電阻元件伏安特性的測繪

1、實驗一 電阻元件伏安特性的測繪一實驗目的1初步了解實驗臺各類電源、各類儀表的布局；2掌握線性電阻、非線性電阻元件伏安特性的逐點測試法；3學習恒壓源、直流電壓表、電流表的使用方法。二原理說明(d)(b)(c)UUUIII(a)UI0000圖1-1任一二端電阻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Uf(I)來表示，即用UI平面上的一條曲線來表征，這條曲線稱為該電阻元件的伏安特性曲線。根據(jù)伏安特性的不同，電阻元件分兩大類：線性電阻和非線性電阻。線性電阻元件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，該直線的斜率只由電阻元件的電阻值R決定，其阻值為常數(shù)，

2、與元件兩端的電壓U和通過該元件的電流I無關；非線性電阻元件的伏安特性是一條經(jīng)過坐標原點的曲線，其阻值R不是常數(shù)，即在不同的電壓作用下，電阻值是不同的，常見的非線性電阻如白熾燈絲、普通二極管、穩(wěn)壓二極管等，它們的伏安特性如圖1-1中（b）、（c）、（d）。在圖1-1中，U 0的部分為正向特性，U0的部分為反向特性。繪制伏安特性曲線通常采用逐點測試法，即在不同的端電壓作用下，測量出相應的電流，然后逐點繪制出伏安特性曲線，根據(jù)伏安特性曲線便可計算其電阻值。三實驗設備1直流數(shù)字電壓表、直流數(shù)字電流表mAVU+_+_010VWk1LR圖1-22恒壓源（030V可調。）3電阻箱 、固定電阻，電位器等。四實

3、驗內容1測定線性電阻的伏安特性按圖1-2接線，圖中的電源U選用恒壓源的可調穩(wěn)壓輸出端，通過直流數(shù)字毫安表與1k線性電阻相連，電阻兩端的電壓用直流數(shù)字電壓表測量。調節(jié)恒壓源可調穩(wěn)壓電源的輸出電壓U，從0V開始緩慢地增加（不能超過10V），在表1-1中記下相應的電壓表和電流表的讀數(shù)。表1-1 線性電阻伏安特性數(shù)據(jù)U(V)0246810I(mA)2測定6.3V白熾燈泡的伏安特性將圖1-2中的1k線性電阻換成一只6.3V的燈泡，重復1的步驟，電壓不能超過6.3V，在表1-2中記下相應的電壓表和電流表的讀數(shù)。表1-2 6.3V白熾燈泡伏安特性數(shù)據(jù)U (V)0123456.3I (mA)mAVU+_030

4、VIN4007200WVD圖1-33測定半導體二極管的伏安特性按圖1-3接線，為限流電阻，取200（十進制可變電阻箱），二極管的型號為1N4007。測二極管的正向特性時，其正向電流不得超過25mA，二極管的正向壓降可在00.75V之間取值。特別是在0.50.75之間更應取幾個測量點；測反向特性時，將可調穩(wěn)壓電源的輸出端正、負連線互換，調節(jié)可調穩(wěn)壓輸出電壓U，從0伏開始緩慢地增加（不能超過30V），將數(shù)據(jù)分別記入表1-3和表1-4中。表1-3 二極管正向特性實驗數(shù)據(jù)U (V)00.20.40.450.50.550.600.650.700.75I (mA)表1-4 二極管反向特性實驗數(shù)據(jù)U (V)

5、051015202530I (mA)4測定穩(wěn)壓管的伏安特性將圖1-3中的二極管1N4007換成穩(wěn)壓管2CW51，重復實驗內容3的測量，其正、反向電流不得超過±20mA，將數(shù)據(jù)分別記入表1-和表1-中。表1- 穩(wěn)壓管正向特性實驗數(shù)據(jù)U (V)00.20.40.450.50.550.600.650.700.75I (mA)表1- 穩(wěn)壓管反向特性實驗數(shù)據(jù)U (V)011.52.2.52.833.23.53.55I (mA)五實驗注意事項1測量時，可調穩(wěn)壓電源的輸出電壓由0緩慢逐漸增加，應時刻注意電壓表和電流表，不能超過規(guī)定值。2穩(wěn)壓電源輸出端切勿碰線短路。3測量中，隨時注意電流表讀數(shù)，及時

6、更換電流表量程，勿使儀表超量程，注意儀表的正負極性。六預習與思考題1線性電阻與非線性電阻的伏安特性有何區(qū)別？它們的電阻值與通過的電流有無關系？2如何計算線性電阻與非線性電阻的電阻值？3請舉例說明哪些元件是線性電阻，哪些元件是非線性電阻，它們的伏安特性曲線是什么形狀？4設某電阻元件的伏安特性函數(shù)式為If（U），如何用逐點測試法繪制出伏安特性曲線。 七實驗報告1根據(jù)實驗數(shù)據(jù)，分別在方格紙上繪制出各個電阻的伏安特性曲線。2根據(jù)伏安特性曲線，計算線性電阻的電阻值，并與實際電阻值比較。3根據(jù)伏安特性曲線，計算白熾燈在額定電壓（6.3V）時的電阻值，當電壓降低20時，阻值為多少？實驗二 基本電工儀表的使用

7、與測量誤差的計算一、實驗目的1. 熟悉實驗臺上各類測量儀表的布局2. 熟悉實驗臺上各類電源的布局及使用方法及其對測量的影響3. 掌握電壓表、電流表內電阻的測量方法 4. 熟悉電工儀表測量誤差的計算方法二、原理說明1為了準確地測量電路中實際的電壓和電流,必須保證儀表接入電路后不會改變被測電路的工作狀態(tài),這就要求電壓表的內阻為無窮大，電流表的內阻為零。而實際使用的電工儀表都不能滿足上述要求。因此,當測量儀表一旦接入電路,就會改變電路原有的工作狀態(tài),這就導致儀表的讀數(shù)值與電路原有的實際值之間出現(xiàn)誤差,這種測量誤差值的大小與儀表本身內阻值的大小密切相關。2本實驗測量電流表的內阻采用“分流法”, 如圖2

8、-l示。 為被測內阻為RA 的直流電流表,測量 圖2-1時先斷開開關S,如無此開關則斷開導線，調節(jié)電流源的輸出電流 I 使 指針滿刻度偏轉即滿偏，然后合上開關S（或接上導線）,并保持 I 值不變,調節(jié)電阻箱 RB 的阻值,使電流表的指針指在 1/2 滿偏即半偏位置,此時有：IA=Is= ·I RA=RB/R1R1為固定電阻器之值 ,RB 由電阻箱的刻度盤上讀得。3測量電壓表的內阻采用“分壓法”, 如圖2-2 所示。 為被測內阻為Rv的電壓表 , 測量時先將開關 S 閉合, 調節(jié)直流 圖2-2穩(wěn)壓源的輸出電壓,使電壓表 的指針為滿刻度偏轉。然后斷開開關 S,并保持電壓源電壓不變，調節(jié)R

9、B使電壓表的指示值減半即半偏。此時有: Rv=RB+R1電阻箱刻度盤讀出值 RB 加上固定電阻R1, 即為被測電壓表的內阻值。電壓表的靈敏度為： S=Rv/U (/V) 4儀表內阻引入的測量誤差( 通常稱之為方法誤差,而儀表本身構造上引起的誤差稱為儀表基本誤差 )的計算。 圖2-3以圖2-3 所示電路為例,Rl 上的電壓為： UR1= ·U , 若 Rl=R2, 則 UR1 =U現(xiàn)用一內阻為 Rv 的電壓表來測量UR1值，當 Rv 與 R1并聯(lián)后，R1兩端 A、B兩點間新電阻 RAB = , 以此來替代上式中的R1，則： R1=·U , 絕對誤差U=R1UR1= ()

10、83;U，若 R1=R2=Rv, 則得: U=， 相對誤差U%= ·100%=33.3 三、實驗設備1可調直流穩(wěn)壓電源030V;2可調恒流源0200mA;3萬用表 MF-500或其它;4可調電阻箱 09999.9k;5固定電阻器 10K,20K，100k。四、實驗內容1根據(jù)"分流法"原理測定 MF-500型 ( 或其他型號萬用表直流電流lmA 和10mA 檔的內阻,線路如圖2-1 所示。表2-1 lrnA、10rnA 電流檔內阻被測電流表量限滿偏時的IA半偏時的IARBR1計算內阻RA(mA(mA()()(lrnA10rnA2 根據(jù)"分壓法"原

11、理按圖2-2接線,測定萬用表直流電壓 2.5V 和 10V 檔量限的內阻。表2-2 25V、10V電壓檔內阻被測電壓表量限滿偏時表數(shù)(V半偏時表讀數(shù)(V)RB()R1 ()計算內阻Rv(S(/V)25V10V3. 用萬用表直流電壓 10V 檔量程測量圖2-3 電路中 R1 上的電壓 UR1 之值,并計算測量的絕對誤差與相對誤差。表2-3 測量誤差的計算U(V)Rl(K)R2(K)Rv (K)計算值UR1(V)實測值U”R1(V)絕對誤差U相對誤差(%)122OlO五、實驗注意項1. 實驗臺上提供所有實驗的電源,可調穩(wěn)壓源和可調恒流源均可通過粗調(分段調旋鈕和細調連續(xù)調旋鈕調節(jié)其輸出量,并由數(shù)字

12、電壓表和數(shù)字毫安表顯示其輸出量的大小,啟動實驗臺電源之前,應使其輸出旋鈕置于零位,實驗時再緩慢地增、減輸出。2. 穩(wěn)壓源的輸出不允許短路,恒流源的輸出不允許開路。3. 電壓表應與電路并聯(lián)使用,電流表與電路串聯(lián)使用,并且都要注意極性與量程的合理選擇。六、思考題1. 根據(jù)實驗內容l和2,若己求出2mA檔和2V檔的內阻,可否直接計算得出20mA檔和20V的內阻?2. 用量程為10A的電流表測實際值為8A的電流量,實際讀數(shù)為8.lA,求測量的絕對誤差和相對誤差。3. 如圖 2-4(a)、(b)為伏安法測量電阻的兩種電路,被測電阻的實際值為Rz,電壓表的內阻為RV，電流表的內阻為RA，求兩種電路測電阻R

13、X的相對誤差。(a) (b)圖 2-4七、實驗報告1.列表記錄實驗數(shù)據(jù)，并計算各被測儀器的內阻值。2.計算實驗內容3的絕對誤差與相對誤差。3.對思考題的計算。4.其它（包括實驗心得、體會及意見等）。實驗三 電位、電壓的測定及電路電位圖的繪制一實驗目的1學會測量電路中各點電位和電壓的方法，理解電位的相對性和電壓的絕對性；2學會電路電位圖的測量、繪制方法；3掌握使用直流穩(wěn)壓電源、直流電壓表的使用方法。二原理說明在一個確定的閉合電路中，各點電位的大小視所選的電位參考點的不同而異，但任意兩點之間的電壓（即兩點之間的電位差）則是不變的，這一性質稱為電位的相對性和電壓的絕對性。據(jù)此性質，我們可用一只電壓表

14、來測量出電路中各點的電位及任意兩點間的電壓。若以電路中的電位值作縱坐標，電路中各點位置（電阻或電源）作橫坐標，將測量到的各點電位在該坐標平面中標出，并把標出點按順序用直線條相連接，就可得到電路的電位圖，每一段直線段即表示該兩點電位的變化情況。而且，任意兩點的電位變化，即為該兩點之間的電壓。在電路中，電位參考點可任意選定，對于不同的參考點，所繪出的電位圖形不同的，但其各點電位變化的規(guī)律卻是一樣的。三實驗設備1直流數(shù)字電壓表、直流數(shù)字電流表2恒壓源（雙路，固定及030V可調）3實驗箱組件四實驗內容實驗電路如圖3-1所示，圖中的電源US1用恒壓源6V，US2用恒壓源12V。開關S1 投向US1 側，

15、開關S2 投向US2 側，開關S3 投向R3側。1測量電路中各點電位以圖3-1中的A點作為電位參考點，分別測量B、C、D、E、F各點的電位。用電壓表的負端（黑色接線柱）與A點相連，正端（紅色接線柱）分別對B、C、D、E、F各點進行測量，數(shù)據(jù)記入表3-1中。以D點作為電位參考點，重復上述步驟，測得數(shù)據(jù)記入表3-1中。圖3-12測量電路中相鄰兩點之間的電壓值在圖3-1中，測量電壓UAB：將電壓表的正端（紅色接線柱）與A點相連負端（黑色接線柱）與B點相連，讀電壓表讀數(shù)，記入表3-1中。按同樣方法測量UBC、UCD、UDE、UEF及UFA，測量數(shù)據(jù)記入表3-1中。表3-1 電路中各點電位和電壓數(shù)據(jù) 單

16、位：（V）參考點 與U方式ABCDEFUABUBCUCDUDEUEFUFAA計算值測量值相對誤差D計算值測量值相對誤差五實驗注意事項1實驗電路中使用的電源US1和US2，確認其電壓與所選相符后，再接入電路中，并防止電源輸出端短路。2使用數(shù)字直流電壓表測量電位時，用黑筆端插入?yún)⒖茧娢稽c，紅筆端插入被測各點，若顯示正值，則表明該點電位為正（即高于參考點電位）；若顯示負值，表明該點電位為負（即該點電位低于參考點電位）。3使用數(shù)字直流電壓表測量電壓時，紅筆端插入被測電壓參考方向的正（）端，黑筆端插入被測電壓參考方向的負（）端，若顯示正值，則表明電壓參考方向與實際方向一致；若顯示負值，表明電壓參考方向與

17、實際方向相反。六預習與思考題1電位參考點不同，各點電位是否相同？相同兩點的電壓是否相同，為什么？2在測量電位、電壓時，數(shù)字表顯示的數(shù)據(jù)前會出現(xiàn)±號，它們各表示什么意義？如果用指針表代替數(shù)字表，會出現(xiàn)什么現(xiàn)象？3什么是電位圖形？不同的電位參考點電位圖形是否相同？如何利用電位圖形求出各點的電位和任意兩點之間的電壓。七實驗報告要求1根據(jù)實驗數(shù)據(jù)，分別繪制出電位參考點為A點和D點的兩個電位圖形。2根據(jù)電路參數(shù)計算出各點電位和相鄰兩點之間的電壓值，與實驗數(shù)據(jù)相比較，對誤差做必要的分析。3總結電位的相對性和電壓的絕對性原理。4心得體會及其它。實驗四 基爾霍夫定律的驗證 一實驗目的1驗證基爾霍夫定

18、律，加深對基爾霍夫定律的理解；2掌握直流電流表的使用以及學會用電流插頭、插座測量各支路電流的方法；3學習檢查、分析電路簡單故障的能力。二原理說明基爾霍夫定律基爾霍夫電流定律和電壓定律是電路的基本定律，它們分別用來描述結點電流和回路電壓，即對電路中的任一結點而言，在設定電流的參考方向下，應有I0，一般流出結點的電流取負號，流入結點的電流取正號；對任何一個閉合回路而言，在設定電壓的參考方向下，繞行一周，應有U0，一般電壓方向與繞行方向一致的電壓為正值，電壓方向與繞行方向相反的電壓為負值。在實驗前，必須設定電路中所有電流、電壓的參考方向，其中電阻上的電壓方向應與電流方向一致，見圖4-1所示。三實驗設

19、備1直流數(shù)字電壓表、直流數(shù)字電流表2恒壓源 3實驗箱四實驗內容實驗電路如圖4-1所示，圖中的電源US1用恒壓源6V，US2用恒壓源12V（以直流數(shù)字電壓表讀數(shù)為準）。開關S1 投向US1 側，開關S2 投向US2 側，開關S3 投向R3側。實驗前先設定三條支路的電流參考方向，如圖中的I1、I2、I3所示，并熟悉線路結構，掌握各開關的開關的操作使用方法。1熟悉電流插頭的結構，將電流插頭的紅（綠）接線端插入數(shù)字電流表的紅（正）接線端，電流插頭的黑（黃）接線端插入數(shù)字電流表的黑（負）接線端。2測量支路電流將電流插頭分別插入三條支路的三個電流插座中，讀出各個電流值。按規(guī)定：在結點A，電流表讀數(shù)為，表示

20、電流流入結點，讀數(shù)為，表示電流流出結點，然后根據(jù)圖4-1中的電流參考方向，確定各支路電流的正、負號，并記入表4-1中。圖4-1表4-1 支路電流數(shù)據(jù)支路電流(mA)I1I2I3計算值測量值相對誤差3測量元件電壓用直流數(shù)字電壓表分別測量兩個電源及電阻元件上的電壓值，將數(shù)據(jù)記入表42中。測量時電壓表的紅（正）接線端應插入被測電壓參考方向的高電位端，黑（負）接線端插入被測電壓參考方向的低電位端。表42 各元件電壓數(shù)據(jù)各元件電壓（V）US1US2UR1UR2UR3UR4UR5計算值（V）測量值（V）相對誤差五實驗注意事項1所有需要測量的電壓值，均以電壓表測量的讀數(shù)為準，不以電源表盤指示值為準。2防止電

21、源兩端碰線短路。3若用指針式電流表進行測量時，要識別電流插頭所接電流表的“、”極性，倘若不換接極性，則電表指針可能反偏而損壞設備（電流為負值時），此時必須調換電流表極性，重新測量，此時指針正偏，但讀得的電流值必須冠以負號。六預習與思考題1根據(jù)圖4-1的電路參數(shù)，計算出待測的電流I1、I2、I3和各電阻上的電壓值，記入表4-2中，以便實驗測量時，可正確地選定毫安表和電壓表的量程；2在圖4-1的電路中，A、D兩結點的電流方程是否相同？為什么？3在圖4-1的電路中可以列幾個電壓方程？它們與繞行方向有無關系？4實驗中，若用指針萬用表直流毫安檔測各支路電流，什么情況下可能出現(xiàn)毫安表指針反偏，應如何處理，

22、在記錄數(shù)據(jù)時應注意什么？若用直流數(shù)字毫安表進行同樣測量時，則會有什么顯示呢？七實驗報告要求1回答思考題；2根據(jù)實驗數(shù)據(jù)，選定實驗電路中的任一個結點，驗證基爾霍夫電流定律（KVL）的正確性；3根據(jù)實驗數(shù)據(jù)，選定實驗電路中的任一個閉合回路，驗證基爾霍夫電壓定律（KCL）的正確性；4誤差原因分析。實驗五 線性電路疊加性和齊次性的研究 一實驗目的1驗證疊加原理；2了解疊加原理的應用條件；3理解線性電路的疊加性和齊次性。二原理說明疊加原理指出：在有幾個電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電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。具體方法是：一個電源

23、單獨作用時，其它的電源必須去掉（電壓源短路，電流源開路）；在求電流或電壓的代數(shù)和時，當電源單獨作用時電流或電壓的參考方向與共同作用時的參考方向一致時，符號取正，否則取負。在圖5-1中：1I2I3I1R2R3R1SU2SUU1I¢2I¢3I¢1R2R3R1SUU¢1I¢¢2I¢¢3I¢¢1R2R3R2SUU¢¢（圖 5-1疊加原理反映了線性電路的疊加性，線性電路的齊次性是指當激勵信號（如電源作用）增加或減小倍時，電路的響應（即在電路其它各電阻元件上所產(chǎn)生的電流和電壓值）也將增加

24、或減小倍。疊加性和齊次性都只適用于求解線性電路中的電流、電壓。對于非線性電路，疊加性和齊次性都不適用。三實驗設備1直流數(shù)字電壓表、直流數(shù)字電流表2恒壓源 3實驗箱四實驗內容實驗電路如圖5-2所示，圖中：,，圖中的電源US1用恒壓源12V，US2用恒壓源6V（以直流數(shù)字電壓表讀數(shù)為準），開關S3 投向R側。圖5-21 US1電源單獨作用（將開關S1投向US1側，開關S2投向短路側），參考圖5-1（b），畫出電路圖，標明各電流、電壓的參考方向。用直流數(shù)字毫安表接電流插頭測量各支路電流：將電流插頭的紅（綠）接線端插入數(shù)字電流表的紅（正）接線端，電流插頭的黑（黃）接線端插入數(shù)字電流表的黑（負）接線端，

25、測量各支路電流，按規(guī)定：在結點A，電流表讀數(shù)為，表示電流流入結點，讀數(shù)為，表示電流流出結點，然后根據(jù)電路中的電流參考方向，確定各支路電流的正、負號，并將數(shù)據(jù)記入表5-中。用直流數(shù)字電壓表測量各電阻元件兩端電壓：電壓表的紅（正）接線端應插入被測電阻元件電壓參考方向的正端，電壓表的黑（負）接線端插入電阻元件的另一端（電阻元件電壓參考方向與電流參考方向一致），測量各電阻元件兩端電壓，數(shù)據(jù)記入表5-中。表5-實驗數(shù)據(jù)一 測量項目實驗內容US1(V)US2(V)I1(mA)I2(mA)I3(mA)UAB(V)UCD (V)UAD (V)UDE (V)UFA (V)US1單獨作用120US2單獨作用06U

26、S1, US2共同作用126US2單獨作用0122US2電源單獨作用（將開關S1投向短路側，開關S2投向US2側），參考圖5-1(c)，畫出電路圖，標明各電流、電壓的參考方向。重復步驟1的測量并將數(shù)據(jù)記錄記入表格5-中。3US1和US2共同作用時（開關S1和S2分別投向US1和US2側），各電流、電壓的參考方向見圖5-2。完成上述電流、電壓的測量并將數(shù)據(jù)記錄記入表格中。4將US2的數(shù)值調至，重復第2步的測量，并將數(shù)據(jù)記錄在表5-1中。5將開關S3投向二極管側，即電阻R3換成一只二極管1N4007，重復步驟4的測量過程，并將數(shù)據(jù)記入表5-中。表5 實驗數(shù)據(jù)二 測量項目實驗內容US1(V)US2(

27、V)I1(mA)I2(mA)I3(mA)UAB(V)UCD (V)UAD (V)UDE (V)UFA (V)US1單獨作用120US2單獨作用06US1, US2共同作用126US2單獨作用012五實驗注意事項1用電流插頭測量各支路電流時，應注意儀表的極性，及數(shù)據(jù)表格中“、”號的記錄；2注意儀表量程的及時更換；3電壓源單獨作用時，去掉另一個電源，只能在實驗箱面板上用開關S或S操作，而不能直接將電壓源短路。4開關切換后注意測試點的位置。 六預習與思考題1疊加原理中US1, US2分別單獨作用，在實驗中應如何操作？可否將要去掉的電源（US1或US2）直接短接？2實驗電路中，若有一個電阻元件改為二極

28、管，試問疊加性與齊次性還成立嗎？為什么？七實驗報告要求1根據(jù)表5-1實驗數(shù)據(jù)一，通過求各支路電流和各電阻元件兩端電壓，驗證線性電路的疊加性與齊次性；2各電阻元件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)計算、說明；3根據(jù)表5-1實驗數(shù)據(jù)，當US1US212V時，用疊加原理計算各支路電流和各電阻元件兩端電壓；4根據(jù)表5-2實驗數(shù)據(jù)，說明疊加性與齊次性是否適用該實驗電路；實驗六 電壓源、電流源及其電源等效變換的研究一實驗目的1掌握建立電源模型的方法；2掌握電源外特性的測試方法；3加深對電壓源和電流源特性的理解；4研究電源模型等效變換的條件。二原理說明1電壓源和電流源電壓源具有端電壓保持恒

29、定不變，而輸出電流的大小由負載決定的特性。其外特性，即端電壓U與輸出電流I的關系U f (I) 是一條平行于軸的直線。實驗中使用的恒壓源在規(guī)定的電流范圍內，具有很小的內阻，可以將它視為一個電壓源。電流源具有輸出電流保持恒定不變，而端電壓的大小由負載決定的特性。其外特性，即輸出電流I與端電壓U的關系I f (U) 是一條平行于U軸的直線。實驗中使用的恒流源在規(guī)定的電流范圍內，具有極大的內阻，可以將它視為一個電流源。2實際電壓源和實際電流源實際上任何電源內部都存在電阻，通常稱為內阻。因而，實際電壓源可以用一個內阻RS和電壓源US串聯(lián)表示，其端電壓U隨輸出電流I增大而降低。在實驗中，可以用一個小阻值

30、的電阻與恒壓源相串聯(lián)來模擬一個實際電壓源。實際電流源是用一個內阻RS和電流源IS并聯(lián)表示，其輸出電流I隨端電壓U增大而減小。在實驗中，可以用一個大阻值的電阻與恒流源相并聯(lián)來模擬一個實際電流源。3實際電壓源和實際電流源的等效互換一個實際的電源，就其外部特性而言，既可以看成是一個電壓源，又可以看成是一個電流源。若視為電壓源，則可用一個電壓源Us與一個電阻RS相串聯(lián)表示；若視為電流源，則可用一個電流源IS與一個電阻RS相并聯(lián)來表示。若它們向同樣大小的負載供出同樣大小的電流和端電壓，則稱這兩個電源是等效的，即具有相同的外特性。實際電壓源與實際電流源等效變換的條件為：（1）取實際電壓源與實際電流源的內阻

31、均為RS；（2）已知實際電壓源的參數(shù)為Us和RS，則實際電流源的參數(shù)為和RS，若已知實際電流源的參數(shù)為Is和RS，則實際電壓源的參數(shù)為和RS。三實驗設備1直流數(shù)字電壓表、直流數(shù)字電流表2恒壓源（030V可調。）3恒源流（0200mA可調）4實驗箱（含固定電阻、電位器）SU1R2RVmA圖 6-1四實驗內容1測定電壓源（恒壓源）與實際電壓源的外特性實驗電路如圖6-1所示，圖中的電源US用恒壓源030V可調電壓輸出端，并將輸出電壓調到6V，R1取200的固定電阻，R2取470的電位器。調節(jié)電位器R2，令其阻值由大至小變化，將電流表、電壓表的讀數(shù)記入表61中。表6-1 電壓源（恒壓源）外特性數(shù)據(jù)I

32、(mA)U (V)U1R2RVmA圖 6-2SR在圖61電路中，將電壓源改成實際電壓源，如圖6-2所示，圖中內阻RS取51的固定電阻，調節(jié)電位器R2，令其阻值由大至小變化，將電流表、電壓表的讀數(shù)記入表6-2中。表6-2 實際電壓源外特性數(shù)據(jù)I (mA)U (V)2測定電流源（恒流源）與實際電流源的外特性mA2RSISRV圖 6-3按圖6-3接線，圖中IS為恒流源，調節(jié)其輸出為5mA（用毫安表測量），R2取470的電位器，在RS分別為1k和兩種情況下，調節(jié)電位器R2，令其阻值由大至小變化，將電流表、電壓表的讀數(shù)記入自擬的數(shù)據(jù)表格中。3研究電源等效變換的條件按圖6-4電路接線，其中(a)、(b)圖

33、中的內阻RS均為51，負載電阻R均為200。在圖6-4 (a)電路中，US用恒壓源030V可調電壓輸出端，并將輸出電壓調到6V，記錄電流表、電壓表的讀數(shù)。然后調節(jié)圖6-4 (b)電路中恒流源IS，令兩表的讀數(shù)與圖6-4 (a)的數(shù)值相等，記錄IS之值，驗證等效變換條件的正確性。五實驗注意事項 1在測電壓源外特性時，不要忘記測空載（I0）時的電壓值；測電流源外特性時，不要忘記測短路（U0）時的電流值，注意恒流源負載電壓不可超過20伏，負載更不可開路；2換接線路時，必須關閉電源開關；3直流儀表的接入應注意極性與量程。SURVmASRRVmASRSI圖 64(a)(b)六預習與思考題 1電壓源的輸出

34、端為什么不允許短路？電流源的輸出端為什么不允許開路？2說明電壓源和電流源的特性，其輸出是否在任何負載下能保持恒值？3實際電壓源與實際電流源的外特性為什么呈下降變化趨勢，下降的快慢受哪個參數(shù)影響？4實際電壓源與實際電流源等效變換的條件是什么？所謂等效是對誰而言？電壓源與電流源能否等效變換？七實驗報告要求1根據(jù)實驗數(shù)據(jù)繪出電源的四條外特性，并總結、歸納兩類電源的特性；2從實驗結果，驗證電源等效變換的條件；3回答思考題。實驗七 戴維南定理的驗證一實驗目的1驗證戴維南定理、諾頓定理的正確性，加深對該定理的理解；2掌握測量有源二端網(wǎng)絡等效參數(shù)的一般方法。二實驗原理1戴維南定理和諾頓定理戴維南定理指出：任

35、何一個有源二端網(wǎng)絡如圖7-1（a），總可以用一個電壓源US和一個電阻RS串聯(lián)組成的實際電壓源來代替如圖7-1（b），其中：電壓源US等于這個有源二端網(wǎng)絡的開路電壓UOC, 內阻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。 諾頓定理指出：任何一個有源二端網(wǎng)絡如圖7-1（a），總可以用一個電流源IS和一個電阻RS并聯(lián)組成的實際電流源來代替如圖7-1（c），其中：電流源IS等于這個有源二端網(wǎng)絡的短路電流ISC, 內阻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、RS和IS、Ro稱為有源二端網(wǎng)絡的等效參數(shù)。LRLRRRRRRR有源

36、網(wǎng)絡°°1212U圖7-1 SUSRLR°°12（SISRLR°°12mAmAmA(c)3412U12U33442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路，測其短路電流IS，且內阻為：。若有源二端網(wǎng)絡的內阻值很低時，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OCUSCIUUDIDONINU圖 7-2外特性曲線，如圖7-2所示。開路電壓為UOC，根據(jù)外特性曲線求出斜率tg，則內阻為：。另一種方法是測

37、量有源二端網(wǎng)絡的開路電壓UOC，以及額定電流IN和對應的輸出端額定電壓UN，如圖61所示，則內阻為：。(3)半電壓法如圖73所示，當負載電壓為被測網(wǎng)絡開路電壓UOC一半時，負載電阻RL的大?。ㄓ呻娮柘涞淖x數(shù)確定）即為被測有源二端網(wǎng)絡的等效內阻RS數(shù)值。SUSRVU+-圖 7-4恒壓源有源網(wǎng)絡SUOCUSRLRV2OCU+-圖 7-3有源網(wǎng)絡 (4)零示法在測量具有高內阻有源二端網(wǎng)絡的開路電壓時，用電壓表進行直接測量會造成較大的誤差，為了消除電壓表內阻的影響，往往采用零示測量法，如圖74所示。零示法測量原理是用一低內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

38、相等時，電壓表的讀數(shù)將為“0”，然后將電路斷開，測量此時恒壓源的輸出電壓U，即為被測有源二端網(wǎng)絡的開路電壓。三實驗設備1直流數(shù)字電壓表、直流數(shù)字電流表2恒壓源（030V可調。）3恒源流（0200mA可調）4實驗箱四實驗內容被測有源二端網(wǎng)絡如圖7-5所示.圖7-51 按圖7-5線路接入恒壓源US12V和恒流源IS10mA及可變電阻RL。測開路電壓UOC：在圖7-5電路中，斷開負載RL，用電壓表測量開路電壓UOC，將數(shù)據(jù)記入表7-1中。測短路電流IS：在圖75電路中，將負載RL短路，用電流表測量短路電流IS，將數(shù)據(jù)記入7-1中。表7-1Uoc(V)Isc(mA)Ro=Uoc/Isc（）2負載實驗測

39、量有源二端網(wǎng)絡的外特性：在圖7-5電路中，改變負載電阻RL的阻值，逐點測量對應的電壓、電流，將數(shù)據(jù)記入表7-2中。并計算有源二端網(wǎng)絡的等效參數(shù)US和RS表7-2RL(W)501002003004005006008001000U(V)I(mA)3驗證戴維南定理測量有源二端網(wǎng)絡等效電壓源的外特性：圖7-1()電路是圖7-5的等效電壓源電路，圖中，電壓源US用恒壓源的可調穩(wěn)壓輸出端，調整到表7-1中的UOC數(shù)值，內阻Ro按表7-1中計算出來的Ro（取整）選取固定電阻。然后，用電阻箱改變負載電阻RL 的阻值，逐點測量對應的電壓、電流，將數(shù)據(jù)記入表7-3中。表7-3有源二端網(wǎng)絡等效電壓源的外特性數(shù)據(jù)RL

40、(W)501002003004005006008001000U(V)I(mA)測量有源二端網(wǎng)絡等效電流源的外特性：圖7-1(c)電路是圖7-5的等效電流源電路，圖中，電流源IS用恒流源，并調整到表7-1中的ISC數(shù)值，內阻Ro按表7-1中計算出來的Ro（取整）選取固定電阻。然后，用電阻箱改變負載電阻RL 的阻值，逐點測量對應的電壓、電流，將數(shù)據(jù)記入表7-4中。表7-4有源二端網(wǎng)絡等效電流源的外特性數(shù)據(jù)RL(W)501002003004005006008001000UAB(V)I(mA)4測定有源二端網(wǎng)絡等效電阻(又稱入端電阻)的其它方法：將被測有源網(wǎng)絡內的所有獨立源置零(將電流源I去掉，也去掉

41、電壓源，并在原電壓源所接的兩點用一根短路導線相連)，然后用伏安法或者直接用萬用表的歐姆檔去測定負載R開路后A.,B兩點間的電阻，此即為被測網(wǎng)絡的等效內阻Req或稱網(wǎng)絡的入端電阻Ri。Req= (W)5用半電壓法和零示法測量被測網(wǎng)絡的等效內阻Ro及其開路電壓Uoc.半電壓法：在圖7-5電路中，首先斷開負載電阻RL，測量有源二端網(wǎng)絡的開路電壓UOC，然后接入負載電阻RL，調節(jié)RL直到兩端電壓等于為止，此時負載電阻RL的大小即為等效電源的內阻Ro的數(shù)值。記錄UOC和RS數(shù)值。零示法測開路電壓UOC：實驗電路如圖7-所示，恒壓源用030V可調輸出端，調整輸出電壓U，觀察電壓表數(shù)值，當其等于零時輸出電壓

42、U的數(shù)值即為有源二端網(wǎng)絡的開路電壓UOC，并記錄UOC數(shù)值。五實驗注意事項1測量時，注意電流表量程的更換2改接線路時，要關掉電源。3合理選擇電位器和電阻。六預習與思考題1如何測量有源二端網(wǎng)絡的開路電壓和短路電流，在什么情況下不能直接測量開路電壓和短路電流？ 2說明測量有源二端網(wǎng)絡開路電壓及等效內阻的幾種方法，并比較其優(yōu)缺點。七實驗報告要求1回答思考題；2根據(jù)表7-1的數(shù)據(jù)，計算有源二端網(wǎng)絡的等效參數(shù)US和Ro；3根據(jù)半電壓法和零示法測量的數(shù)據(jù)，計算有源二端網(wǎng)絡的等效參數(shù)US和Ro；4實驗中用各種方法測得的UOC和Ro是否相等？試分析其原因；5根據(jù)表7-2、表7-3和表7-4的數(shù)據(jù)，繪出有源二端

43、網(wǎng)絡和有源二端網(wǎng)絡等效電路的外特性曲線, 驗證戴維南定理和諾頓定理的正確性；6說明戴維南定理和諾頓定理的應用場合。實驗八 受控源研究一實驗目的1加深對受控源的理解；2熟悉由運算放大器組成受控源電路的分析方法，了解運算放大器的應用；3掌握受控源特性的測量方法。二實驗原理1受控源受控源向外電路提供的電壓或電流是受其它支路的電壓或電流控制，因而受控源是雙口元件：一個為控制端口，或稱輸入端口，輸入控制量（電壓或電流），另一個為受控端口或稱輸出端口，向外電路提供電壓或電流。受控端口的電壓或電流，受控制端口的電壓或電流的控制。根據(jù)控制變量與受控變量的不同組合，受控源可分為四類：（1）電壓控制電壓源（VCV

44、S），如圖8-1（a）所示，其特性為：°°°°+-1u+-12uum=(a)°°°°+-1u12ugi=(b)°°°°+-12iru=1i°°°°12iib=1i(c)(d)圖 8-1其中：稱為轉移電壓比（即電壓放大倍數(shù)）。（2）電壓控制電流源（VCCS），如圖8-1（b）所示，其特性為： 其中：稱為轉移電導。（3）電流控制電壓源（CCVS），如圖8-1（c）所示，其特性為：圖 8-2+¥+-Ou=u+u其中：稱為轉移電阻。（

45、4）電流控制電流源（CCCS），如圖8-1（d）所示，其特性為： 其中：稱為轉移電流比（即電流放大倍數(shù)）。2用運算放大器組成的受控源+¥+-°°°°.2u1u+-+1R2RR1iR2i圖 8-3運算放大器的電路符號如圖8-2所示，具有兩個輸入端：同相輸入端和反相輸入端，一個輸出端，放大倍數(shù)為A，則A（）。對于理想運算放大器，放大倍數(shù)A為，輸入電阻為，輸出電阻為0，由此可得出兩個特性：特性1：；特性2：。（1） 電壓控制電壓源（VCVS）電壓控制電壓源電路如圖8-3所示。由運算放大器的特性1可知：則 由運算放大器的特性2可知：代入、 得：+

46、65;+-°°+-+-1RR1iLR2i1u2u可見，運算放大器的輸出電壓u2受輸入電壓u1控制，其電路模型如圖8-1（a）所示，轉移電壓比：。（2） 電壓控制電流源（VCCS）電壓控制電流源電路如圖8-4所示。由運算放大器的特性1可知：則 +¥+-+°°°°.1u2u-+-RRi1i圖 8-5圖 8-4由運算放大器的特性2可知： 即i2只受輸入電壓u1控制，與負載RL無關（實際上要求RL為有限值）。其電路模型如圖81（b）所示。轉移電導為：（3）電流控制電壓源（CCVS）電流控制電壓源電路如圖8-5所示。由運算放大器的特性

47、1可知： u2=RX iR由運算放大器的特性2可知：代入上式，得： +¥+-+°°°.2u+-1i.2i1R2RR1i1u+-LR圖 8-6即輸出電壓u2受輸入電流i1的控制。其電路模型如圖81（c）所示。轉移電阻為： （4）電流控制電流源（CCCS）電流控制電流源電路如圖86所示。由運算放大器的特性1可知： 由運算放大器的特性2可知： 代入上式，即輸出電流i2只受輸入電流i1的控制。與負載RL無關。它的電路模型如圖81（d）所示。轉移電流比 三實驗設備1直流數(shù)字電壓表、直流數(shù)字電流表2恒壓源3恒流源（0200mA可調）4實驗箱四實驗內容1測試電壓控制電流源（VCCS）特性 實驗電路如圖81（b）所示，圖中，U1用恒壓源的可調電壓輸出端，i2 兩端接負載RL2（用電阻箱）。（1）測試VCCS的轉移特性I2=f（U1）調節(jié)恒壓源輸出電壓U1（以電壓表讀數(shù)為準），用電流表測量對應的輸出電流I2，將