電路分析基礎實驗報告

1、電路分析基礎課程實驗報告 院系專業(yè)：信系科學與技術 軟件工程年級班級：2011級軟件五班（1105）姓名：涂明哲學號：20112601524本課程實驗全部采用workbench 作為試驗仿真工具。實驗一 基爾霍夫定理與電阻串并聯(lián)實驗目的：學習使用workbench軟件，學習組建簡單直流電路并使用仿真測量儀表測量電壓、電流。1、基爾霍夫電流、電壓定理的驗證。解決方案：自己設計一個電路，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。實驗原理圖：與理論計算數(shù)據(jù)比較分析：i3 = i1 + i2;u1 + u2 + u7 + u6

2、 = 0;u4 + u3 +u7 + u5 = 0;u1 + u2 + u3 + u4 + u5 + u6 = 0;2、電阻串并聯(lián)分壓和分流關系驗證。解決方案：自己設計一個電路，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)分壓和分流關系，并與理論計算值相比較。實驗原理圖：與理論計算數(shù)據(jù)比較分析：200 + 100 =300;(100+200)/600 = 200;i1 = 15/(200+200+100) = 30mAi2 = i1*(600/900) = 10mAi3 = i1*(300/900) = 20mAu1 = u3*(200/300) = 4

3、vu2 = u3*(100/300) = 2v實驗心得：1. 使用大電阻可以減小誤差2. 工具不能熟練的使用 而且有亂碼。實驗二 疊加定理實驗目的：通過實驗加深對疊加定理的理解；學習使用受控源,進一步學習使用仿真測量儀表測量電壓、電流等變量。解決方案： 自己設計一個電路，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，并測量所有獨立源一起作用時的響應，驗證疊加定理。并與理論計算值比較。實驗原理圖: 電壓源單獨作用 電流源單獨作用 電壓源和電流源共同作用與理論計算數(shù)據(jù)比較分析：電壓源單獨作用時: i = 12/(1+3) = 3A u2 =

4、 i * R = 9V 電流源單獨作用時:i1 = 6*(1/4)= 1.5A u1 = i1*R = 1.5*3 = 6v 所以 u = u1 + u2 = 15V共同作用時：12v - u -2*i -1*i = 0;i1 = i + 6;u = i1*3; 解得 u = 13v實驗心得：1. 受控源的連接方式2. 疊加定理中，電壓源看做是短路，電流源看作是短路實驗三 等效電源定理實驗目的：通過實驗加深對戴維南、諾頓定理的理解；學習使用受控源。解決方案：自己設計一個有源二端網(wǎng)絡，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等效電路代替，并與理論計

5、算值相比較。實驗過程應包括四個電路：1） 自己設計的有源二端網(wǎng)絡電路，接負載RL，測量RL上的電流或電 壓；2） 有源二端網(wǎng)絡開路電壓測量電路；3） 有源二端網(wǎng)絡短路電流測量電路；4） 原有源二端網(wǎng)絡的戴維南（或諾頓）等效電路，接（1）中的負載 RL，測量RL上的電壓或電流。實驗報告中須有理論計算過程。實驗原理圖：有源二端網(wǎng)絡電路，接負載RL，測量RL上的電流或電壓有源二端網(wǎng)絡開路電壓測量電路有源二端網(wǎng)絡開路電壓測量電路戴維南等效電路測電壓電流與理論計算數(shù)據(jù)比較分析：1.計算戴維南等效電路端口電壓、短路電流，如圖一，用疊加定理：100V電壓源單獨作用時:節(jié)點A列KCL:i1+i2=i3 且i1

6、=(100-u1)/4, i2=(100-u1+u1)/8, i3=u1/4; 解得：u1 = 74V，Uoc = 100-（100-u1）+ 4*i2 = 125V 20V電壓源單獨作用時:節(jié)點A列KCL:i1+i2=i3 且i1=(20+u1)/4,i2=u1/4,i3=(u1-20-u1)/8,解得：u1 = -15V，Uoc = 200+u1+4*i3 = -5V.所以，開路電壓Uoc = 125+（-5）= 120V;短路電流：(u1-u)/4+(u/2)=0u=3*u1i = 2*(u-u1)/4 = u/3 = 40A;等效電阻：R = Uoc/i = 3.2.等效后負載上的電壓

7、電流：i = 120/(3+10) = 9.23A,u = Ri = 9.23*10 = 92.3V. 實驗心得：1. 負載選擇較小的時候，測電壓電壓表外接，可以減小誤差2. 計算輸入電阻時，要把所有獨立源置零實驗4 一階RC電路特性的EWB仿真一、實驗目的（1）學習使用示波器。（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。三、實驗內(nèi)容與步驟1、RC電路的充放電特性測試（1）在EWB的電路工作區(qū)按上圖圖連接?？砂醋约哼x擇的參數(shù)設置。（2）選擇

8、示波器的量程，按下啟動停止開關，通過空格鍵使電路中的開關分別接通充電和放電回路，觀察不同時間常數(shù)下RC電路的充放電規(guī)律。（3）改變C數(shù)值計算其時間常數(shù)。繪出虛擬示波器顯示的輸出波形圖，也可自行設計實驗。使用EWB時注意選擇適當?shù)姆抡鎯x表量程。每次要通過按下操作界面右上角的“啟動/停止開關”接通電源，或者暫停來觀察波形。使用示波器時要注意選擇合適的時間和幅值來觀察波形。四、總結與討論1、你設計的RC電路中電阻、電容的參數(shù)是多少？如果觀察RC充放電電路，你所選擇示波器的單位格時間和幅值各為多少？當R = 10k，C = 100uF，= RC = 1000 1/s單位格時間：0.50s 幅值：10.

9、當R = 5k，C = 50uF，= RC = 250 1/s單位格時間：0.50s 幅值：102、 對RC電路波形進行理論分析。 拿圖一為例，當= RC = 1000 1/s時，圖像為e的-t/次方，圖像應該為指數(shù)函數(shù)。實際和次在誤差允許范圍之內(nèi)可認為相符。實驗五 交流電路實驗目的：通過實驗加深對交流電路中幅值、有效值、相位的理解；學習使用交流信號源和仿真儀表測量交流電壓、電流，學習使用示波器。實驗（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系？ 實驗結果： 電壓關系 ：U = U1 + U2 + U3（2）改變RLC的數(shù)值，用電流

10、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系？實驗結果： 電流關系：（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。)實驗結果：設電壓初相位為0，由示波器得：U1 = 2.8cos6.28t ，則電流I = 0.0028cos6.28t 相位差為 0 （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。）

11、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)；實驗結果：T = 10-3s ，w = 2/T = 3.14*103 相位差 = i -u = 90（5）用示波器測量電感L的電壓、電流相位差。實驗結果：相位差 = u -i = 90實驗六 交流電路中KVL、KCL定律的驗證實驗目的：通過實驗加深對交流電路中相量計算的理解。實驗方案：（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。實驗結果：KVL的驗證：理論值：w = 2f = 2*3.

12、14*160 = 1004.8ZR = 20，ZL = jwL =j50.24 ，ZC = 1/jwC = -j24.88電壓源電壓設初相位為0，u = 100v，Z =ZR +ZL +ZC= 20+j25.36UR = U*(ZR/Z) = 38.38 - j48.40 VUL = U*(ZL/Z) = 122.16 + j96.42 VUC = U*(ZC/Z) = -60.55 - j47.79 V則：U = UR +UL + UC KCL的驗證：理論值：w = 2f = 2*3.14*160 = 1004.8ZR = 20，ZL = jwL =j50.24 ，ZC = 1/jwC = -j24.88電壓源電壓設初相位為0，u = 100v，Z =ZR +ZL +ZC= 20+j25.36IR =i*(ZL +ZC)/Z= 1.85 + j1.46IL = i*（ZR +Z