電路分析基礎(chǔ)實驗

1、 實驗一：基爾霍夫定理與電阻串并聯(lián)1、 實驗?zāi)康膶W(xué)習(xí)使用workbench軟件，學(xué)習(xí)組建簡單直流電路并使用仿真測量儀表測量電壓、電流。2、 實驗原理 1、基爾霍夫電流、電壓定理的驗證。解決方案：自己設(shè)計一個電路，要求至少包括兩個回路和兩個節(jié)點，測量節(jié)點的電流代數(shù)和與回路電壓代數(shù)和，驗證基爾霍夫電流和電壓定理并與理論計算值相比較。2、電阻串并聯(lián)分壓和分流關(guān)系驗證。解決方案：自己設(shè)計一個電路，要求包括三個以上的電阻，有串聯(lián)電阻和并聯(lián)電阻，測量電阻上的電壓和電流，驗證電阻串并聯(lián)分壓和分流關(guān)系，并與理論計算值相比較。三、實驗數(shù)據(jù)分析1、 基爾霍夫電流、電壓定理的驗證。測量值驗證(1) 對于最左邊的外圍

2、網(wǎng)孔，取逆時針為參考方向得： 故滿足KVL。(2) 對于最大的外圍網(wǎng)孔，取逆時針為參考方向得： 故滿足KVL。(3) 對于節(jié)點4，取流進節(jié)點的電流方向為正得： 故滿足KCL(4) 對于節(jié)點7，取流進節(jié)點的電流方向為正得： 故滿足KCL 理論計算值用同樣的方式計算也可得：(1)(2)(3)(4)理論計算值與實驗測量值同樣滿足基爾霍夫定律。2、 電阻串并聯(lián)分壓和分流關(guān)系驗證。與基爾霍夫定律的驗證同一電路圖在誤差允許的范圍內(nèi)，計算值與實測值相等。4、 實驗感想本次實驗借助Multisim10.0軟件完成，通過這次實驗進一步熟悉和掌握了基爾霍夫定律，電阻的串并聯(lián)知識。同時也掌握了一種新的軟件。由于對新

3、軟件的不熟悉也犯了許多錯誤，需要多加了解。 實驗二 疊加定理一、實驗?zāi)康耐ㄟ^實驗加深對疊加定理的理解；學(xué)習(xí)使用受控源；進一步學(xué)習(xí)使用仿真測量儀表測量電壓、電流等變量。二、實驗原理 解決方案：自己設(shè)計一個電路，要求包括至少兩個以上的獨立源（一個電壓源和一個電流源）和一個受控源，分別測量每個獨立源單獨作用時的響應(yīng)，并測量所有獨立源一起作用時的響應(yīng)，驗證疊加定理。并與理論計算值比較。3、 實驗數(shù)據(jù)分析1、電流源單獨作用，電路如下圖所示：由（1）、（2）、（3）、（4）式可解得：2、電壓源單獨作用，電路如下圖所示：由（1）、（2）、（3）、（4）式可解得：3、 電壓源與電流源同時作用，電路如下圖所示：

4、實測值：根據(jù)疊加定理應(yīng)有：0.444A-0.267A=0.177A，在誤差允許范圍內(nèi)0.177A0.178A理論計算值：根據(jù)疊加定理應(yīng)有：，在誤差允許范圍內(nèi)理論計算值與實測值相等。四、實驗結(jié)論通過這次實驗更加熟悉了Multisim10.0軟件，熟練掌握了基爾霍夫定律和疊加定理，基本掌握了受控源的使用方法。由于對受控源的不熟悉導(dǎo)致實驗過程中頻繁出錯，以后需要多次使用受控源加深理解。 實驗三 等效電源定理 一、實驗?zāi)康耐ㄟ^實驗加深對戴維南、諾頓定理的理解；學(xué)習(xí)使用受控源。二、實驗原理 自己設(shè)計一個有源二端網(wǎng)絡(luò)，要求至少含有一個獨立源和一個受控源，通過儀表測量其開路電壓和短路電流，將其用戴維南或諾頓

5、等效電路代替，并與理論計算值相比較。實驗過程應(yīng)包括四個電路：1）自己設(shè)計的有源二端網(wǎng)絡(luò)電路，接負載RL，測量RL上的電流或電壓；2）有源二端網(wǎng)絡(luò)開路電壓測量電路；3）有源二端網(wǎng)絡(luò)短路電流測量電路；4）原有源二端網(wǎng)絡(luò)的戴維南（或諾頓）等效電路，接（1）中的負載RL，測量RL上的電壓或電流。三、實驗數(shù)據(jù)分析1、有源二端網(wǎng)絡(luò)電路，接負載RL，測量RL上的電流電壓2、有源二端網(wǎng)絡(luò)開路電壓測量電路斷開電阻，另原兩端的電壓為，則：聯(lián)立（1）、（2）、（3）式解得對照上圖可知，理論計算值與實測值相等。3、有源二端網(wǎng)絡(luò)短路電流測量電路聯(lián)立（1）、（2）、（3）式解得1.25A對照上圖可知，理論計算值與實測值相

6、等。4、 原有源二端網(wǎng)絡(luò)的戴維南等效電路戴維南等效電阻由歐姆定律得：結(jié)論：由圖一和圖四可知，在誤差允許的范圍內(nèi)原電路與戴維南等效電路上的電壓和電流相等。4、 實驗結(jié)論通過這次實驗是我掌握了如何利用Multisim10軟件測量和驗證戴維南等效電路，同時也加深了我對等效電源原理的了解。 實驗四 一階RC電路特性的EWB仿真1、 實驗?zāi)康模?）學(xué)習(xí)使用示波器。（2）通過模擬儀器測試RC電路的充放電特性, 觀察電容器充放電過程中電壓與電流的變化規(guī)律。二、實驗原理RC電路充放電如實驗圖所示。實驗圖RC電路充放電電容具有充放電功能，充放電時間與電路時間常數(shù)有關(guān)。3、 實驗數(shù)據(jù)分析1、由上圖讀得：放電時間、

7、充電時間2、由上圖讀得：放電時間、充電時間3、由上圖讀得：放電時間、充電時間 由以上三組數(shù)據(jù)可以得出，同一RC電路電容的充放電時間大致相等，大約為5左右。4、 實驗感想通過這次實驗第一次接觸并學(xué)習(xí)使用了示波器的模擬方法，了解了電容的充放電時間與的關(guān)系。由于對示波器的不熟悉，在實驗過程中也走了不少彎路。堅持就是勝利！ 實驗五 交流電路 一、實驗?zāi)康耐ㄟ^實驗加深對交流電路中幅值、有效值、相位的理解；學(xué)習(xí)使用交流信號源和仿真儀表測量交流電壓、電流，學(xué)習(xí)使用示波器。二、實驗原理 （1）電路如下圖所示，改變RLC的數(shù)值，用電壓表測量各元件上的電壓，電源電壓和各元件上電壓值滿足什么關(guān)系？ （2）改變RLC

8、的數(shù)值，用電流表測量各元件上的電流，電源電流和各元件上電流值滿足什么關(guān)系？（3）用示波器測量電阻R的電壓、電流相位差。 (提示：此圖示波器A通道測量的是電源兩端電壓，B通道測量的是10ohm兩端電壓，B通道測量值除以10即為回路電流。而兩個電阻數(shù)值相差較大，A通道可近似看成測量R兩端的電壓。)（4）用示波器測量電容C的電壓、電流相位差。（提示：電容阻抗Zc與電阻阻抗ZR相差較大，因此A通道測量值可近似等于電容兩端電壓；B通道測量值是電容電流的10倍。）提示：用示波器測兩通道波形：示波器讀數(shù)如圖所示，則兩波形相位差近似為(因f=1000hz，則T=10-3s)；（5）用示波器測量電感L的電壓、電

9、流相位差。三、實驗數(shù)據(jù)分析1.改變RCL驗證電源電壓與各元件上電壓的關(guān)系（注：查看數(shù)據(jù)請放大）以電源電壓相位角為參考 （已知電阻電壓與電流無相位差，電感電壓超前電流90度，電容電壓滯后電流90度）結(jié)論：以上四個電路用同樣的方法均可得出KVL在交流電路中依然成立，用相量形式計算出的電壓源電壓的有效值近似相等于理論值。2.改變RCL驗證電源電流與各元件上電壓流的關(guān)系（注：查看數(shù)據(jù)請放大）以電流源兩端電壓相位角為參考 （已知電阻電壓與電流無相位差，電感電壓超前電流90度，電容電壓滯后電流90度）結(jié)論：以上四個電路用同樣的方法均可計算出KCL在交流電路中依然成立，用相量形式計算出的電壓源電流的有效值近

10、似相等于理論值3.求電阻兩端的電壓與電流的相位差。（注：查看數(shù)據(jù)請放大）由上圖可以看出：電阻的電壓與電流相位差（純電阻電路中不存在感抗和容抗，故電壓與電流不存在相位差）4.求電容兩端的電壓與電流的相位差。（注：查看數(shù)據(jù)請放大）由上圖可以看出：（由于電容的電壓滯后電流，故電容的電壓與電流存在相位差，近似為90度）5.求電感兩端的電壓與電流的相位差。由上圖可以看出：（由于電感的電流滯后電壓，故電感的電壓與電流存在相位差，約為90度）4、 實驗感想 本次實驗我了解了交流電路中電壓（電流）幅值、有效值的關(guān)系，以及相位差的概念。學(xué)會了使用交流電表、用示波器測元件的電流電壓以及相位差。經(jīng)過前幾次實驗我已經(jīng)

11、基本熟練掌握了Electronics Workbench的使用方法，同時也學(xué)會了用示波器測電流的小技巧。 實驗六 交流電路中KVL、KCL定律的驗證 一、實驗?zāi)康耐ㄟ^實驗加深對交流電路中相量計算的理解。二、實驗原理 （1）下圖電路，用示波器測量各電壓的幅值和相位，理論計算驗證KVL。（2） 下圖電路，用示波器測量各電流的幅值和與相位，理論計算驗證KCL。三、實驗數(shù)據(jù)分析1.計算并驗證交流電路的KVL（以交流電壓源為參考方向）（1）示波器測電容兩端的電壓，。故，（2）示波器測電感兩端的電壓，。故，（3），。故，由以上三組數(shù)據(jù)可得：可以看出所以，在誤差允許的范圍內(nèi)KVL在交流電路中依然成立。2、計算并驗證交流電路的KCL（以交流電流源兩端電壓為參考方向）（1）示波器測電阻電流設(shè)參考電流的幅