电路分析基础实验.doc

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1、. 实验一:基尔霍夫定理与电阻串并联1、 实验目的学习使用workbench软件,学习组建简单直流电路并使用仿真测量仪表测量电压、电流。2、 实验原理 1、基尔霍夫电流、电压定理的验证。解决方案:自己设计一个电路,要求至少包括两个回路和两个节点,测量节点的电流代数和与回路电压代数和,验证基尔霍夫电流和电压定理并与理论计算值相比较。2、电阻串并联分压和分流关系验证。解决方案:自己设计一个电路,要求包括三个以上的电阻,有串联电阻和并联电阻,测量电阻上的电压和电流,验证电阻串并联分压和分流关系,并与理论计算值相比较。三、实验数据分析精品.1、 基尔霍夫电流、电压定理的验证。测量值验证(1) 对于最左

2、边的外围网孔,取逆时针为参考方向得: 故满足KVL。(2) 对于最大的外围网孔,取逆时针为参考方向得: 故满足KVL。(3) 对于节点4,取流进节点的电流方向为正得: 故满足KCL(4) 对于节点7,取流进节点的电流方向为正得: 故满足KCL 理论计算值用同样的方式计算也可得:(1)(2)精品.(3)(4)理论计算值与实验测量值同样满足基尔霍夫定律。2、 电阻串并联分压和分流关系验证。与基尔霍夫定律的验证同一电路图在误差允许的范围内,计算值与实测值相等。4、 实验感想本次实验借助Multisim10.0软件完成,通过这次实验进一步熟悉和掌握了基尔霍夫定律,电阻的串并联知识。同时也掌握了一种新的

3、软件。由于对新软件的不熟悉也犯了许多错误,需要多加了解。精品. 实验二 叠加定理一、实验目的通过实验加深对叠加定理的理解;学习使用受控源;进一步学习使用仿真测量仪表测量电压、电流等变量。二、实验原理 解决方案:自己设计一个电路,要求包括至少两个以上的独立源(一个电压源和一个电流源)和一个受控源,分别测量每个独立源单独作用时的响应,并测量所有独立源一起作用时的响应,验证叠加定理。并与理论计算值比较。3、 实验数据分析1、电流源单独作用,电路如下图所示:精品.由(1)、(2)、(3)、(4)式可解得:2、电压源单独作用,电路如下图所示:由(1)、(2)、(3)、(4)式可解得:3、 电压源与电流源

4、同时作用,电路如下图所示:实测值:根据叠加定理应有:0.444A-0.267A=0.177A,在误差允许范围内0.177A0.178A精品.理论计算值:根据叠加定理应有:,在误差允许范围内理论计算值与实测值相等。四、实验结论通过这次实验更加熟悉了Multisim10.0软件,熟练掌握了基尔霍夫定律和叠加定理,基本掌握了受控源的使用方法。由于对受控源的不熟悉导致实验过程中频繁出错,以后需要多次使用受控源加深理解。精品. 实验三 等效电源定理 一、实验目的通过实验加深对戴维南、诺顿定理的理解;学习使用受控源。二、实验原理 自己设计一个有源二端网络,要求至少含有一个独立源和一个受控源,通过仪表测量其

5、开路电压和短路电流,将其用戴维南或诺顿等效电路代替,并与理论计算值相比较。实验过程应包括四个电路:1)自己设计的有源二端网络电路,接负载RL,测量RL上的电流或电压;2)有源二端网络开路电压测量电路;3)有源二端网络短路电流测量电路;4)原有源二端网络的戴维南(或诺顿)等效电路,接(1)中的负载RL,测量RL上的电压或电流。三、实验数据分析1、有源二端网络电路,接负载RL,测量RL上的电流电压精品.2、有源二端网络开路电压测量电路断开电阻,另原两端的电压为,则:联立(1)、(2)、(3)式解得对照上图可知,理论计算值与实测值相等。3、有源二端网络短路电流测量电路精品.联立(1)、(2)、(3)

6、式解得1.25A对照上图可知,理论计算值与实测值相等。4、 原有源二端网络的戴维南等效电路戴维南等效电阻由欧姆定律得:精品.结论:由图一和图四可知,在误差允许的范围内原电路与戴维南等效电路上的电压和电流相等。4、 实验结论通过这次实验是我掌握了如何利用Multisim10软件测量和验证戴维南等效电路,同时也加深了我对等效电源原理的了解。 实验四 一阶RC电路特性的EWB仿真1、 实验目的(1)学习使用示波器。(2)通过模拟仪器测试RC电路的充放电特性, 观察电容器充放电过程中电压与电流的变化规律。二、实验原理RC电路充放电如实验图所示。实验图RC电路充放电电容具有充放电功能,充放电时间与电路时

7、间常数有关。3、 实验数据分析精品.1、由上图读得:放电时间、充电时间2、由上图读得:放电时间、充电时间3、精品.由上图读得:放电时间、充电时间 由以上三组数据可以得出,同一RC电路电容的充放电时间大致相等,大约为5左右。4、 实验感想通过这次实验第一次接触并学习使用了示波器的模拟方法,了解了电容的充放电时间与的关系。由于对示波器的不熟悉,在实验过程中也走了不少弯路。坚持就是胜利! 精品. 实验五 交流电路 一、实验目的通过实验加深对交流电路中幅值、有效值、相位的理解;学习使用交流信号源和仿真仪表测量交流电压、电流,学习使用示波器。二、实验原理 (1)电路如下图所示,改变RLC的数值,用电压表

8、测量各元件上的电压,电源电压和各元件上电压值满足什么关系? (2)改变RLC的数值,用电流表测量各元件上的电流,电源电流和各元件上电流值满足什么关系?精品.(3)用示波器测量电阻R的电压、电流相位差。 (提示:此图示波器A通道测量的是电源两端电压,B通道测量的是10ohm两端电压,B通道测量值除以10即为回路电流。而两个电阻数值相差较大,A通道可近似看成测量R两端的电压。)(4)用示波器测量电容C的电压、电流相位差。(提示:电容阻抗Zc与电阻阻抗ZR相差较大,因此A通道测量值可近似等于电容两端电压;B通道测量值是电容电流的10倍。)精品.提示:用示波器测两通道波形:示波器读数如图所示,则两波形

9、相位差近似为(因f=1000hz,则T=10-3s);(5)用示波器测量电感L的电压、电流相位差。三、实验数据分析1.改变RCL验证电源电压与各元件上电压的关系精品.(注:查看数据请放大)以电源电压相位角为参考 (已知电阻电压与电流无相位差,电感电压超前电流90度,电容电压滞后电流90度)结论:以上四个电路用同样的方法均可得出KVL在交流电路中依然成立,用相量形式计算出的电压源电压的有效值近似相等于理论值。2.改变RCL验证电源电流与各元件上电压流的关系精品.(注:查看数据请放大)以电流源两端电压相位角为参考 (已知电阻电压与电流无相位差,电感电压超前电流90度,电容电压滞后电流90度)结论:

10、以上四个电路用同样的方法均可计算出KCL在交流电路中依然成立,用相量形式计算出的电压源电流的有效值近似相等于理论值3.求电阻两端的电压与电流的相位差。精品.(注:查看数据请放大)由上图可以看出:电阻的电压与电流相位差(纯电阻电路中不存在感抗和容抗,故电压与电流不存在相位差)4.求电容两端的电压与电流的相位差。(注:查看数据请放大)由上图可以看出:精品.(由于电容的电压滞后电流,故电容的电压与电流存在相位差,近似为90度)5.求电感两端的电压与电流的相位差。由上图可以看出:(由于电感的电流滞后电压,故电感的电压与电流存在相位差,约为90度)4、 实验感想 本次实验我了解了交流电路中电压(电流)幅

11、值、有效值的关系,以及相位差的概念。学会了使用交流电表、用示波器测元件的电流电压以及相位差。经过前几次实验我已经基本熟练掌握了Electronics Workbench的使用方法,同时也学会了用示波器测电流的小技巧。精品. 实验六 交流电路中KVL、KCL定律的验证 一、实验目的通过实验加深对交流电路中相量计算的理解。二、实验原理 (1)下图电路,用示波器测量各电压的幅值和相位,理论计算验证KVL。(2) 下图电路,用示波器测量各电流的幅值和与相位,理论计算验证KCL。精品.三、实验数据分析1.计算并验证交流电路的KVL(以交流电压源为参考方向)(1)示波器测电容两端的电压,。故,(2)示波器

12、测电感两端的电压精品.,。故,(3),。故,由以上三组数据可得:可以看出所以,在误差允许的范围内KVL在交流电路中依然成立。精品.2、计算并验证交流电路的KCL(以交流电流源两端电压为参考方向)(1)示波器测电阻电流设参考电流的幅值相量为,。故,(2)示波器测电感电流精品.,。故,(3)示波器测电容电流,。故,精品.由以上三组数据可得:=所以,在误差允许的范围内KVL在交流电路中依然成立4、 实验感想 通过这次实验进一步加深了我对交流电路中向量的计算知识的认识,熟悉了基尔霍夫定律。并且完全学会了如何使用示波器测电压电流。同时对Electronics Workbench软件也相当的熟悉了。如有侵权请联系告知删除,感谢你们的配合!精品

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