電路分析實(shí)驗(yàn)報(bào)告

1、 湖南大學(xué)電路分析實(shí)驗(yàn)報(bào)告 學(xué)院：信息科學(xué)與工程學(xué)院專業(yè)：軟件工程班級(jí)：軟件 班姓名： 學(xué)號(hào)：實(shí)驗(yàn)?zāi)夸泴?shí)驗(yàn)1：基爾霍夫電流、電壓定理的驗(yàn)證.實(shí)驗(yàn)2：疊加定理.實(shí)驗(yàn)3：等效電源定理.實(shí)驗(yàn)4：一階RC電路特性的EWB仿真.實(shí)驗(yàn)5：交流電路.實(shí)驗(yàn)6：交流電路中KVL、KCL定律的驗(yàn)證.實(shí)驗(yàn)一：實(shí)驗(yàn)?zāi)康模簩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(cè)量儀表測(cè)量電壓、電流。1、基爾霍夫電流、電壓定理的驗(yàn)證。解決方案：自己設(shè)計(jì)一個(gè)電路，要求至少包括兩個(gè)回路和兩個(gè)節(jié)點(diǎn)，測(cè)量節(jié)點(diǎn)的電流代數(shù)和與回路電壓代數(shù)和，驗(yàn)證基爾霍夫電流和電壓定理并與理論計(jì)算值相比較。實(shí)驗(yàn)原理圖：與理論計(jì)算數(shù)據(jù)比較：i1

2、=10Ai2=6/(3+3)*6)*10=5A=I2i3=(3+3)/(3+3)*6)10=5A=I3U(310)=3*i2=U(320)=15V=U2 =U1U(60)=6*i3=30V節(jié)點(diǎn)電流代數(shù)和：i2+i3=i1=電流源回路電壓代數(shù)和：U(310)+U(320)=U(60)=30V2、電阻串并聯(lián)分壓和分流關(guān)系驗(yàn)證。解決方案：自己設(shè)計(jì)一個(gè)電路，要求包括三個(gè)以上的電阻，有串聯(lián)電阻和并聯(lián)電阻，測(cè)量電阻上的電壓和電流，驗(yàn)證電阻串并聯(lián)分壓和分流關(guān)系，并與理論計(jì)算值相比較。實(shí)驗(yàn)原理圖：與理論計(jì)算數(shù)據(jù)比較：分流關(guān)系：i1=100/(10+10)*10)/(10+10+10)=15A=I1i2=(10

3、+10)/(10+10+10)*i1=10A=I2i3=10/(10+10+10)*i1=5A=I3分壓關(guān)系：u(1010)=u(1020)=10*i3=50V=U2=U3u(1000)=10*i2=100VU2+U3=100V=u(1000)=電壓源實(shí)驗(yàn)心得：1.有耐心連電路 2.有信心計(jì)算 3.有恒心熱愛電路實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)二 疊加定理實(shí)驗(yàn)?zāi)康模和ㄟ^實(shí)驗(yàn)加深對(duì)疊加定理的理解；學(xué)習(xí)使用受控源；進(jìn)一步學(xué)習(xí)使用仿真測(cè)量儀表測(cè)量電壓、電流等變量。解決方案： 自己設(shè)計(jì)一個(gè)電路，要求包括至少兩個(gè)以上的獨(dú)立源（一個(gè)電壓源和一個(gè)電流源）和一個(gè)受控源，分別測(cè)量每個(gè)獨(dú)立源單獨(dú)作用時(shí)的響應(yīng)，并測(cè)量所有獨(dú)立源一起作用時(shí)的

4、響應(yīng)，驗(yàn)證疊加定理。并與理論計(jì)算值比較。（1）總電路，測(cè)I0列kcl 方程得：網(wǎng)孔1: 3I1-2I2-I1=10-u（u為電流源的電壓）網(wǎng)孔2：-I1+4I2=u網(wǎng)孔3：-I1+I3=-U3增補(bǔ)方程：U3=U1I2-I1=1A解得：I1=1.5A=I0=測(cè)得的電流值（由圖可知）（2）去掉電流源，電路圖為：列kcl方程得：網(wǎng)孔1：3I1-I2=10網(wǎng)孔2：-I1+I2=-U2增補(bǔ)方程：U2=U1=2I1解得：I1=2.5A=I0（3）去點(diǎn)電壓源，電路圖為：列kcl方程得：網(wǎng)孔1：3I1-2I2-I3=-u網(wǎng)孔2：-I1+4I2=u網(wǎng)孔3：-I1+I3=-U3增補(bǔ)方程：U3=U2=2I2I2-I

5、1=1A解得：I1=-1A=I0(4)I0=I0+I0=2.5-1=1.5A=測(cè)量值實(shí)驗(yàn)心得：計(jì)算須耐心，電路須細(xì)心實(shí)驗(yàn)三 等效電源定理實(shí)驗(yàn)?zāi)康模和ㄟ^實(shí)驗(yàn)加深對(duì)戴維南、諾頓定理的理解；學(xué)習(xí)使用受控源。解決方案：自己設(shè)計(jì)一個(gè)有源二端網(wǎng)絡(luò)，要求至少含有一個(gè)獨(dú)立源和一個(gè)受控源，通過儀表測(cè)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(jì)算值相比較。實(shí)驗(yàn)過程應(yīng)包括四個(gè)電路：1）自己設(shè)計(jì)的有源二端網(wǎng)絡(luò)電路，接負(fù)載RL，測(cè)量RL上的電流或電壓；2）有源二端網(wǎng)絡(luò)開路電壓測(cè)量電路；3）有源二端網(wǎng)絡(luò)短路電流測(cè)量電路；3）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(fù)載RL，測(cè)量RL上的

6、電壓或電流。實(shí)驗(yàn)原理圖：（1）總電路（2）開路電壓：根據(jù)圖，列節(jié)點(diǎn)方程得：（1/3+1/6）U1=9/3+I2 I1=I2=9-U0/3 U0=7.2V（3）短路電流：a 取大回路kvl得方程：I1 =9/3=3Ab. 關(guān)于I1，I2，I3的kcl得方程：由I1=I2I3= I1+I2=6A（4）戴維南等效電路由開路電壓，短路電流，可得等效電阻RR=7.2/6=1.2由圖可計(jì)算出II=7.2/(1.2+6)=1A比較計(jì)算結(jié)果與（1）圖可知，理論是計(jì)算結(jié)果相等。實(shí)驗(yàn)心得：1， 理清電路中各元件的關(guān)系。2， 在有受控源的情況下，要根據(jù)開路電壓，短路電流法測(cè)電路中的有效電阻。3， 認(rèn)識(shí)了解戴維南的應(yīng)

7、用。4， 有耐心連電路，找錯(cuò)誤！實(shí)驗(yàn)4 一階RC電路特性的EWB仿真一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?）學(xué)習(xí)使用示波器。（2）通過模擬儀器測(cè)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(shí)驗(yàn)原理RC電路充放電如實(shí)驗(yàn)圖所示。實(shí)驗(yàn)圖RC電路充放電電容具有充放電功能，充放電時(shí)間與電路時(shí)間常數(shù)有關(guān)。三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與步驟1、RC電路的充放電特性測(cè)試（1）在EWB的電路工作區(qū)按上圖圖連接。可按自己選擇的參數(shù)設(shè)置。（2）選擇示波器的量程，按下啟動(dòng)停止開關(guān)，通過空格鍵使電路中的開關(guān)分別接通充電和放電回路，觀察不同時(shí)間常數(shù)下RC電路的充放電規(guī)律。答：t=1.00t=0.50（3）改變C數(shù)值計(jì)算其時(shí)間常數(shù)

8、。繪出虛擬示波器顯示的輸出波形圖，也可自行設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)。答：使用EWB時(shí)注意選擇適當(dāng)?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(dòng)/停止開關(guān)”接通電源，或者暫停來觀察波形。使用示波器時(shí)要注意選擇合適的時(shí)間和幅值來觀察波形。四、總結(jié)與討論1、你設(shè)計(jì)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(shí)間和幅值各為多少？答：電阻為10千歐，電容為100微法。單位格時(shí)間：7.128/14=0.5s 賦值：12V2、對(duì)RC電路波形進(jìn)行理論分析。答：有上圖可知。是個(gè)指數(shù)型的曲線。電容具有充放電功能，充放電時(shí)間與電路時(shí)間常數(shù)有關(guān)。根據(jù)Uc(t)=Use-t/*.可得圖上的曲

9、線是呈指數(shù)關(guān)于時(shí)間常數(shù)的分布。實(shí)驗(yàn)心得：有一顆好奇心，并為之探索發(fā)現(xiàn)。波形之神奇，結(jié)論之偉大。實(shí)驗(yàn)五 交流電路實(shí)驗(yàn)?zāi)康模和ㄟ^實(shí)驗(yàn)加深對(duì)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(hào)源和仿真儀表測(cè)量交流電壓、電流，學(xué)習(xí)使用示波器。實(shí)驗(yàn)（1）：電路如下圖所示，改變RLC的數(shù)值，用電壓表測(cè)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？圖1.圖2.串聯(lián)電路的電壓關(guān)系：U總2=UR2+（UL-UC）22）改變RLC的數(shù)值，用電流表測(cè)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？圖1.圖2.并聯(lián)電路電流關(guān)系：I總2=IR2+（IL-IC）2（3）用示波器測(cè)量電阻R的電壓、電流相位

10、差。 (提示：此圖示波器A通道測(cè)量的是電源兩端電壓，B通道測(cè)量的是10ohm兩端電壓，B通道測(cè)量值除以10即為回路電流。而兩個(gè)電阻數(shù)值相差較大，A通道可近似看成測(cè)量R兩端的電壓。)T2-T1=1000.000s=T（周期）所以：相位差=0（4）用示波器測(cè)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(cè)量值可近似等于電容兩端電壓；B通道測(cè)量值是電容電流的10倍。）相位差=-(255.2083×10-6/10-3)×2=-91.8o(電流領(lǐng)先電壓約為90o)（5）用示波器測(cè)量電感L的電壓、電流相位差。相位差=（254.8077×10

11、-6/10-3）×2=91.44o（電壓領(lǐng)先電流約90o）實(shí)驗(yàn)心得：本次實(shí)驗(yàn)要測(cè)很多值，且要改變測(cè)量值。需要耐心，細(xì)心，切勿浮躁。實(shí)驗(yàn)很好玩，工具很神奇。實(shí)驗(yàn)六 交流電路中KVL、KCL定律的驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)?zāi)康模和ㄟ^實(shí)驗(yàn)加深對(duì)交流電路中相量計(jì)算的理解。實(shí)驗(yàn)方案：（1） 下圖電路，用示波器測(cè)量各電壓的幅值和相位，理論計(jì)算驗(yàn)證KVL。 答：（a）電阻幅值（b）（c）電容幅值（d）電流源幅值由（a）,(b)（c）(d)圖可知，電阻幅值為：83.9V 電感幅值為：213.9V電容幅值為：103.0V電流源幅值：141.1V測(cè)相位：1，電感電阻的電壓電流同相位，電阻的電壓波形（紅線）可看做是電流波形

12、。由圖中可看出電流（紅線）領(lǐng)先電壓（綠線）一定的角度。計(jì)算可得：角度差=電阻初相位-電感初相位=90°2，電容通過1，可得出電感的相位，通過測(cè)量電感，電容的相位差可以得出電容的相位計(jì)算可得：角度差=電感初相位-電容初相位=180°3.總電壓通過測(cè)電阻和電流源兩邊的電壓，得其相位差：通過計(jì)算得:角度差=（390×10-6/1/160）×2=22.5o4.總結(jié)：設(shè)電阻的角度為0o，UR=83.9 UL=213.9 UC=103.0 驗(yàn)證kvl：計(jì)算：U總=UR+UL+UC=83.9+110.9j=14023.5°實(shí)驗(yàn)：U總=14122.5°通過數(shù)據(jù)可得：計(jì)算實(shí)驗(yàn)，可證得交流電路的kvl。（2） 下圖電路，用示波器測(cè)量各電流的幅值和與相位，理論計(jì)算驗(yàn)證KCL。答：各電壓的幅值相同：U=136.88V分析如下：RC=-j/(WC)=-j 39.81 RL=jWL=j 20.096 Z= RC/ RL/R= 31.55-