研究
一 实验目的
验证电路叠加原理的正确性，研究叠加定理的适用性，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
叠加原理指出；在有几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所产生的电流或电压的代数和。
线性电路的齐次性是指当独立电源单独激励电路时，若激励增加或减少K 倍时，则电路的响应也增加或减少K 倍。
1 实验线路
2
图2-1
2 令U 1电源单独作用时（将开关K1投向U1侧，开关K2投向短路侧），用直流数字电压表和毫安表（接电流插头）测量各支路电流及各电阻元件两端电压，数据记入表格2-1中。
3 令U2单独作用时（将开关K2投向U2侧，开关K1投向短路侧），重复实验步骤2的测量和记入表格2-1中。
4令U2和U1共同作用时（将开关K1和开关K2分别投向U1，U2侧），重复上述的测量和记入表格2-1中。
5将U2的数值调至+12V，重复上述实验步骤3的测量和记入表格2-1中。
实验数据表格2-1
6 将R5换成二极管IN4007（即将开关K3投向二极管侧），重复15的测量过程，数据记入表格2-2。
实验数据表格2-2
7 任意按下某个故障设置按键，重复实验内容4的测量和记录，在根据测量结果判断出故障的性质，数据记入表格2-3。
实验数据表格2-3
五实验注意事项
1 测量电流时，注意仪表的极性及数据表格中的“+”，“—”号的记录。
2 注意仪表量程的及时更换。
六预习思考题
1 在叠加原理中，要令U1，U2分别单独作用，应如何操作？可否直接将不作用的电源短接置零？
2 在实验电路中，若有一个电阻器改为二极管，试问叠加原理的叠加性与齐次性还成立吗？为什么?
3 当K1或K2拨向短路测时，如何测U FA或U AB?
七实验数据处理
1 根据实验数据，进行分析、比较、归纳、总结实验结论，验证线性电路的叠加性和齐次性。
2 各电阻器所消耗的功率能否用叠加原理计算得出？试用上述实验数据进行计算并作结论。
3 通过实验步骤6及分析表格的数据，你能得出什么结论？
4、心得体会及其它。
实验日期 班级 实验台号
实验三 戴维南定理——有源二端网络参数的测定
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参数的一般方法。 3、设计电路测定有源二端网络参数。
二 实验原理
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有源二端网络（或称为含源一端口网络）。 戴维南定理指出：任何一个线性含源网络，总可以用一个等效电压源来代替，此电压源的电动势Es 等于有源二端网络的开路电压Uoc ，其等效等于该网络中所有独立源均置零（理想电压源视为短路，理想电流源视为开路）时的等效电阻。
Uoc 和Ro 称为有源二端网络等效参数。 2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Uoc ，然后再将其输出端短路，用电流表测其短路电流Isc ，则内阻为 Ro=
SC
OC
I U （2） 伏安法
用电压表，电流表测有源二端网络的外特性如图3-1所示。根据外特性曲线求出斜率tg ?，则内阻
R o= OC SC U
U tg I I ?==
用伏安法，主要是测量开路电压及电流为额定值I N 时的输出端电压值U N ，
则内阻为
R o=U oc N N U
I -
若二端网络的内阻很低时，则不宜测其短路电流。
I
图3-1
（3）半电压法
如图3-2所示，当负载电压为被测网络开路电压的一半时，负载电阻即为被测有源二端网络的等效内阻值。
U OC/2
图3-2
（4）零示法
在测量具有高内阻有源二端网络的开路电压时，用电压表直接测量回造成很大的误差，为了消除电压表内阻的影响，往往采用零示测量法，如图3-3。零示法测量原理是用一低内阻的稳压电源与被测有源二端网络进行比较，当稳压电源的输出电压与有源二端网络的开路电压相等时，电压表的读数将为“0”，然后将电路断开，测量此时稳压电源的输出电压，即为被测有源二端网络的开路电压。
图3-3
(a) (b)
图3-4 预习计算开路电压与等效电阻
三 预习内容
在图3-4（a ）中，根据戴维南定理将AB 以左的电路化简为戴维南等效电路。即计算图（b ）所示虚线部分的开路电压U OC ，等效内阻R eq 及A 、B 直接短路时的短路电流I SC 的值，填入下面表格3-1。
实验数据表格3-1
1、测戴维南等效电路参数 （1）取元件 ①选取元器件
单击元器件库栏的信号源库(sources) ，如图3-5-1，将直流电压源
(Battery)、接地(Ground)拖曳至电路工作区。
单击元器件库栏的基本器件库(Basic)，同样方法选取电阻(Resistor)至电路工作区：如图3-5-2所示。图中电阻的旋转方法为先选中该元器件，然后
光标指向电阻符号单击右键，则电阻图标逆时针旋转900。
图3-5-2基本器件库
②元器件参数的设置
双击一直流电压源则弹出该电源对话框如图3-5-3所示，将数值(Value)设置为10V 。同理双击另一个直流电压源，数值(Value)设置为6V 。
图
3-5-3
图3-5-1 信号源库
双击电阻图标，弹出电阻浏览器，选择三个电阻的阻值分别设为R1、1.0KΩ，R2、1.0KΩ，R3、510Ω。可变电阻的选取方法与电阻基本相同，需注意其赋予的变量名可用来调节变比，如图3-5中K=a ，则a将使之减小90%，而A将使之增大90%。
③调用和连接仪表
单击元器件库的万用表图标XMM1
，将其拖曳至电路工作区，双击其图
标，弹出相应对话框设置其参数。将万用表根据工作需要串入或并入电路中，根据电路结构，将万用表旋转至合适状态，其法与电阻等的连接方法相同。
④启动仿真按钮后，测得各个参数。
（2）具体操作：
按图3-6所示创建验证戴维南定理的电路。
图3-6
R L=R3+R4
①、测定等效电阻值R eq 方法1
根据公式eq 1OC L U R R U ??
=- ???，改变可变电阻器阻值，由R L1、R L2测得U 1、U 2
进而得到两组R eq1和R eq2值，取其平均值作为R e q 。将数据填入表格3-2。
实验数据表格3-2
②、测定等效电阻值R eq 方法2 根据开路短路法，测量图3-6电路开路电压U OC 和短路电流I SC ，在图3-7处设计电路，画出万用表的位置，按设计的图3-7连线，双击电压表符号，直接测量有源二端网络的开路电压U
OC 得到数据，填入表格3-3
图3-7（预习时画出设计电路）
按设计的电路图3-7连线，双击电流表符号，直接测量有源二端网络的短路电流I SC 得到数据，填入表格3-3
实验数据表格3-3
③、测定有源二端网络的外特性
如图3-8接好电路，双击电压表XMM2和电流表XMM1，得到数据。改变负载电阻R L=R3+R4阻值，在不同的负载情况下，测量相应的负载的端电压和流过负载的电流，共取5个点将数据记入表格3-4中。
图3-8有源二端电路电路
实验数据表格3-4
R L（Ω）610 810 1110 1310 1410
U（V）
I（mA）
④、测定戴维南等效电路的外特性
通过上面实验内容①②，得到等效电路参数U OC、R eq，如图3-9连接电路，电源电压值V4为测得的U OC，电源内阻R1+R2的值为测得的R eq。改变负载电阻R L=R3+R4的阻值，在不同负载的情况下，测量相应负载和流过负载的电压、电流，共取5个点，将数据记入表格3-5。
图3-9戴维南等效电路
实验数据表格3-5
R L（Ω）610 810 1110 1310 1410
U（V）
I（mA）
五实验数据处理
1在同一坐标系中用不同颜色笔作出两种情况下的外特性曲线，并作适当分析，判断戴维南定理得正确性。
2根据实验测得U oc和R o与预习时电路计算的结果作比较，你能得出什么结论。
3 归纳，总结实验结果。
4 心得体会及其它。
实验日期 班级 实验台号
实验四 最大功率传输条件测定
一 实验目的
1、掌握负载获得最大传输功率的条件
2、了解电源输出功率与效率的关系
3、设计实验电路完成最大功率传输条件的测定
二 实验原理
1、电源与负载功率的关系
图3-5可视为由一个电源向负载输送电能的模型。R eq 可视为电源内阻和传输线路电阻的总和，R L 为可变负载电阻。负载R L 消耗的功率P 可由下
式表示：L L O L R R
R U R I P 2
2
???
? ??+== 以不同的R L 值代入上式可求得不同的P 值，其中必有一个R L 值，使负载从电源处获得最大功率。 2、负载获得最大功率的条件：
当满足R L =R O 时，负载从电源获得的最大功率为：
L L L L L O MAX
R U R R U R R
R U P 422
2
2
=???
?
??=???
? ??+=
这时，称此电路处于“匹配”工作状态。
3、匹配电路的特点及应用
在电路处于“匹配”状态时，电源本身要消耗一半的功率。此时电源的效率只有50%。显然，这对电力系统的能量传输过程是绝对不允许的。发电机的内阻很小，电路传输的最主要目标是高效率送电，最好是100%的功率传送给负载。为此负载电阻应远大于电源内阻，即不允许运行在匹配状态。而在电子技术中却完全不同。一般的信号源本身功率较小，且有较大的内阻。而负载电阻（扬声器）往往是较小的定值，且希望能从电源获得最大的功率输出，而电源的效率往往不予考虑。通常设法改变负载电阻，或者在信号源与分子之间加阻抗变换器（如音频功放的输出级与扬声器之间的输出变压器），使电路处于工作匹配状态，以使负载能获得最大的功率输出。
三实验内容
设计一个实验电路，完成图3-5所示电路负载获得最大传输功率的条件的测定中I L、U L的测量。
将设计的电路画在图4-1处，要求电路图中有电压表、电流表、负载电阻及可变电阻器R4，调节可变电阻器的阻值，即令R L在0～∞之间变化，可分别测出电流表、电压表的读数，并填入表中，I L是二端网络负载端电流，U L是二端网络的输出电压，P L是利用测得I L、U L计算得到的输出功率。将实验数据填入表格4-1中。
图4-1
70%
图4-2 利用功率表测试可变负载的功率
图4-2中XWM1为功率表，P O是测得的二端网络的输出功率，填入表4-1中。
实验数据表格4-1
R L（Ω）100 200 300 400 500 600 700 900 1000 I L（m A）
U L（V）
P L（mW）
P O（mW）
四：选做：
1、测量图4.3开路电压和短路电流，计算出等效电阻。试测量最
大功率。（预习时计算出开路电压和短路电流）
2、或测量图4.3（此题为P86题3.18（b)）的开路电压和短路电流，计算出等效电阻，试测量最大功率。
图4.3
表4.2 图4.3的计算与测量数据
U oc(V) I SC(A）Req P Lmax
理
论
值
测
量
值
空
图4.4 题3.18（b)电路图
表4.3 图4.4的计算与测量数据
U oc(V) I SC（A）Req P Lmax
理
论
值
测
量
值
空