電路實驗報告參考直流

1、.實驗報告參考（直流部分）實驗一基本實驗技術(shù)一、實驗?zāi)康模? 熟悉電路實驗的各類儀器儀表的使用方法。2 掌握指針式電壓表、電流表內(nèi)阻的測量方法及儀表誤測量誤差的計算。3 掌握線性、非線性電阻元件伏安特性的測繪。4 驗證電路中電位的相對性、電壓的絕對性。二、需用器件與單元：序號名稱型號、規(guī)格數(shù)量備注1多路可調(diào)直流電源LPS323D12直流電流表IEC60092 50413直流電壓表GB/T7676 199814電路實驗箱YYDG-XA115數(shù)字萬用表VCTOR VC9807A+1三、實驗內(nèi)容：（一）電工儀表的使用與測量誤差及減小誤差的方法A、基本原理：通常，用電壓表和電流表測量電路中的電壓和電流

2、，而電壓表和電流表都具有一定的內(nèi)阻，分別用 RV 和 RA 表示。如圖 2 1 所示，測量電阻2 兩端電壓2 時，電壓表與2 并聯(lián)，只有電壓表內(nèi)阻RR1RURV無窮大，才不會改變電路原來的狀態(tài)。如果測量電路的R2U2VRV電流 I ，電流表串入電路，要想不改變電路原來的狀態(tài)，U電流表的內(nèi)阻RA 必須等于零， 。但實際使用的電壓表和電流表一般都不能滿足上述要求，即它們的內(nèi)阻不可能為無窮大或者為零，因此，當(dāng)儀表接入電路時都會使電路原來的狀態(tài)產(chǎn)生變化，使被測的讀數(shù)值與電路原來的實際值之間產(chǎn)生誤差，這種由于儀表內(nèi)阻引入的測量誤串入IARA圖 2-1差，稱之為方法誤差。顯然，方法誤差值的大小與儀表本身內(nèi)

3、阻值的大小密切相關(guān)，我們總是希望電壓表的內(nèi)阻越接近無窮大越好，而電流表的內(nèi)阻越接近零越好?？梢?，儀表的內(nèi)阻是一個十分關(guān)注的參數(shù)。通常用下列方法測量儀表的內(nèi)阻：RA I mI A1用分流法測量電流表的內(nèi)阻ARA ，滿量程電流為設(shè)被測電流表的內(nèi)阻為I ，測試電路如圖S2 2 所示 , 首先斷開開關(guān) , 調(diào)節(jié)恒流源的輸出電流，使電流表RI RI.可調(diào)恒流源圖 2-2.指針達(dá)到滿偏轉(zhuǎn), 即 I I A I 。然后合上開關(guān)S,并保持 I 值不變 , 調(diào)節(jié)電阻箱 的阻值 , 使電流表的指針指在 1/2滿量程位置，即I AI SI m2則電流表的內(nèi)阻RAR 。2用分壓法測量電壓表的內(nèi)阻RVU mV設(shè)被測電壓

4、表的內(nèi)阻為，測試電路如RR，滿量程電壓為U圖 2 3 所示 , 首先閉合開關(guān) , 調(diào)節(jié)恒壓源的輸出電壓VU，使電U R壓表指針達(dá)到滿偏轉(zhuǎn), 即 U UV U 。然后斷開開關(guān)U VS, 并保持U 值不變 , 調(diào)節(jié)電阻箱 的阻值 , 使電壓表的指針指在1/2 滿量S程位置，即UU mUV UR可調(diào)恒壓源2圖 2-3則電壓表的內(nèi)阻RVR 。圖 2 1 電路中，由于電壓表的內(nèi)阻RV 不為無窮大，在測量電壓時引入的方法誤差計算如下：,U 2R2UR1R2R2 上的電壓為：,若 R1=R2，則 U 2=U/2R2RV R2RVR2 ，以此來代替現(xiàn)用一內(nèi)阻 RV 的電壓表來測U 2 值，當(dāng) RV與 R2 并

5、聯(lián)后，RV R2U 2RV+ R2UR1RV R2RV +R2上式的 R2 , 則得絕對誤差為RV R22UU 2U 2 (R2RV +R2) UR1R2R2RV R2(R1R2 )(R1R2UR1R1R2RV RV R1)RV +R2若 R1R2RV ，則得UU6U 2U 2UU 00100006100 0033.3 00U 2U相對誤差2B. 實驗內(nèi)容1根據(jù)分流法原理測定直流電流表1mA和 10mA量程的內(nèi)阻實驗電路如圖2-2 所示，其中R 為電阻箱，用100、10、1三組串聯(lián)， 1mA.電流表用表頭和電位器RP2 串聯(lián)組成， 10mA 電流表由1mA 電流表與分流電阻并聯(lián)而成（具體參數(shù)見

6、實驗一），兩個電流表都需要與直流數(shù)字電流表串聯(lián)（采用20mA 量程檔），由可調(diào)恒流源供電，調(diào)節(jié)電位器 RP2 校準(zhǔn)滿量程。實驗電路中的電源用可調(diào)恒流源，測試內(nèi)容見表 2 1，并將實驗數(shù)據(jù)記入表中。表 21電流表內(nèi)阻測量數(shù)據(jù)被測表量程S 斷開，調(diào)節(jié)恒源，S 閉合，調(diào)節(jié)電阻R，（）計算內(nèi)阻 RA（ mA ）使 I I A I （ mA ）使 IR IA I /2（ mA ）（）1633939102010882根據(jù)分壓法原理測定直流電壓表1V 和 10V 量程的內(nèi)阻實驗電路如圖2-3 所示，其中 R 為電阻箱，用1、100、 10、1四組串聯(lián)， 1V 、10V 電壓表分別用表頭、電位器RP1 和倍壓

7、電阻串聯(lián)組成（具體參數(shù)見實驗一），兩個電壓表都需要與直流數(shù)字電壓表并聯(lián)，由可調(diào)恒壓源供電，調(diào)節(jié)電位器RP1 校準(zhǔn)滿量程。實驗電路中的電源用可調(diào)恒壓源，測試內(nèi)容見表2 2，并將實驗數(shù)據(jù)記入表中。表 22電壓表內(nèi)阻測量數(shù)據(jù)被測表量程S 閉合，調(diào)節(jié)恒壓源，S 斷開，調(diào)節(jié)電阻R，使R（）計算 RV（ V ）使 U UV U（ V）UR UV U /2（ V ）（）10.40.2809809108416k16k3方法誤差的測量與計算實驗電路如圖2-1 所示，其中 R12 200，電源電壓 U 10V（可調(diào)恒 300， R壓源，用直流電壓表10V 檔量程測量 R2上的電壓 U2之值，并計算測量的絕對誤差和

8、相對誤差，實驗和計算數(shù)據(jù)記入表23 中。表 23方法誤差的測量與計算RV計算值 U2實測值 U絕對誤差U= UU 相對誤差U / U210022216k43.20.820%4. 實驗報告要求（ 1）根據(jù)表 2 1 和表 2 2 數(shù)據(jù)，計算各被測儀表的內(nèi)阻值，并與實際的內(nèi)阻值相比較；（ 2）根據(jù)表 2 3 數(shù)據(jù)，計算測量的絕對誤差與相對誤差；( 二 )線性、非線性電阻元件伏安特性A 、基本原理：任何一個二端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(guān)系 If(U) 來表示，即用 I-U 平面上的一條曲線來表征，這條曲線稱為該元件的伏安特性曲線。1. 線性電阻器的伏安特性曲

9、線是一條.().IC通過坐標(biāo)原點(diǎn)的直線，如圖1-1 中 a 所示，D b該直線的斜率等于該電阻器的電阻值。2. 一般的白熾燈在工作時燈絲處于高溫狀態(tài)， 其燈絲電阻隨著溫度的升高-30-20 -100U(V)C0.5 1而增大，通過白熾燈的電流越大，其溫度越高，阻值也越大，一般燈泡的“冷電阻”與“熱電阻”的阻值可相差幾倍至十幾倍，Dbdd所以它的伏安特性如圖 1-1 中 b 曲線所示。3. 一般的半導(dǎo)體二極管是一個非線性電阻元件，其伏安特性如圖 1-1 中 c 所示。圖 1-1正向壓降很?。ㄒ话愕逆N管約為 0.20.3V，硅管約為 0.50.7V ），正向電流隨正向壓降的升高而急驟上升，而反向電

10、壓從零一直增加到十多至幾十伏時，其反向電流增加很小，粗略地可視為零?？梢?，二極管具有單向?qū)щ娦裕?但反向電壓加得過高， 超過管子的極限值， 則會導(dǎo)致管子擊穿損壞。4. 穩(wěn)壓二極管是一種特殊的半導(dǎo)體二極管，其正向特性與普通二極管類似，但其反向特性較特別，如圖 1-1 中 d 所示。在反向電壓開始增加時，其反向電流幾乎為零，但當(dāng)電壓增加到某一數(shù)值時 （稱為管子的穩(wěn)壓值， 有各種不同穩(wěn)壓值的穩(wěn)壓管）電流將突然增加， 以后它的端電壓將基本維持恒定， 當(dāng)外加的反向電壓繼續(xù)升高時其端電壓僅有少量增加。注意：流過二極管或穩(wěn)壓二極管的電流不能超過管子的極限值， 否則管子會被燒壞。B、實驗內(nèi)容：1. 測定線性電

11、阻器的伏安特性按圖 1-2 接線，調(diào)節(jié)穩(wěn)壓電源的輸出電壓 U，從 0 伏開始緩慢地增加，一直到 10V，記下相應(yīng)的電壓表和電流表的讀數(shù) UR、 I。 mAURV1K圖 1-2圖 1-3UR（V）2.33.04.56.07.99I（ mA ）2.02.74.15.27.07.42. 測定半導(dǎo)體二極管的伏安特性按圖 1-3 接線， R 為限流電阻器。測二極管D 的正向特性時，其正向電流不.得超過 25mA，二極管 D 的正向施壓 UD+可在 00.75V 之間取值。在 0.50.75V之間應(yīng)多取幾個測量點(diǎn)。測反向特性時，只需將圖1-3 中的二極管 D 反接，且其反向施壓 UD 可達(dá) 30V 。正向

12、特性實驗數(shù)據(jù)UD+0.300.500.550.600.650.700.750.10(V)I（ mA ） 2.005.8012.0013.0213.4016.4419.7022.05反向特性實驗數(shù)據(jù)UD -5-10-15-20-25-300(V)I（ mA ）00000003. 測定穩(wěn)壓二極管的伏安特性（1）正向特性實驗：將圖 1-3 中的二極管換成穩(wěn)壓二極管，重復(fù)實驗內(nèi)容 3 中的正向測量。 UZ+為 2CW51 的正向施壓。UZ（V）000I（ mA ）8.2229.1459.564（ 2）反向特性實驗： 2CW51 反接，測量 2CW51 的反向特性。測量 2CW51 二端的電壓 UZ 及

13、電流 I，由 UZ 可看出其穩(wěn)壓特性。UZ（V） 303234I（ mA ） 1.0041.2351.5694.實驗注意事項（1） 測二極管正向特性時， 穩(wěn)壓電源輸出應(yīng)由小至大逐漸增加， 應(yīng)時刻注意電流表讀數(shù)不得超過 25mA 。（ 2）進(jìn)行不同實驗時，應(yīng)先估算電壓和電流值，合理選擇儀表的量程，勿使儀表超量程，儀表的極性亦不可接錯。5 實驗報告（1） 根據(jù)各實驗數(shù)據(jù)， 分別在方格紙上繪制出光滑的伏安特性曲線。 （其中二極管和穩(wěn)壓管的正、反向特性均要求畫在同一張圖中，正、反向電壓可取為不同的比例尺）.（2） 根據(jù)實驗結(jié)果，總結(jié)、歸納被測各元件的特性。穩(wěn)壓二極管其伏安特性曲線與普通二極管相似， 但

14、反向擊穿曲線比較陡，在一定范圍內(nèi)變化時，反向電流很小，當(dāng)反向電壓增高到擊穿電壓時，反向電流突然猛增，穩(wěn)壓管從而反向擊穿，此后，電流雖然在很大范圍內(nèi)變化，但穩(wěn)壓管兩端的電壓的變化卻相當(dāng)小。實驗二基本電路定律實驗一、實驗?zāi)康模?用實驗的方法驗證基爾霍夫定律、疊加定理、戴維南及諾頓定理的正確性，以提高對定理的理解和應(yīng)用能力。2通過實驗加深對電位、電壓與參考點(diǎn)之間關(guān)系的理解。3通過實驗加深對電路參考方向的掌握和運(yùn)用能力。二、需用器件與單元：序號名稱型號、規(guī)格數(shù)量備注1多路可調(diào)直流電源LPS323D12直流電流表IEC60092 50413直流電壓表GB/T7676 199814電路實驗箱YYDG-XA

15、115數(shù)字萬用表VCTOR VC9807A+ 1三、實驗內(nèi)容：（一）基爾霍夫定律A、基本原理：基爾霍夫電流、 電壓定律： 測量電路的各支路電流及每個元件兩端的電壓，應(yīng)能分別滿足基爾霍夫定律（ KCL）和電壓定律（ KVL）。電路中任一節(jié)點(diǎn)電流的代數(shù)和等于零；電路中任一回路上全部組件端對電壓代數(shù)和等于零。KCL: i=0.KVL: u=OB、實驗內(nèi)容：1. 驗證基爾霍夫定理1）、實驗線路2）、實驗步驟（ 1）、實驗前先任意設(shè)定三條支路的電流參考方向，如圖所示。（ 2）、分別將兩路直流穩(wěn)壓電源接入電路（一路E1 為 +12V 電源，另一路E2 為 030V 可調(diào)直流穩(wěn)壓源），令E1=+12V， E

16、2=+6V。（ 3）將弱電線插入標(biāo)識“I ” 的兩端，導(dǎo)線另兩端接至直流電流表的“、”兩端。（ 4）將弱電線分別插入三條支路的三個標(biāo)識“I ”插座中，讀出并記錄電流值。（ 5）用直流電壓表分別測量兩路電源及電阻元件上的電壓值，并記錄之。3）、實驗記錄被測量I 1（ mA） I 2(mI 3(mE1(VE2(VUFA(VUAB(VUAD(VA)A)計算值10-3.56.51264-28測量值10.31-3.66.7411.5.94.12-2.07.98083相對誤0.310.10.240.20.10.120.030.02差2、實驗報告（ 1）根據(jù)實驗數(shù)據(jù)，選定實驗電路中的任一個節(jié)點(diǎn)，驗證KCL的

17、正確性。由 KCL定律有， I1+I2-I3=0，代入實驗數(shù)據(jù)：10.31-3.60-6.74=-0.03（ A）我們認(rèn)為0.03 A 與 0A 比較接近 , 在誤差允許范圍內(nèi)，認(rèn)為本實驗符合KCL定律。（ 2）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KVL的正確性。由 KVL定律有， E1- U FA - U AD =0 ，代入實驗數(shù)據(jù)：.11.8-4.12-7.89=-0.21(V)我們認(rèn)為0.21 V與 0V 比較接近 , 在誤差允許范圍內(nèi)，認(rèn)為本實驗符合KVL定律。（ 3）計算理論值，并與實測值比較，計算誤差并分析誤差原因。1）實驗儀器誤差，如電阻阻值不恒等于標(biāo)稱值；2）儀表

18、的基本誤差導(dǎo)致實驗結(jié)果誤差；3）數(shù)值的讀取和計算由于約分產(chǎn)生誤差。( 二 ) 、疊加定理A. 基本原理：1疊加定理：對于一個具有唯一解的線性電路，由幾個獨(dú)立電源共同作用所形成的各支路電流或電壓， 等于各個獨(dú)立電源單獨(dú)作用時在相應(yīng)支路中形成的電流或電壓的代數(shù)和。不作用的電壓源所在的支路應(yīng)（移開電壓源后）短路，不作用的電流源所在的支路應(yīng)開路。線性電路的齊次性是指當(dāng)激勵信號（某獨(dú)立源的值）增加或減少K 倍時，電路的響應(yīng) （即在電路其它各電阻元件上所建立的電流和電壓值）也將增加或減少K 倍。2電位與電壓：電路中的參考點(diǎn)選擇不同，各節(jié)點(diǎn)的電位也相應(yīng)改變，但任意兩點(diǎn)的電壓（電位差）不變，即任意兩點(diǎn)的電壓與

19、參考點(diǎn)的選擇無關(guān)。B. 實驗內(nèi)容：1、驗證疊加定理1）、實驗線路圖 1-12）、實驗步驟（ 1）、按圖1-1 ，取 E1=+12V， E2 為可調(diào)直流穩(wěn)壓電源，調(diào)至+6V。（ 2）、令 E1 單獨(dú)作用時（將開關(guān) S1 投向 E1 側(cè)，開關(guān) S2 投向短路側(cè)），用直流電壓表和直流電流表（接電流插頭）測量各支路電流及電阻元件兩端的電壓，數(shù)據(jù)記入表格中。.E1E2I 1I 2I 3UA FUA BUAD（ V）(V)(mA)(mA)(mA)(V)(V)(V)E1單 獨(dú)12014.3-9.54.74-7.1-4.84.80作用6865100E2單 獨(dú)06-3.85.812.01.952.951.95作

20、用28E1、 E212610.8-4.36.75-5.1-1.86.78共 同 作32623用（ 3）、令 E2 單獨(dú)作用時（將開關(guān)S1 投向短路側(cè)開關(guān)S2 投向 E2 側(cè)），重復(fù)實驗步驟2的測量和記錄。（ 4）令 E1 和 E2 共同作用（將開關(guān)S1 投向 E1 側(cè)， S2 投向 E2 側(cè)），重復(fù)上述的測量和記錄。（ 5）將 E2 的數(shù)值調(diào)至 +12V，重復(fù)上述第三項的測量并記錄。2. 實驗報告（ 1）根據(jù)實驗數(shù)據(jù)，進(jìn)行分析、比較、歸納、總結(jié)實驗結(jié)論，驗證線性電路的疊加性和齊次性。E1 單獨(dú)作用時的電流+E2 單獨(dú)作用時的電流=E1、 E2 共同作用時的電流E1 單獨(dú)作用時的電壓+E2 單獨(dú)

21、作用時的電壓=E1、 E2 共同作用時的電壓結(jié)論：在有多個獨(dú)立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獨(dú)立源單獨(dú)作用時在該元件上所產(chǎn)生的電流或電壓的代數(shù)和。（ 2）各電阻器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)，進(jìn)行計算并作結(jié)論。P=14.36* （ -7.165 ） +（-3.82 ） *1.95 （ -10.83 ）* （ -5.16 ）所以功率不可疊加。（ 3）計算理論值，并與實測值比較，計算誤差并分析誤差原因。1）實驗儀器誤差，如電阻阻值不恒等于標(biāo)稱值；2）儀表的基本誤差導(dǎo)致實驗結(jié)果誤差；3）數(shù)值的讀取和計算由于約分產(chǎn)生誤差。（三）

22、戴維南及諾頓定理A基本原理1戴維南定理戴維南定理指出：任何一個有源二端網(wǎng)絡(luò)，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，其中：電壓源US等于這個有源二端網(wǎng)絡(luò)的開路電壓UOC, 內(nèi)阻 RS等于該網(wǎng)絡(luò)中所有獨(dú)立電源均置零( 電壓源短接，電流源開路) 后的等效電阻O。US、 S和RRI S、RS稱為有源二端網(wǎng)絡(luò)的等效參數(shù)。2有源二端網(wǎng)絡(luò)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(luò)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I S ，且內(nèi)阻為： R SU OC。I SC若有源二端網(wǎng)絡(luò)的內(nèi)阻值很低時，則不宜測其短路電流。

23、(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(luò)的外特性曲線，如圖2 1 所示。開路電壓為OC，根據(jù)U外特性曲線求出斜率tg ，則內(nèi)阻為：RS tgU 。I另一種方法是測量有源二端網(wǎng)絡(luò)的開路電壓UOC，以及額定電流I N和對應(yīng)的輸出端額定電壓U OCU NU，如圖 2 1 所示，則內(nèi)阻為： RS。NI N(3) 半電壓法如圖 2 2 所示，當(dāng)負(fù)載電壓為被測網(wǎng)絡(luò)開路電壓UOC一半時，負(fù)載電阻RL 的大小（由電阻箱的讀數(shù)確定）即為被測有源二端網(wǎng)絡(luò)的等效內(nèi)阻RS數(shù)值。(4) 零示法在測量具有高內(nèi)阻有源二端網(wǎng)絡(luò)的開路電壓時，用電壓表進(jìn)行直接測量會造成較大的誤差，為了消除電壓表內(nèi)阻的影響，往往采用零示測量法， 如圖 11 3 所示。零示法測量原理是用一低內(nèi)阻的恒壓源與被測有源二端網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行比較， 當(dāng)恒壓源的輸出電壓與有源二端網(wǎng)絡(luò)的開路電壓相等時，電壓表的讀數(shù)將為“ 0”，然