電路原理1(電氣專業(yè)適用)(2)(1)

1、電路原理實(shí)驗(yàn)講義電氣專業(yè)適用實(shí)驗(yàn)地點(diǎn)：6#A區(qū)504 實(shí)驗(yàn)要求：1、在每次實(shí)驗(yàn)之前完成當(dāng)次書面預(yù)習(xí)報(bào)告，否則取消該次實(shí)驗(yàn)資格；2、實(shí)驗(yàn)表格請畫在報(bào)告上，粘貼表格者實(shí)驗(yàn)成績扣分；3、實(shí)驗(yàn)時(shí)間安排之后，請按時(shí)到實(shí)驗(yàn)室做實(shí)驗(yàn)。一般情況不安排補(bǔ)做實(shí)驗(yàn)，缺做實(shí)驗(yàn)者，該次實(shí)驗(yàn)成績?yōu)榱惴?。特殊情況者，請自己和其他實(shí)驗(yàn)小班的同學(xué)對調(diào)實(shí)驗(yàn)時(shí)間，并在實(shí)驗(yàn)之前與老師說明。電工學(xué)實(shí)驗(yàn)守則凡參加實(shí)驗(yàn)的同學(xué)必須遵守以下守則：1、 每次實(shí)驗(yàn)前必須認(rèn)真閱讀實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書上關(guān)于本次實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容，明確實(shí)驗(yàn)的目的要求，熟悉實(shí)驗(yàn)步驟。2、 實(shí)驗(yàn)課不許遲到早退，缺課者一般不再補(bǔ)做；進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室后應(yīng)保持安靜,嚴(yán)禁打鬧、吸煙和高聲喧嘩。3、 與本

2、次實(shí)驗(yàn)無關(guān)的儀器設(shè)備，非經(jīng)許可不得亂動(dòng)。4、 愛護(hù)國家財(cái)產(chǎn)，在教師指導(dǎo)下正確使用儀器設(shè)備，未經(jīng)同意不得擅自拆卸。在使用過程中，如發(fā)現(xiàn)故障應(yīng)及時(shí)報(bào)告，無故損壞儀器、設(shè)備者按實(shí)驗(yàn)室有關(guān)規(guī)定處理和賠償。5、 實(shí)驗(yàn)時(shí)要認(rèn)真仔細(xì)，做好各項(xiàng)圖表及數(shù)據(jù)記錄，按照教師要求完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告。并在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)交指導(dǎo)老師。6、 實(shí)驗(yàn)完畢后應(yīng)將實(shí)驗(yàn)樣品、儀器和工具放回原位，打掃實(shí)驗(yàn)衛(wèi)生，經(jīng)教師同意后方可離開實(shí)驗(yàn)室。2在每次實(shí)驗(yàn)之前完成當(dāng)次預(yù)習(xí)報(bào)告，否則取消該次實(shí)驗(yàn)資格。實(shí)驗(yàn)一 電路基本元件伏安特性的測試一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.學(xué)會識別常用電路元件的方法； 2.掌握線性電阻、非線性電阻元件伏安特性的逐點(diǎn)測試法；3.進(jìn)一步學(xué)習(xí)實(shí)驗(yàn)裝

3、置上直流電工儀表和設(shè)備的使用方法。二、實(shí)驗(yàn)原理在電路中，電路元件的特性一般用該元件上的電壓U與通過元件的電流I之間的函數(shù)關(guān)系U=f(I)來表示，這種函數(shù)關(guān)系稱為該元件的伏安特性，有時(shí)也稱為外部特性。對于電源的外特性則是指它的輸出端電壓和輸出電流之間的關(guān)系。通常這些伏安特性用U和I分別作為縱坐標(biāo)和橫坐標(biāo)繪成曲線，這種曲線叫做伏安特性曲線或外特性曲線。本實(shí)驗(yàn)所用元件為線性電阻、一般半導(dǎo)體二極管整流元件及穩(wěn)壓二極管等常見的電路元件。線性電阻的伏安特性曲線是一條通過原點(diǎn)的直線，該直線的斜率等于該電阻的阻值。一般半導(dǎo)體二極管是一個(gè)非線性電阻元件。正向壓降很小（一般鍺管約為0.20.3V，硅管約為0.50

4、.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幾到幾十伏時(shí)，其反向電流增加很小，可粗略視為零。可見，二極管具有單向?qū)щ娦?。但如果反向電壓加得過高，超過二極管的極限值，則會導(dǎo)致管子擊穿損壞。穩(wěn)壓二極管是非線性元件，其正向伏安特性類似于普通二極管，但其反向伏安特性則比較特別，在反向電壓開始增加時(shí)，其反向電流幾乎為零，但當(dāng)電壓增加到某一數(shù)值時(shí)（一般稱為穩(wěn)定電壓），其電流突然增加，以后它的端電壓維持恒定不再隨外電壓升高而增加。利用它這種特性，穩(wěn)壓二極管在電子設(shè)備中有著廣泛的應(yīng)用。三、實(shí)驗(yàn)組件多功能實(shí)驗(yàn)網(wǎng)絡(luò)；直流電壓表；直流電流表；可調(diào)直流電壓源。四、實(shí)驗(yàn)步驟1、測量線性電阻的

5、伏安特性：按照圖1所示電路圖連接電路，經(jīng)教師檢查后方可進(jìn)行測量。測量I、U，將測量值填入表1中，并在實(shí)驗(yàn)室發(fā)的坐標(biāo)紙上繪制其伏安特性曲線；2、測量一般硅二極管的伏安特性：按照圖2所示電路圖連接電路，經(jīng)教師檢查后方可進(jìn)行測量。按參考值調(diào)節(jié)E，測量I、U，將測量值填入表2中，并在實(shí)驗(yàn)室發(fā)的坐標(biāo)紙上繪制其伏安特性曲線；3、測量穩(wěn)壓二極管的伏安特性：按照圖3所示電路圖連接電路，經(jīng)教師檢查后方可進(jìn)行測量。將E值分別在正、反向調(diào)節(jié)，測量I、U，將測量值填入表3-1和3-2中，并在實(shí)驗(yàn)室發(fā)的坐標(biāo)紙上繪制其伏安特性曲線。五、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及計(jì)算分析表1. 線性電阻的伏安特性實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄表U (V) 0125810I

6、 (mA)表2. 一般硅二極管的伏安特性正向特性實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄表U (V) 00.40.50.520.550.570.58I (mA)U (V) 0.600.610.620.630.640.650.66I (mA)表3-1.穩(wěn)壓二極管的伏安特性-正向特性實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄表U (V) 00690.700.720.730.740.75I (mA)表3-2 穩(wěn)壓二極管的伏安特性-反向特性實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄表E(V)0-5.4-5.5-6-8-10-12-14-16-20U (V) I (mA)六預(yù)習(xí)與思考題1線性電阻與非線性電阻的概念是什么？電阻器與二極管的伏安特性有何區(qū)別？3穩(wěn)壓二極管與普通二極管有何區(qū)別，其

7、用途如何? 七實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求1回答思考題；2根據(jù)各實(shí)驗(yàn)結(jié)果數(shù)據(jù)，分別在坐標(biāo)紙上繪制出光滑的伏安特性曲線。（一個(gè)元件的特性均要求畫在同一張圖中）；3根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，總結(jié)、歸納被測各元件的特性；4必要的誤差分析和總結(jié)。實(shí)驗(yàn)二 基爾霍夫定律的驗(yàn)證一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.驗(yàn)證基爾霍夫定律（包括基爾霍夫電流定律和基爾霍夫電壓定律）； 2.通過實(shí)驗(yàn)加深對電路中電壓、電流參考方向的理解；3.學(xué)習(xí)測量電壓、電流的方法。二、實(shí)驗(yàn)原理基爾霍夫定律是電路分析的基本定律。測量某電路的各支路電流及多個(gè)元件兩端的電壓，應(yīng)能分別滿足基爾霍夫電流定律和基爾霍夫電壓定律。基爾霍夫電流定律（簡稱KCL定律）：在任一時(shí)刻，流入到電路任一節(jié)點(diǎn)的

8、電流總和等于從該節(jié)點(diǎn)流出的電流總和。換句話說，就是在任一時(shí)刻，流入到電路任一節(jié)點(diǎn)的電流的代數(shù)和為零。這一定律的實(shí)質(zhì)上是電流連續(xù)性的表現(xiàn)。運(yùn)用這一定律必須注意電流的方向，如果不知道電流的真實(shí)方向時(shí)，可以先假設(shè)每一電流的正方向（也稱參考方向），根據(jù)參考方向就可以寫出基爾霍夫的電流定律表達(dá)式。一般形式就是。基爾霍夫電壓定律（簡稱KVL定律）：在任一時(shí)刻，沿閉合回路電壓降的代數(shù)和總等于零。把這一定律寫出成一般形式即為。在實(shí)驗(yàn)前，必須設(shè)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(yīng)與電流方向一致。三、實(shí)驗(yàn)組件多功能實(shí)驗(yàn)網(wǎng)絡(luò)；直流電壓表；直流電流表；可調(diào)直流穩(wěn)壓源。四、實(shí)驗(yàn)步驟1、按電路圖連接好

9、電路后，請教師檢查電路；2、測量AF、AB、AD、DC、DE電流，驗(yàn)證、；3、測量UAF、UFE、UED、UDA、UAB、UBC、UCD、UDA，驗(yàn)證、；4、以V2代替R4，重新測試。五、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及計(jì)算分析表1. 電流定律驗(yàn)證（E1=22V，E2=15V）序列IAFIABIADIDCIDE測量值（mA）計(jì)算值（mA）計(jì)算值（mA）表2. 電壓定律驗(yàn)證（E1=22V，E2=15V）序列UAFUFEUEDUDAUABUBCUCD測量值（V）計(jì)算值（V）計(jì)算值（V）表3. V2代替R4測量電流（E1=10V，E2=15V）序列IAFIABIADIDCIDE測量值（mA）計(jì)算值（mA）計(jì)算值（mA）表

10、4. V2代替R4測量電壓（E1=10V，E2=15V）序列UAFUFEUEDUDAUABUBCUCD測量值（V）計(jì)算值（V）計(jì)算值（V）六預(yù)習(xí)與思考題1在電路圖中，A、D兩節(jié)點(diǎn)的電流方程是否相同？為什么？2在電路圖中可以列幾個(gè)電壓方程？它們與繞行方向有無關(guān)系？七實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求1實(shí)驗(yàn)之前回答思考題；2列出求解電壓UEA和UCA的電壓方程，并根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)求出它們的數(shù)值；3寫出實(shí)驗(yàn)中檢查、分析電路故障的方法，總結(jié)查找故障的體會。實(shí)驗(yàn)三 電壓源、電流源的測試及等效變換一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?掌握理想電壓源及理想電流源的外特性；2驗(yàn)證并掌握電流源和電壓源進(jìn)行等效變換的條件。二、儀表及設(shè)備穩(wěn)壓源、穩(wěn)流源 直流電流表

11、 直流電壓表 精密可調(diào)電阻 電路原理實(shí)驗(yàn)箱 三、實(shí)驗(yàn)原理及說明1理想電流源電流源是電壓源以外的另一種形式的電源，它可以產(chǎn)生一個(gè)電流提供給外電路。理想電流源可以向外電路提供一個(gè)恒值電流，而無論外電路電阻的大小如何。理想電流源具有兩個(gè)基本特性：第一， 理想電流源發(fā)出的電流是恒值，或是一定的時(shí)間函數(shù)，與其負(fù)載大小無關(guān)；第二，理想電流源的端電壓并不能由它本身決定，而是由其連接的外電路確定的。2.實(shí)際電源的等效變換一個(gè)實(shí)際電源，就其外部特性而言，可以看成是電壓源，也可以看成是電流源。一個(gè)理想電壓源和一個(gè)電阻串聯(lián)等同一個(gè)理想電流源和一個(gè)電導(dǎo)并聯(lián)組合，其外部特性在，或的條件下是完全一致的，其關(guān)系如圖1。四、

12、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1理想電流源外特性測試當(dāng)負(fù)載電阻在一定的范圍內(nèi)變化時(shí)（注意必須使電流源兩端的電壓不超出額定值），電流基本不變，可將其視為理想電流源。a.將一電阻箱R（精密可調(diào)電阻上的電阻）接至穩(wěn)流源的輸出端上，串聯(lián)接入直流電流表，并聯(lián)接入直流電壓表，即接成圖2的實(shí)驗(yàn)電路；b.實(shí)驗(yàn)時(shí)首先將精密可調(diào)電阻上的電阻R=0（精密可調(diào)電阻上的電阻），調(diào)節(jié)穩(wěn)流源，使其輸出電流I=20mA,測出此時(shí)電流源的端電壓U和輸出電流I記入表1中；c.改變R，每改變R的值記下U和I，但應(yīng)使,此時(shí)數(shù)據(jù)記入表1中，即可得到理想電流源的外特性。2理想電壓源外特性測試當(dāng)外接負(fù)載電阻在一定范圍內(nèi)變化時(shí)，電源輸出電壓基本不變，可將其視為理

13、想電壓源。a.按圖3接線；b.調(diào)節(jié)穩(wěn)壓源輸出電壓為10V，測量此時(shí)電壓源端電壓U和輸出電流I，記入表2；c.慢慢改變電阻箱電阻，每改變一R值記下U和I，將數(shù)據(jù)記入表2中，即可得到理想電壓源的外特性。3驗(yàn)證實(shí)際電壓源與電流源等效變換的條件a. 將步驟1中已測得的理想電流源的其輸出端并聯(lián)一電阻r0（即g0=1/r0）例如1K，從而構(gòu)成一實(shí)際電流源，將此電流源接至負(fù)載電阻箱R，并在電路中串聯(lián)接入電流表，并聯(lián)接入電壓表，即構(gòu)成如圖4所示的實(shí)驗(yàn)電路；b.改變電阻箱R的阻值，每改變R的值記下U和I，記入表3中，即可測得實(shí)際電流源的外特性；c.根據(jù)等效轉(zhuǎn)換的條件，將電壓源的輸出電壓調(diào)至Es=Isr0，串聯(lián)接

14、入一個(gè)電阻，構(gòu)成如圖5的實(shí)際電壓源，再將該電壓源接至負(fù)載電阻箱R，并在電路中串聯(lián)接入電流表，并聯(lián)接入電壓表，即構(gòu)成如圖5所示的實(shí)驗(yàn)電路；d.改變電阻箱R的阻值，每改變R的值記下U和I，記入表4中，即可測得實(shí)際電壓源的外特性。4*根據(jù)測試數(shù)據(jù)，在坐標(biāo)紙上按照比例繪制伏安特性曲線。表1 理想電流源外特性電阻R()020501002005001000電流I（mA）電壓U(V)表2 理想電壓源外特性電阻R() 020501002005001000電流I（mA）電壓U(V)表3 實(shí)際電流源外特性電流源Is1= g0=電阻R()020501002003004005001000電流I（mA）電壓U(V)表4

15、 實(shí)際電壓源外特性電壓源Es= r0=電阻R()020501002003004005001000電流I（mA）電壓U(V) 實(shí)驗(yàn)四 疊加原理的驗(yàn)證一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.驗(yàn)證線性電路疊加原理的正確性，加深對其使用范圍的理解；2.通過實(shí)驗(yàn)加深對線性電路的疊加性和齊次性的認(rèn)識和理解。二、實(shí)驗(yàn)原理疊加定理指出：在有幾個(gè)獨(dú)立源共同作用下的線性電路中，通過每一個(gè)元件的電流或其兩端的電壓，可以看成是由每一個(gè)獨(dú)立源單獨(dú)作用時(shí)在該元件上所產(chǎn)生的電流或電壓的代數(shù)和。如果網(wǎng)絡(luò)是非線性的，疊加原理將不適用。（電源置零處理：電壓源去除并短路；電流源去除并開路）三、實(shí)驗(yàn)組件多功能實(shí)驗(yàn)網(wǎng)絡(luò)；直流電壓表；直流電流表；可調(diào)直流穩(wěn)壓源；可調(diào)直流電流源；可調(diào)電阻。四、實(shí)驗(yàn)步驟1、驗(yàn)證線性電路的疊加原理，數(shù)據(jù)記錄在表1：按電路圖連接好電路后，請教師檢查電路；開路Is，合上E后測各支路的電壓、電流；（E=10V單獨(dú)作用）短接E，測量Is單獨(dú)作用時(shí)，各支路的電壓、電流；（IS=20mA單獨(dú)作用）測量E、Is同時(shí)作用時(shí)各支路電壓、電流；根據(jù)記錄的數(shù)據(jù)，驗(yàn)證電流、電壓疊加原理。2、驗(yàn)證非線性電路不適用疊加原理：將圖中DC支路的線性電阻R4用穩(wěn)壓二極管V2代替，重復(fù)步驟1，重復(fù)測量各支路電流和電壓，記錄數(shù)據(jù)在表2。五、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及計(jì)算分析表1. 驗(yàn)證線性電路的疊