仿真實(shí)驗(yàn)報(bào)告

1、上海電力學(xué)院本科課程設(shè)計(jì)電路計(jì)算機(jī)幫助設(shè)計(jì) 院系： 電力工程學(xué)院 專業(yè)班級（班級）： 電力工程與管理2011192班 同學(xué)姓名： 學(xué)號： 201129 指導(dǎo)老師：楊爾濱、楊歡紅 成 績： 2013年 07 月 06 日老師評語：名目仿真試驗(yàn)一 節(jié)點(diǎn)電壓法分析直流穩(wěn)態(tài)電路··························1仿真試驗(yàn)二 戴維

2、寧定理的仿真設(shè)計(jì)································5仿真試驗(yàn)三 疊加定理的驗(yàn)證··············&#

3、183;·······················8仿真試驗(yàn)四 正弦溝通電路諧振電路的仿真······················11仿真試驗(yàn)

4、五 兩表法測量三相電路的功率····························14仿真試驗(yàn)六 含受控源的RL電路響應(yīng)的爭辯················

5、········18仿真試驗(yàn)七 含有耦合互感的電路的仿真試驗(yàn)························21仿真試驗(yàn)八 二階電路零輸入響應(yīng)的三種狀態(tài)軌跡··········&#

6、183;·········27仿真試驗(yàn)九 二端口電路的設(shè)計(jì)與分析······························32歡迎下載試驗(yàn)一 節(jié)點(diǎn)電壓法分析電路一、電路課程設(shè)計(jì)目的（1）通過較簡易的電路設(shè)計(jì)初

7、步接觸生疏Multisim11.0。 （2）學(xué)會用Multisim11.0獵取某電路元件的某個參數(shù)。 （3）通過仿真試驗(yàn)加深對節(jié)點(diǎn)分析法的理解及應(yīng)用。二、試驗(yàn)原理及實(shí)例 節(jié)點(diǎn)分析法是在電路中任意選擇一個節(jié)點(diǎn)為非獨(dú)立節(jié)點(diǎn)，稱此節(jié)點(diǎn)為參考點(diǎn)。其它獨(dú)立節(jié)點(diǎn)與參考點(diǎn)之間的電壓，稱為該節(jié)點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)電壓。 節(jié)點(diǎn)分析法是以節(jié)點(diǎn)電壓為求解電路的未知量，利用基爾霍夫電流定律和歐姆定律導(dǎo)出（n 1）個獨(dú)立節(jié)點(diǎn)電壓為未知量的方程，聯(lián)立求解，得出各節(jié)點(diǎn)電壓。然后進(jìn)一步求出各待求量。 下圖所示是具有三個節(jié)點(diǎn)的電路，下面以該圖為例說明用節(jié)點(diǎn)分析法進(jìn)行的電路分析方法和求解步驟，導(dǎo)出節(jié)點(diǎn)電壓方程式的一般形式。 圖11首先選擇節(jié)

8、點(diǎn)為參考節(jié)點(diǎn)，則u3 = 0。設(shè)節(jié)點(diǎn)的電壓為u1、節(jié)點(diǎn)的電壓為u2，各支路電流及參考方向見圖中的標(biāo)示。應(yīng)用基爾霍夫電流定律，對節(jié)點(diǎn)、節(jié)點(diǎn)分別列出節(jié)點(diǎn)電流方程：節(jié)點(diǎn) 節(jié)點(diǎn) 用節(jié)點(diǎn)電壓表示支路電流：代入節(jié)點(diǎn)、節(jié)點(diǎn)電流方程，得到： 整理后可得：分析上述節(jié)點(diǎn)方程，可知： 節(jié)點(diǎn)方程中的（G1 + G2）是與節(jié)點(diǎn)相連接的各支路的電導(dǎo)之和，稱為節(jié)點(diǎn)的自電導(dǎo)，用G11表示。 節(jié)點(diǎn)方程中的-G2是連接節(jié)點(diǎn)和節(jié)點(diǎn)之間支路的電導(dǎo)之和，稱為節(jié)點(diǎn)和節(jié)點(diǎn)之間的互電導(dǎo)，用G12表示。G12 = - G2，故G12取負(fù)值。 節(jié)點(diǎn)方程中的（G2 + G3）是與節(jié)點(diǎn)相連接的各支路的電導(dǎo)之和，稱為節(jié)點(diǎn)的自電導(dǎo)，用G22表示。 節(jié)點(diǎn)

9、方程中的-G2是連接節(jié)點(diǎn)和節(jié)點(diǎn)之間各支路的電導(dǎo)之和，稱為節(jié)點(diǎn)和節(jié)點(diǎn)之間的互電導(dǎo)，用G21表示。且G12 = G21 ，故G21取負(fù)值。iS1 + iS2是流向節(jié)點(diǎn)的抱負(fù)電流源電流的代數(shù)和，用iS11表示。流入節(jié)點(diǎn)的電流取“+”； 流出節(jié)點(diǎn)的電流取“ ”。iS3 iS2是流向節(jié)點(diǎn)的抱負(fù)電流源電流的代數(shù)和，用iS22表示。iS3、iS2前的符號取向同上，即流入節(jié)點(diǎn)的電流取“+”； 流出節(jié)點(diǎn)的電流取“ ”。依據(jù)以上分析，節(jié)點(diǎn)電壓方程可寫成：這是具有兩個獨(dú)立節(jié)點(diǎn)的電路的節(jié)點(diǎn)電壓方程的一般形式。 也可以將其推廣到具有n個節(jié)點(diǎn)（獨(dú)立節(jié)點(diǎn)為n 1 個）的電路 。綜合以上分析，用節(jié)點(diǎn)分析法分析電路的一般步驟為

10、：（1）指定電路中某一節(jié)點(diǎn)為參考點(diǎn)，標(biāo)出各獨(dú)立節(jié)點(diǎn)的電位符號。（2）依據(jù)節(jié)點(diǎn)電壓方程的一般形式，依據(jù)實(shí)際電路直接列出各節(jié)點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)電壓方程。 留意：在節(jié)點(diǎn)方程中，自電導(dǎo)為該節(jié)點(diǎn)上連接的全部電導(dǎo)之和，自電導(dǎo)總?cè)≌?；互電?dǎo)為連接相鄰兩個節(jié)點(diǎn)的全部電導(dǎo)之和，并取負(fù)值；在線性電路中，G12=G21，G23=G32，G31=G13；在節(jié)點(diǎn)方程的右邊，流入節(jié)點(diǎn)的抱負(fù)電流源的電流取“+”號，流出節(jié)點(diǎn)的則取“ ”號。 例：用節(jié)點(diǎn)電壓法求如下電驢的節(jié)點(diǎn)電壓 ； 圖12解：節(jié)點(diǎn)編號如圖12所示，一節(jié)點(diǎn)4為參考節(jié)點(diǎn)，節(jié)點(diǎn)2的節(jié)點(diǎn)電壓為已知量=10V，可以少列一個方程，節(jié)點(diǎn)1、3 的KCL方程為：聯(lián)立求解上述方程組得

11、： = V三、仿真設(shè)計(jì)步驟：1.依據(jù)題目要求設(shè)計(jì)電路；2.對設(shè)計(jì)出來的電路原理圖進(jìn)行理論分析和運(yùn)算；3.對設(shè)計(jì)的電路用軟件進(jìn)行仿真模擬；4.觀看仿真結(jié)果，與理論值進(jìn)行比較；5.對結(jié)果進(jìn)行分析，作出小結(jié)。四、仿真試驗(yàn)電路及仿真結(jié)果仿真電路圖如下所示： 圖13約等于3.333，電壓值的仿真結(jié)果與理論值相等。五、設(shè)計(jì)總結(jié)1、嫻熟了仿真軟件的使用；2、通過仿真試驗(yàn)，加強(qiáng)了對節(jié)點(diǎn)電壓法的理解和應(yīng)用；3、仿真分析方法簡潔便利，并且直觀的測出所需數(shù)據(jù)；4、通過這次簡潔的的仿真試驗(yàn)，熬煉了動手實(shí)踐和獨(dú)立思考的力量。試驗(yàn)二 戴維寧定理的仿真設(shè)計(jì)一、電路課程設(shè)計(jì)目的1. 驗(yàn)證戴維寧定理的正確性，加深對該定理的理解

12、。2. 把握測量有源二端網(wǎng)絡(luò)等效參數(shù)的一般方法。3. 嫻熟應(yīng)用Multisim軟件仿真電路并把握分析數(shù)據(jù)。2、 試驗(yàn)原理及實(shí)例1. 任何一個線性含源網(wǎng)絡(luò)，假如僅爭辯其中一條支路的電壓和電流，則可將電路的其余部分看作是一個有源二端網(wǎng)絡(luò)（或稱為含源一端口網(wǎng)絡(luò)）。2. 戴維寧定理指出：任何一個線性有源二端網(wǎng)絡(luò)，總可以用一個電壓源與一個電阻的串聯(lián)來等效代替，此電壓源的電動勢等于這個有源二端網(wǎng)絡(luò)的開路電壓，其等效內(nèi)阻等于該網(wǎng)絡(luò)中全部獨(dú)立源均置零（抱負(fù)電壓源視為短接，抱負(fù)電流源視為開路）時的等效電阻。3. 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測在有源二端網(wǎng)絡(luò)輸出端開路時，用電壓表直接測

13、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IS，且內(nèi)阻為：（2） 串并聯(lián)法測若含源一端口網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部無受控源，將內(nèi)部獨(dú)立電壓源短路，獨(dú)立電流源開路，所得的無源一端口網(wǎng)絡(luò)中電阻消滅簡潔的串并聯(lián)結(jié)構(gòu)，應(yīng)用串并聯(lián)公式直接求等效電阻。（3） 外加電源法測若一端口網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部有受控源，則按等效電阻的定義，將含源一端口網(wǎng)絡(luò)內(nèi)全部獨(dú)立電源變?yōu)榱?，將其?dú)立電壓源短路，獨(dú)立電流源開路，在端口處外加一電源u，產(chǎn)生電流i，則 式中，u并不肯定是給出確定的值，只要找出u與i的關(guān)系即可。例：求解下列含源一端口網(wǎng)絡(luò)的戴維寧等效電路。（1） 求開路電壓 圖21（a） 圖21（b）如圖（a）所示，端口斷開，以b點(diǎn)

14、為參考節(jié)點(diǎn)，由節(jié)點(diǎn)電壓法列點(diǎn)a，c的KCL方程如下：聯(lián)立，可得：（2） 求短路電流如圖（b）所示，端口短路，以b點(diǎn)為參考節(jié)點(diǎn)，由節(jié)點(diǎn)電壓法列節(jié)點(diǎn)a，c的KCL方程如下：聯(lián)立，可得： 戴維南等效電路如下圖所示：圖22三、仿真設(shè)計(jì)步驟：1.依據(jù)題目要求設(shè)計(jì)電路；2.對設(shè)計(jì)出來的電路原理圖進(jìn)行理論分析和運(yùn)算；3.對設(shè)計(jì)的電路用軟件進(jìn)行仿真模擬；4.觀看仿真結(jié)果，與理論值進(jìn)行比較；5.對結(jié)果進(jìn)行分析，作出小結(jié)。4、 仿真試驗(yàn)電路及仿真結(jié)果仿真電路圖如下所示： 圖23 圖24仿真試驗(yàn)所得開路電壓；均與理論值相等； 五、設(shè)計(jì)小結(jié)（1）通過仿真再一次驗(yàn)證了戴維南定理的精確性，加深了對其的理解，對我們在以后的

15、學(xué)習(xí)中會更有掛念的。（2）在連接各個電路元件的時候留意其正負(fù)，否則會導(dǎo)致數(shù)據(jù)錯誤。（3）通過該試驗(yàn)，熬煉了我分析問題、解決問題的力量，讓我進(jìn)一步嫻熟把握了用Multisim11.0獵取某電路元件的某個參數(shù)，并將結(jié)果與理論分析課程和試驗(yàn)課程所闡述的原理與概念進(jìn)行對比，從而加深對電路學(xué)問的生疏。試驗(yàn)三 疊加定理的驗(yàn)證一、電路課程設(shè)計(jì)目的 （1）驗(yàn)證線性電路疊加定理的正確性。 （2）學(xué)習(xí)使用Multisim仿真軟件進(jìn)行電路疊加定理模擬。 （3）加深對線性電路的疊加性和齊次性的生疏理解及應(yīng)用。二、仿真電路設(shè)計(jì)原理 疊加原理指出，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，

16、可以看成是由每一個獨(dú)立源單獨(dú)作用是在該元件上所產(chǎn)生的電流或電壓的代數(shù)和。 本次設(shè)計(jì)的電路圖如圖所示： 圖311）當(dāng)2V電壓源單獨(dú)作用時： 圖32 由上述電路圖得： 2) 當(dāng)電流源獨(dú)立作用時： 圖33 由電路圖得： KCL KVL 得 得： 依據(jù)疊加定理得三、仿真試驗(yàn)內(nèi)容與步驟（1）由2V電源單獨(dú)作用，記錄下電壓；（2）由1A電源單獨(dú)作用，記錄下電壓；（3）兩個電源共同作用，記錄電壓；（4）分析以上記錄的數(shù)據(jù)，且與理論值進(jìn)行比較，分析數(shù)據(jù)。疊加定理驗(yàn)證明驗(yàn)原理仿真圖如下： 1）當(dāng)獨(dú)立電壓源作用時： 圖342）當(dāng)獨(dú)立電流源作用時： 圖35 3）當(dāng)二者共同作用時： 圖36 仿真試驗(yàn)符合電路疊加定理，

17、即驗(yàn)證了疊加定理的正確性，而且，仿真試驗(yàn)中得到的值與理論計(jì)算值完全相等，可認(rèn)為誤差接近零。四、 試驗(yàn)留意事項(xiàng) 1）在仿真試驗(yàn)中，要留意右上角的開關(guān)按鈕，在每次改動時，要關(guān)閉開關(guān)。 2)要正確理解獨(dú)立的含義。當(dāng)獨(dú)立電壓源作用時，電流源斷路；當(dāng)獨(dú)立電流源作用時，電壓源短路。并且當(dāng)含有受控源時，受控源不能獨(dú)立作用，始終保持在電路中。 3）疊加時，要留意電壓或電流的方向，全都取正號，相反取負(fù)號。 4）疊加定理只適用于線性電路求電壓和電流，不適用于非線性電路。五仿真小結(jié) 疊加定理是線性電路重要定理之一，是分析線性電路的基礎(chǔ)。但是假如在含有多個獨(dú)立電源的電路中，簡潔遺留。并且將電流源短路、電壓源斷路者不乏

18、少數(shù)，所以很少得到應(yīng)用，但是通過動手測試，將會更好的記住每一步驟。加深對其了解，更加簡潔運(yùn)用以后。試驗(yàn)四 正弦溝通電路諧振電路的仿真一、 電路課程設(shè)計(jì)的目的（1）設(shè)計(jì)仿真電路，加深理解電路發(fā)生諧振的條件、特點(diǎn)；（2）驗(yàn)證RLC串聯(lián)諧振電路的諧振條件；（3）學(xué)習(xí)使用Multisim仿真軟件進(jìn)行仿真。二、 試驗(yàn)原理說明：如下圖31所示的RLC串聯(lián)電路，發(fā)生諧振時，具有以下特點(diǎn)：圖41（1） 諧振頻率發(fā)生諧振時滿足，則RLC諧振角頻率為：從這個式子可以看出調(diào)整L、C的任一參數(shù)，只要滿足上述關(guān)系，就會發(fā)生諧振?？梢娭C振頻率僅與L、C有關(guān)。（2） 復(fù)阻抗 可見當(dāng)諧振的復(fù)阻抗的模最小，。（3）特性阻抗和品

19、質(zhì)因數(shù)Q 僅與電路參數(shù)有關(guān)。 Q反映電路選擇性能好壞的指標(biāo)，也僅與電路參數(shù)有關(guān)。（4）弦振電流大小I=，可見諧振時電流最大。例： 圖42當(dāng)頻率，電路總電阻則復(fù)阻抗值虛部為0，外電阻對外呈現(xiàn)電阻性，發(fā)生串聯(lián)諧振。三、仿真設(shè)計(jì)步驟：1.依據(jù)題目要求設(shè)計(jì)電路；2.對設(shè)計(jì)出來的電路原理圖進(jìn)行理論分析和運(yùn)算；3.對設(shè)計(jì)的電路用軟件進(jìn)行仿真模擬；4.觀看仿真結(jié)果，與理論值進(jìn)行比較；5.對結(jié)果進(jìn)行分析，作出小結(jié)。四、仿真試驗(yàn)電路及仿真結(jié)果仿真電路圖如下所示： 圖43 仿真結(jié)果如下： 圖45 由電源兩端電壓及電流的波形圖可得出結(jié)論：在此頻率下，電源兩端電壓及電流的相位差為 ，所以，電路發(fā)生串聯(lián)諧振，與理論結(jié)果

20、全都。五、仿真試驗(yàn)小結(jié)（1）諧振電路原來不是特殊難，但我在這一個試驗(yàn)仿真過程中卻 遇到了困難：第一次做諧振電路的仿真試驗(yàn)時，示波器調(diào)試結(jié)果顯示電源兩端電壓及電流的相位差為 ，在同學(xué)掛念下我發(fā)覺了我的錯誤：示波器兩端接反了，導(dǎo)致方向相反，經(jīng)過訂正，最終我順當(dāng)完成了試驗(yàn)。（2）諧振時，電流最大，轉(zhuǎn)變L、C的值不影響電流的大小。（3）諧振時電壓和電流的相位差為零。（4）由于示波器不能分析電流，所以在用示波器分析電流時，我們要用一個電流把握的電壓源來替代，或者直接測相關(guān)電阻的電壓來反映所需電流的波樣子況。 試驗(yàn)五 三相電路的仿真試驗(yàn)一、 電路課程設(shè)計(jì)的目的（1）嫻熟把握三相電路的特點(diǎn)以及電源和電壓的三

21、角形和星形變化之間的關(guān)系；（2）通過模擬試驗(yàn)驗(yàn)證二瓦特計(jì)法測量三相電路的有功功率，加深對于三項(xiàng)電路的理解和鞏固如何測量三相電路的有功功率;（3）進(jìn)一步強(qiáng)化學(xué)習(xí)Multisim仿真軟件的使用，熬煉自學(xué)力量，實(shí)踐力量。二、試驗(yàn)原理及實(shí)例對稱三相電路：由三相溝通電源供電的電路。簡稱三相電路。3個頻率相同、振幅相同、相位互差120°的正弦電壓源所構(gòu)成的三相電源供電并且負(fù)載也為對稱三項(xiàng)負(fù)載的電路成為對稱三相電路。三相負(fù)載連接：星形連接時，線電流等于相電流，線電壓是相電壓的倍，相位超前相電壓；三角形連接時，線電壓等于相電壓，線電流是相電流的倍，相位滯后相電流。二瓦特計(jì)法：在一個三相系統(tǒng)中,任何一

22、相都可以成為另一相的參考點(diǎn)(或基準(zhǔn)點(diǎn))。假如將三相中的某一相作為參考點(diǎn)，就可以用兩只瓦特計(jì)測量整個三相系統(tǒng)的功率。仿真試驗(yàn)原理電路：如右圖，已知的讀數(shù)為219.915W, 的讀數(shù)為308.065W,求電路中的有功功率。理論計(jì)算過程：由題目及由圖可知，作為基準(zhǔn)點(diǎn)所在電流，為典型的二瓦特計(jì)法測功率，由于：則依據(jù)公式：圖51三、仿真設(shè)計(jì)步驟：1.依據(jù)要求設(shè)計(jì)電路；2.對設(shè)計(jì)出來的電路原理圖進(jìn)行理論分析和運(yùn)算；3.對設(shè)計(jì)的電路用軟件進(jìn)行仿真模擬；4.觀看仿真結(jié)果，與理論值進(jìn)行比較；5.對結(jié)果進(jìn)行分析，作出小結(jié)。四、仿真試驗(yàn)電路及仿真結(jié)果1、兩表法側(cè)功率的仿真電路圖如下所示： 圖52如圖，功率表1,3為

23、兩表法測三相電路電功率，功率表2測對稱三相電路中一相的功率；三個功率表的讀數(shù)分別如下： 圖531）量表法測出該電路的有功功率：2）由功率表2的測量結(jié)果可得，電路的有功功率：3）試驗(yàn)結(jié)果與誤差分析：在這次模擬試驗(yàn)中，通過測量三相電路的有功功率，驗(yàn)證了兩表法測功率的精確性，從數(shù)據(jù)上來看，存在著±0.01的誤差，但考慮到在數(shù)據(jù)處理過程中，對P存在著“四舍五入”的化簡狀況，而且誤差在允許范圍之內(nèi)，所以照舊可以驗(yàn)證出二瓦特計(jì)法側(cè)功率的正確性。2、三角形連接時，驗(yàn)證三角形連接時，線電壓等于相電壓，線電流是相電流的倍，相位滯后相電流，設(shè)計(jì)仿真電路圖如下： 圖54由電路圖易得線電壓等于相電壓，如圖用

24、示波器分別測出相電流和線電流，得到如下所示波形： 圖55通道A為線電流波形，通道B為相電流波形，由波形圖可得，線電流滯后相電流時，線電流達(dá)到峰值，為5.088，則時，相電流達(dá)到峰值，為2.937，則則三角形連接時，線電壓等于相電壓，線電流是相電流的倍，相位滯后相電流這一結(jié)論得到驗(yàn)證。五、仿真試驗(yàn)小結(jié)（1）通過本次試驗(yàn)，我加強(qiáng)了對三相電路的結(jié)構(gòu)以及如何利用功率表測量有功功率的記把握，而且在試驗(yàn)中了解把握了功率表接法。（2）這一個簡潔試驗(yàn)讓我對這一款軟件更生疏。（3）假如將仿真試驗(yàn)電路改成星形負(fù)載，我們也可以通過將三角形負(fù)載轉(zhuǎn)化成星形負(fù)載來仿真，其結(jié)果應(yīng)當(dāng)是全都的。試驗(yàn)六 含受控源的RL電路響應(yīng)的

25、爭辯一、 試驗(yàn)?zāi)康?、生疏含受控源的RL電路的特點(diǎn)及分析方式，加深對其的理解和生疏；2、學(xué)習(xí)使用Multisim軟件對電路模型進(jìn)行仿真，仿真分析一階RL電路的響應(yīng)及其波形二、 試驗(yàn)原理及實(shí)例當(dāng)電路中含有儲能元件，即電感和電容元件，這類元件的電壓和電流關(guān)系是微分、積分關(guān)系而不是代數(shù)關(guān)系，因此依據(jù)基爾霍夫定律和元件特性方程所列寫的電路方程，是以電流或電壓為變量的微分方程。這類元件稱為動態(tài)元件，只含一個動態(tài)元件的電路稱為一階電路。 三要素法能快速的求出直流一階電路的響應(yīng)。對于RL一階電路： 是換路后電感元件所接的電阻性的有源一端口網(wǎng)絡(luò)的戴維寧等效電阻。是相應(yīng)的穩(wěn)態(tài)值，是響應(yīng)的初始值。 例：如圖所示的

26、電路中，已知該電路為零狀態(tài)響應(yīng)，求其電感電流及電壓并用Multisim軟件觀看電感電流及電壓的波形。 圖61理論分析：求換路后電感元件所接的電阻性的有源一端口網(wǎng)絡(luò)(如右上圖所示)的戴維寧等效電阻。 三、 仿真設(shè)計(jì)步驟：1.依據(jù)題目要求設(shè)計(jì)電路；2.對設(shè)計(jì)出來的電路原理圖進(jìn)行理論分析和運(yùn)算；3.對設(shè)計(jì)的電路用軟件進(jìn)行仿真模擬；4.觀看仿真結(jié)果，與理論值進(jìn)行比較；5.對結(jié)果進(jìn)行分析，作出小結(jié)。四、 仿真試驗(yàn)結(jié)果如圖所示，設(shè)計(jì)仿真電路：圖62仿真結(jié)果如下波形圖所示，仿真波形與計(jì)算表達(dá)式基本相符。電感電流由零上升至平穩(wěn)，電感電壓在0時刻越變?yōu)樽畲蠛鬂u漸衰減至零。 圖63五、 仿真試驗(yàn)小結(jié)1、嫻熟了仿真

27、軟件的使用；2、通過對含受控源的RL一階電路的瞬變分析，生疏了一階電路的三要素求法；3、通過軟件的仿真分析，學(xué)會了用Multisim軟件分析一階電路，并學(xué)會了用軟件的分析方法來分析波形，分析方法簡潔便利，并且可以觀測多組數(shù)據(jù)，是仿真觀看電路波形的很好的工具。4、熬煉了動手實(shí)踐和獨(dú)立思考的力量。試驗(yàn)七 含有耦合互感的電路的仿真試驗(yàn)一、電路課程設(shè)計(jì)目的（1）了解耦合互感電路的特點(diǎn)以及耦合互感電路的計(jì)算 ；（2）通過模擬試驗(yàn)驗(yàn)證含有耦合互感的電路的消去，加深對互感消去法的理解和鞏固；（3）進(jìn)一步強(qiáng)化學(xué)習(xí)Multisim仿真軟件的使用，熬煉自學(xué)力量，實(shí)踐力量。2、 試驗(yàn)原理及實(shí)例1、 互感系數(shù)：M12

28、和M21稱為互感系數(shù)（簡稱互感）。運(yùn)用電磁場的學(xué)問可以證明： M12 = M21。統(tǒng)用符號M來表示，單位為H（亨），M恒取正值。2、互感線圈的伏安關(guān)系依據(jù)： 可得： 耦合電感的電壓是自感電壓和互感電壓相疊加的結(jié)果。其中，互感電壓的“”由線圈的同（異）名端打算。通常在線圈的端子上標(biāo)以星號“*”用以表示線圈的繞向。星號的標(biāo)法是：當(dāng)兩線圈的電流都從星號端流入（流出）線圈時，兩線圈的磁通是加強(qiáng)的。即，帶有星號的一對端子為耦合電感線圈的同名端。3、耦合電感的并聯(lián) 圖71 圖(a)同側(cè)并聯(lián)（同名端相聯(lián)） 圖(b)異側(cè)并聯(lián)（異名端相聯(lián)）： 4、互感消去法 圖72例 如圖（a）所示具有互感電路的電路中，求：(

29、1)電流；(2)電壓； 圖(a) 圖（b） 圖73解：（1）電路中兩耦合線圈為異側(cè)連接，消去互感后電路如圖（b）所示，此時電路的復(fù)阻抗為：（2）由于消去互感后，A、B之間增加了新的節(jié)點(diǎn)，所以電壓 三、仿真設(shè)計(jì)步驟：1.依據(jù)題目要求設(shè)計(jì)電路；2.對設(shè)計(jì)出來的電路原理圖進(jìn)行理論分析和運(yùn)算；3.對設(shè)計(jì)的電路用軟件進(jìn)行仿真模擬；4.觀看仿真結(jié)果，與理論值進(jìn)行比較；5.對結(jié)果進(jìn)行分析，作出小結(jié)。四、仿真試驗(yàn)電路及仿真結(jié)果1、通過仿真電路測出仿真電路圖如下所示： 圖74通道A：通道B：仿真結(jié)果如下： 圖75（1） 電壓的有效值：時，通道A，即AB端電壓達(dá)到峰值，則（2）電壓的相位：由仿真試驗(yàn)結(jié)果可得，,則

30、可得2、 通過仿真電路測出仿真電路圖如下所示： 圖76通道A：通道B：仿真結(jié)果如下： 圖77（1） 電壓的有效值：時，通道A，即干路電流值達(dá)到峰值，則（2）電壓的相位： 有仿真結(jié)果可得：，可得3、試驗(yàn)結(jié)果與誤差分析：通過仿真試驗(yàn)得出結(jié)果與理論值相比，從數(shù)據(jù)上來看，存在著±0.01的誤差，但考慮到在數(shù)據(jù)處理過程中，存在著“四舍五入”的化簡狀況，而且誤差在允許范圍之內(nèi)，仿真試驗(yàn)得出結(jié)果與理論值在誤差范圍內(nèi)相等，驗(yàn)證了對電感的消去的正確性。五、設(shè)計(jì)總結(jié)（1） 通過本次試驗(yàn)，加強(qiáng)我對含有耦合電路的結(jié)構(gòu)及原理的把握，（2） 該仿真試驗(yàn)驗(yàn)證了互感消去法的正確性； （3）這一個試驗(yàn)讓我把握了如何使

31、用示波器測出正弦溝通電路的電流電壓有效值及相位，讓我能越來嫻熟地使用這一款仿真軟件。（4）該試驗(yàn)過程有些繁瑣，用示波器測電流、電壓時，需要有足夠的急躁，只有通過精細(xì)地調(diào)整才能測出更精確的數(shù)據(jù)，我不斷克服困難，最終順當(dāng)完成試驗(yàn)。試驗(yàn)八 二階電路零輸入響應(yīng)的三種狀態(tài)軌跡欠阻尼、過阻尼、臨界阻尼一、 試驗(yàn)?zāi)康?、生疏二階電路響應(yīng)的三種狀態(tài)軌跡的發(fā)生條件及其分析方式，加深對其的理解和生疏；2、學(xué)習(xí)使用Multisim軟件對電路模型進(jìn)行仿真設(shè)計(jì)，并將結(jié)果與理論分析課程和試驗(yàn)課程所闡述的原理與概念進(jìn)行對比，從而加深對電路學(xué)問的生疏。二、 試驗(yàn)原理及實(shí)例二階電路是含有兩個獨(dú)立儲能元件的電路。電磁過程的基本形

32、式有兩種類型：電阻數(shù)值較大，、i等電路變量類似一階電路零輸入響應(yīng)單調(diào)下降；電阻值小于某一數(shù)值，、i等會發(fā)生周期性振蕩變化，這是由L和C元件之間的電磁能量交換所引起的，也是一階電路的暫態(tài)過程所沒有的。暫態(tài)屬非振蕩類型，稱電路是過阻尼的，電路處在臨界阻尼，暫態(tài)是非振蕩的暫態(tài)屬振蕩類型，稱電路是欠阻尼的例：如圖所示電路：0時刻時，開關(guān)由1打到2，L=0.25H,C=0.25F。（1）R=2.5；（2）R=2；（3）R=1。 分別求在上述電阻式電路中的電壓和電流i。 圖81分析過程如下： (1) R=2.5時，過阻尼狀態(tài)（2）R=2，臨界阻尼狀態(tài)。 （3）R=1,欠阻尼狀態(tài)，振蕩放電過程 三、 仿真設(shè)

33、計(jì)步驟：1、依據(jù)電路設(shè)計(jì)題目要求設(shè)計(jì)電路；2、用visio做出電路原理圖并對其進(jìn)行理論計(jì)算分析；3、依據(jù)電路模擬圖在電路仿真軟件上做出仿真模型，通過示波器分析電容電壓和電流變化過程，進(jìn)行電路仿真；4、將測量的結(jié)果與理論計(jì)算值進(jìn)行比較，對仿真結(jié)果進(jìn)行分析；5、做出試驗(yàn)小結(jié)四、 仿真試驗(yàn)結(jié)果如圖所示，設(shè)計(jì)仿真電路 圖82 R=2.5時，過阻尼狀態(tài)波形如下所示： 圖83當(dāng)將R值換成2時，；臨界阻尼波形圖如下 圖84當(dāng)將R值換成1時，欠阻尼振蕩放電波形圖如下： 圖85圖中藍(lán)色為電感電流波形軌跡，紅色為電容電壓波形軌跡。過阻尼與臨界阻尼均為非振蕩放電過程，最終都衰減至零，第三個圖為欠阻尼震蕩過程，在震蕩過程中電容周期性的充放電，電感周期性的吸取和放出能量，由于電阻的存在，電磁能量不斷消耗，震蕩漸漸衰減。從圖中可以看出波形周期衰減的趨勢。符合理論分析。五、 誤差分析及小結(jié) 1、由波形可以