電路實驗報告參考直流

1、實驗報告參考（直流部分）實驗一基本實驗技術、實驗目的：1. 熟悉電路實驗的各類儀器儀表的使用方法。2. 掌握指針式電壓表、電流表內(nèi)阻的測量方法及儀表誤測量誤差的計算。3. 掌握線性、非線性電阻元件伏安特性的測繪。4. 驗證電路中電位的相對性、電壓的絕對性。、需用器件與單元：序號名稱型號、規(guī)格數(shù)量備注1多路可調直流電源LPS323D12直流電流表IEC60092 50413直流電壓表GB/T7676 - 199814電路實驗箱YYDG-XA115數(shù)子萬用表VCTOR VC9807A+1三、實驗內(nèi)容:（一） 電工儀表的使用與測量誤差及減小誤差的方法A、基本原理：通常，用電壓表和電流表測量電路中的電

2、壓和電流，而電壓表和電流表都具有一定的:Ara圖2-1內(nèi)阻，分別用Rv和Ra表示。如圖2 1所示，測量電阻 F2兩端電壓lb時，電壓表與R2并聯(lián)，只有電壓表內(nèi)阻 Rv 無窮大，才不會改變電路原來的狀態(tài)。如果測量電路的 電流I，電流表串入電路，要想不改變電路原來的狀態(tài)， 電流表的內(nèi)阻Ra必須等于零，。但實際使用的電壓表和 電流表一般都不能滿足上述要求，即它們的內(nèi)阻不可能 為無窮大或者為零，因此，當儀表接入電路時都會使電 路原來的狀態(tài)產(chǎn)生變化，使被測的讀數(shù)值與電路原來的 實際值之間產(chǎn)生誤差，這種由于儀表內(nèi)阻引入的測量誤 差，稱之為方法誤差。顯然，方法誤差值的大小與儀表本身內(nèi)阻值的大小密切相關，我們

3、總是希望電壓表的內(nèi)阻越接近無窮大越好，而電流表的內(nèi)阻越接近零越好。 可見，儀表的內(nèi)阻是一個十分關注的參數(shù)。Ra Im Ia可調恒流源通常用下列方法測量儀表的內(nèi)阻：1用分流法測量電流表的內(nèi)阻設被測電流表的內(nèi)阻為 Ra，滿量程電流為I測試電路如圖2 2 所示,首先斷開開關S ,調節(jié)恒流源的輸出電流 I，使電流表圖2-2指針達到滿偏轉,即1 = Ia = Im。然后合上開關S,并保持I值不變，調節(jié)電阻箱R的阻值，使電流表的指針指在1/2滿量程位置，即Ia則電流表的內(nèi)阻IsRaIm2R2用分壓法測量電壓表的內(nèi)阻設被測電壓表的內(nèi)阻為 FV滿量程電壓為 U 測試電路如圖2- 3所示,首先閉合開關S ,調節(jié)

4、恒壓源的輸出電壓 U,使電 壓表指針達到滿偏轉，即U = Uv= U m。然后斷開開關 S,并保持 U值不變，調節(jié)電阻箱R的阻值，使電壓表的指針指在 1/2滿量程位置，即Uv Ur則電壓表的內(nèi)阻UmVRvR可調恒壓源圖2-3圖2- 1電路中，由于電壓表的內(nèi)阻 Rv不為無窮大，在測量電壓時引入的方法誤差計算如下:R2U22 UR2上的電壓為：Ri R2，若Ri=R2，貝y U2=U/2Rv R2R2現(xiàn)用一內(nèi)阻Rv的電壓表來測U2值，當Rv與R2并聯(lián)后，RV R2 ,以此來代替Rv R2U2Rv + R2Ri上式的R2，則得 絕對誤差為U U2 U2RvRv R2R2R2R1R2RiRv + R2

5、Rv R2Rv + R2Rv，則得R1R22(Ri R2 )(Ri R2 R2RVRv Ri)U 00 U2 U 2 10000u 2相對誤差UU6 100 00 33.3 002B.實驗內(nèi)容1 根據(jù)分流法原理測定直流電流表1mA和10mA量程的內(nèi)阻實驗電路如圖2-2所示，其中R為電阻箱，用100Q、10Q、1 Q三組串聯(lián)，1mA電流表用表頭和電位器 RP2串聯(lián)組成，10mA電流表由1mA電流表與分流電阻并聯(lián)而成 (具 體參數(shù)見實驗一)，兩個電流表都需要與直流數(shù)字電流表串聯(lián)(采用20mA量程檔)，由可調恒流源供電，調節(jié)電位器RP2校準滿量程。實驗電路中的電源用可調恒流源，測試內(nèi)容見表2- 1,

6、并將實驗數(shù)據(jù)記入表中。表2 - 1電流表內(nèi)阻測量數(shù)據(jù)被測表量程(mA)S斷開，調節(jié)恒源， 使 | = Ia = Im ( mA )S閉合，調節(jié)電阻R， 使 Ir = Ia = I m/2 ( mA)(Q)計算內(nèi)阻Ra(Q)1633939102010882 根據(jù)分壓法原理測定直流電壓表1V和10V量程的內(nèi)阻實驗電路如圖2-3所示，其中R為電阻箱，用 1 kQ 100 Q、 10Q、 1 Q四組串 聯(lián)，1V、10V電壓表分別用表頭、電位器 RP1和倍壓電阻串聯(lián)組成(具體參數(shù)見實驗一)， 兩個電壓表都需要與直流數(shù)字電壓表并聯(lián)，由可調恒壓源供電，調節(jié)電位器RP1校準滿量程。實驗電路中的電源用可調恒壓源

7、，測試內(nèi)容見表2- 2,并將實驗數(shù)據(jù)記入表中。表2- 2電壓表內(nèi)阻測量數(shù)據(jù)被測表量程(V)S閉合，調節(jié)恒壓源， 使 U= Uv = Um ( V)S斷開，調節(jié)電阻R，使Ur= Uv = Um/2 ( V)R (Q)計算Rv(Q)10.40.2809809108416k16k3方法誤差的測量與計算實驗電路如圖2-1所示，其中 R1= 300 Q, R2= 200 Q,電源電壓 U = 10V (可調恒 壓源，用直流電壓表 10V檔量程測量R2上的電壓U2之值，并計算測量的絕對誤差和相 對誤差，實驗和計算數(shù)據(jù)記入表 2-3中。表2 - 3方法誤差的測量與計算Rv計算值U2實測值U 絕對誤差 U=

8、U2-U 相對誤差 U/ U2 10016k43.20.820%4.實驗報告要求(1) 根據(jù)表2 - 1和表2 - 2數(shù)據(jù)，計算各被測儀表的內(nèi)阻值，并與實際的內(nèi)阻值相比 較；(2) 根據(jù)表2-3數(shù)據(jù)，計算測量的絕對誤差與相對誤差；(二)線性、非線性電阻元件伏安特性A、基本原理：任何一個二端元件的特性可用該元件上的端電壓 U與通過該元件的電流I之 間的函數(shù)關系I = f(U)來表示，即用I-U平面上的一條曲線來表征，這條曲線稱 為該元件的伏安特性曲線。1. 線性電阻器的伏安特性曲線是一條通過坐標原點的直線，如圖1-1中a所示， 該直線的斜率等于該電阻器的電阻值。2. 一般的白熾燈在工作時燈絲處于

9、 高溫狀態(tài)，其燈絲電阻隨著溫度的升高 而增大，通過白熾燈的電流越大，其溫度 越高，阻值也越大，一般燈泡的“冷電阻” 與“熱電阻”的阻值可相差幾倍至十幾倍， 所以它的伏安特性如圖1-1中b曲線所示。3. 一般的半導體二極管是一個非線性電阻元件，其伏安特性如圖1-1中c所示。 正向壓降很小（一般的鍺管約為 0.20.3V,U(V)硅管約為0.50.7V），正向電流隨正向壓降的升高而急驟上升，而反向電壓從 零一直增加到十多至幾十伏時，其反向電流增加很小，粗略地可視為零?？梢?， 二極管具有單向導電性，但反向電壓加得過高，超過管子的極限值，則會導致管子擊穿損壞4. 穩(wěn)壓二極管是一種特殊的半導體二極管，其

10、正向特性與普通二極管類似， 但其反向特性較特別，如圖1-1中d所示。在反向電壓開始增加時，其反向電流 幾乎為零，但當電壓增加到某一數(shù)值時（稱為管子的穩(wěn)壓值，有各種不同穩(wěn)壓值 的穩(wěn)壓管）電流將突然增加，以后它的端電壓將基本維持恒定， 當外加的反向電 壓繼續(xù)升高時其端電壓僅有少量增加。注意：流過二極管或穩(wěn)壓二極管的電流不能超過管子的極限值，否則管子會被燒壞。B、實驗內(nèi)容:1. 測定線性電阻器的伏安特性按圖1-2接線，調節(jié)穩(wěn)壓電源的輸出電壓 U,從0伏開始緩慢地增加，一直 到10V，記下相應的電壓表和電流表的讀數(shù)UR、I。2. 測定半導體二極管的伏安特性按圖1-3接線，R為限流電阻器。測二極管D的正

11、向特性時，其正向電流不得超過25mA，二極管D的正向施壓UD+可在00.75V之間取值。在0.50.75V 之間應多取幾個測量點。測反向特性時，只需將圖 1-3中的二極管D反接，且 其反向施壓UD 可達30V。正向特性實驗數(shù)據(jù)UD+(V)0.100.300.500.550.600.650.700.75I (mA)2.005.8012.0013.0213.4016.4419.7022.05反向特性實驗數(shù)據(jù)UD (V)0-5-10-15-20-25-30I (mA)00000003.測定穩(wěn)壓二極管的伏安特性(1)正向特性實驗：將圖1-3中的二極管換成穩(wěn)壓二極管，重復實驗內(nèi)容 3 中的正向測量。UZ

12、+為2CW51的正向施壓。UZ (V)000I (mA)8.2229.1459.564(2)反向特性實驗：2CW51反接，測量2CW51的反向特性。測量2CW51 二端的電壓UZ 及電流I，由UZ 可看出其穩(wěn)壓特性。UZ (V)303234I (mA)1.0041.2351.5694.實驗注意事項(1)測二極管正向特性時，穩(wěn)壓電源輸出應由小至大逐漸增加，應時刻注意電流表讀數(shù)不得超過25mA。(2 )進行不同實驗時，應先估算電壓和電流值，合理選擇儀表的量程，勿使儀表超量程，儀表的極性亦不可接錯。5實驗報告(1)根據(jù)各實驗數(shù)據(jù)，分別在方格紙上繪制出光滑的伏安特性曲線。(其中二極管和穩(wěn)壓管的正、反向

13、特性均要求畫在同一張圖中，正、反向電壓 可取為不同的比例尺)（2）根據(jù)實驗結果，總結、歸納被測各元件的特性。穩(wěn)壓二極管其伏安特性曲線與普通二極管相似，但反向擊穿曲線比較陡, 在一定范圍內(nèi)變化時，反向電流很小，當反向電壓增高到擊穿電壓時， 反向電流突然猛增，穩(wěn)壓管從而反向擊穿，此后，電流雖然在很大范圍 內(nèi)變化，但穩(wěn)壓管兩端的電壓的變化卻相當小。實驗二 基本電路定律實驗一、實驗目的：1. 用實驗的方法驗證基爾霍夫定律、疊加定理、戴維南及諾頓定理的正確性，以提高對 定理的理解和應用能力。2. 通過實驗加深對電位、電壓與參考點之間關系的理解。3 .通過實驗加深對電路參考方向的掌握和運用能力。二、需用器

14、件與單元：序號名稱型號、規(guī)格數(shù)量備注1多路可調直流電源LPS323D12直流電流表IEC60092 50413直流電壓表GB/T7676 - 199814電路實驗箱YYDG-XA115數(shù)子萬用表VCTOR VC9807A+1三、實驗內(nèi)容:（一）基爾霍夫定律A、基本原理：基爾霍夫電流、電壓定律：測量電路的各支路電流及每個元件兩端的電壓，應能分別滿足基爾霍夫定律（KCL）和電壓定律（KVL）。電路中任一節(jié)點電流的代數(shù)和等于零；電路中任一 回路上全部組件端對電壓代數(shù)和等于零。KCL:刀 i=0KVL:刀 u=OB實驗內(nèi)容：1. 驗證基爾霍夫定理1) 、實驗線路F J1 r1RH510十6V十 E2E

15、UC2) 、實驗步驟(1) 、實驗前先任意設定三條支路的電流參考方向，如圖所示。(2) 、分別將兩路直流穩(wěn)壓電源接入電路(一路Ei為+12V電源，另一路E2為030V可 調直流穩(wěn)壓源)，令 Ei=+12V, E=+6V。(3) 將弱電線插入標識“ I”的兩端，導線另兩端接至直流電流表的“ +、 ”兩端。(4) 將弱電線分別插入三條支路的三個標識“I ”插座中，讀出并記錄電流值。(5) 用直流電壓表分別測量兩路電源及電阻元件上的電壓值，并記錄之。3) 、實驗記錄被測量I 1 (mA12(mA)13(mA)E(V)Ez(V)LHV)Ub(V)Uad(V)計算值10-3.56.51264-28測量值

16、10.31-3.606.7411.85.94.12-2.037.98相對誤差0.310.10.240.20.10.120.030.022、實驗報告(1) 根據(jù)實驗數(shù)據(jù)，選定實驗電路中的任一個節(jié)點，驗證KCL的正確性。由KCL定律有，11+12-13=0 ，代入實驗數(shù)據(jù)：10.31-3.60-6.74=-0.03(A)我們認為0.03 A與0A比較接近，在誤差允許范圍內(nèi)，認為本實驗符合KCL定律。(2) 根據(jù)實驗數(shù)據(jù)，選定實驗電路中的任一個閉合回路，驗證KVL的正確性。 由KVL定律有，E1- U fa- U ad=0，代入實驗數(shù)據(jù)：11.8-4.12-7.89=-0.21（V）我們認為0.21

17、 V與0V比較接近，在誤差允許范圍內(nèi)，認為本實驗符合KVL定律。（3）計算理論值，并與實測值比較，計算誤差并分析誤差原因。1）實驗儀器誤差，如電阻阻值不恒等于標稱值；2 ）儀表的基本誤差導致實驗結果誤差；3）數(shù)值的讀取和計算由于約分產(chǎn)生誤差。（二）、疊加定理A. 基本原理：1 疊加定理：對于一個具有唯一解的線性電路，由幾個獨立電源共同作用所形成的各支路電流或電壓，等于各個獨立電源單獨作用時在相應支路中形成的電流或電壓的代數(shù)和。不作用的電壓源所在的支路應（移開電壓源后）短路，不作用的電流源所在的支路應開路。線性電路的齊次性是指當激勵信號（某獨立源的值）增加或減少K倍時，電路的響應（即在電路其它各

18、電阻元件上所建立的電流和電壓值）也將增加或減少K倍。2 .電位與電壓：電路中的參考點選擇不同，各節(jié)點的電位也相應改變，但任意兩點的電壓（電位差）不變，即任意兩點的電壓與參考點的選擇無關。B. 實驗內(nèi)容：1、驗證疊加定理1）、實驗線路圖1-12）、實驗步驟（1） 、按圖1-1，取E=+12V, E2為可調直流穩(wěn)壓電源，調至 +6V。（2） 、令E1單獨作用時（將開關 S1投向E1側，開關S2投向短路側），用直流電壓表 和直流電流表（接電流插頭）測量各支路電流及電阻元件兩端的電壓，數(shù)據(jù)記入表格中。E1(V)(V)I 1(mA)I 2(mA)I 3(mA)Ua f(V)Ua b(V)Uad(V)E1

19、單獨12014.3-9.54.74-7.1-4.84.80作用6865100E2單獨06-3.85.812.01.952.951.95作用28已、E212610.8-4.36.75-5.1-1.86.78共同作32623用（3） 、令E2單獨作用時（將開關 S1投向短路側開關 S2投向E2側），重復實驗步驟 2 的測量和記錄。（4） 令E1和E2共同作用（將開關 S1投向E1側，S2投向E2側），重復上述的測量和 記錄。（5）將E2的數(shù)值調至+12V,重復上述第三項的測量并記錄。2.實驗報告（1）根據(jù)實驗數(shù)據(jù)，進行分析、比較、歸納、總結實驗結論，驗證線性電路的疊加性和 齊次性。E1單獨作用時的

20、電流+E2單獨作用時的電流=E1、E2共同作用時的電流E1單獨作用時的電壓+E2單獨作用時的電壓 =E1、E2共同作用時的電壓結論：在有多個獨立源共同作用下的線性電路中，通過每一個元件的電流或其兩端的電壓，可以看成是由每一個獨立源單獨作用時在該元件上所產(chǎn)生的電流或電壓的代數(shù)和。（2）各電阻器所消耗的功率能否用疊加原理計算得出？試用上述實驗數(shù)據(jù)，進行計算并 作結論。P=14.36* （-7.165 ） + （-3.82 ） *1.95 工（-10.83 ） * （-5.16 ）所以功率不可疊加。（3）計算理論值，并與實測值比較，計算誤差并分析誤差原因。1）實驗儀器誤差，如電阻阻值不恒等于標稱值；

21、2 ）儀表的基本誤差導致實驗結果誤差；3）數(shù)值的讀取和計算由于約分產(chǎn)生誤差。（三）戴維南及諾頓定理A.基本原理1 戴維南定理戴維南定理指出：任何一個有源二端網(wǎng)絡，總可以用一個電壓源US和一個電阻 吊串聯(lián)組成的實際電壓源來代替，其中：電壓源 US等于這個有源二端網(wǎng)絡的開路電壓 UOc,內(nèi)阻RS 等于該網(wǎng)絡中所有獨立電源均置零 （電壓源短接，電流源開路）后的等效電阻 RO。Us、眩和 Is、艮稱為有源二端網(wǎng)絡的等效參數(shù)。2.有源二端網(wǎng)絡等效參數(shù)的測量方法（1）開路電壓、短路電流法在有源二端網(wǎng)絡輸出端開路時，用電壓表直接 測其輸出端的開路電壓 UOc,然后再將其輸出端短團2-1路，測其短路電流Isc

22、,且內(nèi)阻為:RsU oc1 SC若有源二端網(wǎng)絡的內(nèi)阻值很低時，則不宜測其 短路電流。(2)伏安法一種方法是用電壓表、電流表測出有源二端網(wǎng)絡的外特性曲線，如圖 2- 1所示。開路電壓為 Ubc,根據(jù)外特性曲線求出斜率tg 0，則內(nèi)阻為:Rs另一種方法是測量有源二端網(wǎng)絡的開路電壓tgUOc,以及額定電流I N和對應的輸出端額定電壓UN,如圖2- 1所示，則內(nèi)阻為：U OC U NRs1 N(3)半電壓法如圖2-2所示，當負載電壓為被測網(wǎng)絡開路電壓UOc半時，負載電阻 R.的大小(由電阻箱的讀數(shù)確定)即為被測有源二端網(wǎng)絡的等效內(nèi)阻Fb數(shù)值。LI |1有潺兩貽: (4)零示法在測量具有高內(nèi)阻有源二端網(wǎng)絡的開路電壓時，為了消除電壓表內(nèi)阻的影響，往往采用零示用電壓表進行直接測量會造成較大的誤差，測量法，如圖11-3所示。零示法測量原理是用一低內(nèi)阻的恒壓源與被測有源二端網(wǎng)絡 進行比較，當恒壓源的輸出電壓與有源二端網(wǎng)絡的開路電壓相等時，電壓表的讀數(shù)將為“0”，然后將電路斷開，測量此