实验1电阻电路测量与分析综合实验.doc

实验一 电阻电路测量与分析综合实验一、实验目的1、熟悉并掌握直流电压表、电流表、恒压源等使用；2、学会电阻元件的伏安特性的逐点测试法；3、学会电路中电位、电压的测量方法，掌握电路电位图的测量、绘制方法；4、验证基尔霍夫定律，学会检查、分析电路简单故障；5、验证叠加定理，学会叠加定理的应用二、实验原理1、电阻元件的伏安特性任一二端电阻元件的特性可用该元件上的端电压U与通过该元件的电流I之间的函数关系U＝f(I)来表示，即用U－I平面上的一条曲线来表征，这条曲线称为该电阻元件的伏安特性曲线根据伏安特性的不同，电阻元件分两大类：线性电阻和非线性电阻线性电阻元件的伏安特性曲线是一条通过坐标原点的直线，如图1－1中(a)所示，该直线的斜率只由电阻元件的电阻值R决定，其阻值为常数，与元件两端的电压U和通过该元件的电流I无关；非线性电阻元件的伏安特性是一条经过坐标原点的曲线，其阻值R不是常数，即在不同的电压作用下，电阻值是不同的，常见的非线性电阻如白炽灯丝、普通二极管、稳压二极管等，它们的伏安特性如图1－1中（b）、（c）、（d）在图1－1中，U >0的部分为正向特性，U<0的部分为反向特性绘制伏安特性曲线通常采用逐点测试法，即在不同的端电压作用下，测量出相应的电流，然后逐点绘制出伏安特性曲线，根据伏安特性曲线便可计算其电阻值。

2、电路中的电压、电位测量在一个确定的闭合电路中，各点电位的大小视所选的电位参考点的不同而异，但任意两点之间的电压(即两点之间的电位差)则是不变的，这一性质称为电位的相对性和电压的绝对性据此性质，我们可用一只电压表来测量出电路中各点的电位及任意两点间的电压若以电路中的电位值作纵坐标，电路中各点位置（电阻或电源）作横坐标，将测量到的各点电位在该坐标平面中标出，并把标出点按顺序用直线条相连接，就可得到电路的电位图，每一段直线段即表示该两点电位的变化情况而且，任意两点的电位变化，即为该两点之间的电压在电路中，电位参考点可任意选定，对于不同的参考点，所绘出的电位图形是不同，但其各点电位变化的规律却是一样的3、基尔霍夫定律基尔霍夫电流定律和电压定律是电路的基本定律，它们分别用来描述结点电流和回路电压，即对电路中的任一结点而言，在设定电流的参考方向下，应有ΣI＝0，一般流出结点的电流取负号，流入结点的电流取正号；对任何一个闭合回路而言，在设定电压的参考方向下，绕行一周，应有ΣU＝0，一般电压方向与绕行方向一致的电压取正号，电压方向与绕行方向相反的电压取负号在实验前，必须设定电路中所有电流、电压的参考方向，其中电阻上的电压方向应与电流方向一致，即关联参考方向，见图1－4所示。

4、叠加定理在有几个电源共同作用下的线性电路中，通过每一个元件的电流或其两端的电压，可以看成是由每一个电源单独作用时在该元件上所产生的电流或电压的代数和具体方法是：一个电源单独作用时，其它的电源必须去掉（电压源短路，电流源开路）；在求电流或电压的代数和时，当电源单独作用时电流或电压的参考方向与共同作用时的参考方向一致时，符号取正，否则取负在图1－2中： 叠加定理反映了线性电路的叠加性，线性电路的齐次性是指当激励信号（如电源作用）增加或减小K倍时，电路的响应（即在电路其它各电阻元件上所产生的电流和电压值）也将增加或减小K倍叠加性和齐次性都只适用于求解线性电路中的电流、电压对于非线性电路，叠加性和齐次性都不适用三、实验设备1．直流数字电压表、直流数字电流表；2．恒压源(双路0～30V可调)；3．NEEL－11B 电工原理（一）、MEEL-04电工原理（二）模块板 四、实验内容（一）测定线性电阻的伏安特性按图1－3接线，图中的电源U选用恒压源的可调稳压输出端，通过直流数字毫安表与1kΩ（8W）线性电阻相连，电阻两端的电压用直流数字电压表测量恒压源必须置10V档位上，调节恒压源可调稳压电源的输出电压U，从0伏开始缓慢地增加（不能超过10V），在表1－1中记下相应的电压表和电流表的读数。

表1－1 线性电阻伏安特性数据 U(V) 0 2 4 6 8 10 I(mA)（二）电路中电位、电压的测量实验电路如图1－4所示，图中的电源US1用恒压源I路0～＋30V可调电源输出端（置10V档位），并将输出电压调到＋6V，US2用II路0～＋30V可调电源输出端（置20V档位），并将输出电压调到＋12V开关S1 、S2、S3均朝上打1．测量电路中各点电位以图1－4中的A点作为电位参考点，分别测量B、C、D、E、F各点的电位用电压表的负端（黑色接线柱）与A点相连，正端（红色接线柱）分别对B、C、D、E、F各点进行测量，数据记入表1－2中以D点作为电位参考点，重复上述步骤，测得数据记入表2－1中2．测量电路中相邻两点之间的电压值在图1－4中，测量电压UAB：将电压表的正端（红色接线柱）与A点相连负端（黑色接线柱）与B点相连，读电压表读数，记入表1－2中按同样方法测量UBC、UCD、UDE、UEF及UFA，测量数据记入表1－2中表1－2 电路中各点电位和电压数据 单位：V电位参考点VAVBVCVDVEVFUABUBCUCDUDEUEFUFAA0D0（三）结点电流、回路电压定律实验电路如图1-4所示，图中的电源US1用恒压源I路0～＋30V可调电压输出端，并将输出电压调到＋6V，US2用恒压源II路0～＋30V可调电压输出端，并将输出电压调到＋12V（以直流数字电压表读数为准）。

开关S1 拨向上方，开关S2 拨向上方，开关S3拨向上方实验前先设定三条支路的电流参考方向，如图1-4中的I1、I2、I3所示，并熟悉线路结构，掌握各开关的操作使用方法1．熟悉电流插头的结构，将电流插头的红接线端插入数字电流表的红（正）接线端，电流插头的黑接线端插入数字电流表的黑（负）接线端2．测量支路电流将电流插头分别插入三条支路的三个电流插座中，读出各个电流值按规定：在结点A，电流表读数为‘＋’，表示电流流入结点，读数为‘－’，表示电流流出结点，然后根据图3－1中的电流参考方向，确定各支路电流的正、负号，并记入表1－3中表1－3 支路电流数据支路电流(mA)I1I2I3计算值测量值相对误差3．测量元件电压用直流数字电压表分别测量两个电源及电阻元件上的电压值，将数据记入表1－4中测量时电压表的红（正）接线端应插入被测电压参考方向的高电位端，黑（负）接线端插入被测电压参考方向的低电位端表1－4 各元件电压数据各元件电压（V）US1US2UR1UR2UR3UR4UR5计算值（V）测量值（V）相对误差（四）叠加定理的应用实验电路如图1-4所示，图中：,,，图中的电源US1用恒压源I路0～＋30V可调电压输出端，并将输出电压调到＋12V，US2用恒压源II路0～＋30V可调电压输出端，并将输出电压调到＋6V（以直流数字电压表读数为准），开关S3 拨向上方R3侧。

1．US1电源单独作用（将开关S1拨向上方，开关S2拨向下方），参考图1－2(b)，画出电路图，标明各电流、电压的参考方向用直流数字毫安表接电流插头测量各支路电流：将电流插头的红接线端插入数字电流表的红（正）接线端，电流插头的黑接线端插入数字电流表的黑（负）接线端，测量各支路电流，按规定：在结点A，电流表读数为‘＋’，表示电流流入结点，读数为‘－’，表示电流流出结点，然后根据电路中的电流参考方向，确定各支路电流的正、负号，并将数据记入表1—5中用直流数字电压表测量各电阻元件两端电压：电压表的红（正）接线端应插入被测电阻元件电压参考方向的正端，电压表的黑（负）接线端插入电阻元件的另一端（电阻元件电压参考方向与电流参考方向一致），测量各电阻元件两端电压，数据记入表1—5中表1—5实验数据表 测量项目实验内容US1(V)US2(V)I1(mA)I2(mA)I3(mA)UAB(V)UCD (V)UAD (V)UDE (V)UFA (V)US1单独作用120US2单独作用06US1, US2共同作用126US2单独作用0122．US2电源单独作用（将开关S1拨向下方，开关S2拨向上方），参考图1－2(c)，画出电路图，标明各电流、电压的参考方向。

重复步骤1的测量并将数据记录记入表格1—5中3．US1和US2共同作用时（开关S1和S2全部拨向上方），各电流、电压的参考方向见图1－4完成上述电流、电压的测量并将数据记录记入表格1—5中4．将US2的数值调至＋12V，重复第2步的测量，并将数据记录在表1－5中5．将开关S3拨向下方二极管VD侧，即电阻R3换成一只二极管1N4007，重复步骤１～4的测量过程，并将数据记入表1—6中表1—6 实验数据表 测量项目实验内容US1(V)US2(V)I1(mA)I2(mA)I3(mA)UAB(V)UCD(V)UAD(V)UDE(V)UFA(V)US1单独作用120US2单独作用06US1, US2共同作用126US2单独作用012五、实验注意事项1．测量时，可调稳压电源的输出电压由0缓慢逐渐增加，应时刻注意电压表和电流表，不能超过规定值2．稳压电源输出端切勿碰线短路3．测量中，随时注意电流表读数，及时更换电流表量程，勿使仪表超量程，注意仪表的正负极性及数据表格中“＋、－”号的记录4．实验电路中使用的电源US1和US2用0～＋30V可调电源输出端，应分别将输出电压调到＋6V和＋12V后，再接入电路中。

并防止电源输出端短路5．使用数字直流电压表测量电位时，用黑笔端插入参考电位点，红笔端插入被测各点，若显示正值，则表明该点电位为正（即高于参考点电位）；若显示负值，表明该点电位为负（即该点电位低于参考点电位）6．使用数字直流电压表测量电压时，红笔端插入被测电压参考方向的正（＋）端，黑笔端插入被测电压参考方向的负（－）端，若显示正值，则表明电压参考方向与实际方向一致；若显示负值，表明电压参考方向与实际方向相反7．所有需要测量的电压值，均以电压表测量的读数为准，不以电源表盘指示值为准8．若用指针式电流表进行测量时，要识别电流插头所接电流表的“＋、－”极性，倘若不换接极性，则电表指针可能反偏而损坏设备（电流为负值时），此时必须调换电流表极性，重新测量，此时指针正偏，但读得的电流值必须冠以负号9．电压源单独作用时，去掉另一个电源，只能在实验板上用开关S１或S２操作，而不能直接将电压源短路。