电路测量基础实验(一)

1、电路测量基础实验 (一)目 录实验一 电路元件的伏安特性1实验二 基尔霍夫定律和叠加原理7实验三 戴维南定理和诺顿定理的验证11实验四 最大功率传输条件测定16实验五典型电信号的观察与测量19实验六 正弦稳态交流电路向量的研究22实验安全用电规则 安全用电是实验中始终需要注意的重要事项。为了做好实验，确保人身和设备的安全，在做电工实验时，必须严格遵守下列安全用电规则：1、实验中的接线、改接、拆线都必须在切断电源的情况下进行，线路连接完毕再送电。2、在电路通电情况下，人体严禁接触电路中不绝缘的金属导线和带电连接点。万一遇到触电事故，应立即切断电源，保证人身安全。3、实验中，特别是设备刚投入运行时，要随时注意仪器设备的运行情况，如发现有超量程、过热、异味、冒烟、火花等，应立即断电，并请指导老师检查。4、实验时应精力集中，同组者必须密切配合，接通电源前必须通知同组同学，以防止触电事故。5、了解有关电器设备的规格、性能及使用方法，严格按要求操作。注意仪表仪器的种类、量程和连接方法，保证设备安全。电路测量基础实验须知电路测量基础实验是电路分析重要的教学环节，实验的目的不仅要巩固和加深理解所学理论

2、知识，更重要的是要培养严谨的科学作风，训练学生实验技能，增强动手能力。请师生们在实验课前认真阅读下列内容。电路测量基础实验必须经过实验预习、实验操作、实验总结等几个主要环节。1.实验前的准备：（1）电路分析基础实验课前,要认真阅读指导书,明确本次实验目的,实验要求,实验内容,实验线路,实验步骤以及注意事项；（2）复习材料中的有关知识，弄清实验原理,还应进行必要的计算和回答预习要求中的问题。2.实验的进行：（1）实验开始前应认真听取指导教师的实验讲解，并检查仪器,设备是否完好,若发现问题需及时报告指导教师。（2）应熟悉实验设备,仪器和仪表，了解它们的性能，额定值和使用方法。（3）看懂接线电路图之后再动手接线。（4）接线可按先串联后并联的原则先接无源部分，再接电源部分。接线时应将所有电源开关断开，并将可调设备的旋钮、手柄置于最安全的位置。接好线后，经仔细检查无误，指导老师复查后才能接通电源。合电源时，要注意各仪表的指示或偏转是否正常。（5）实验过程中要胆大心细，一丝不苟认真观察现象，仔细读取数据，随时分析研究实验结果的合理性。实验过程中如发现数据有疑问，应重新测量，分析原因，直到得到正确的

3、结果。（6）实验过程中若出现异常现象,应立即切断电源,经查清问题和妥善处理故障后，方可继续进行实验。（7）数据测量完毕后，应断开电源，但不要忙于拆除线路，首先检查数据有无遗漏和分析实验结果是否合理，确认无误后，才能拆除线路。（8）切断电源，将各电源的旋钮，手柄置于零位，各开关置于断开的位置，并整理实验器材和用具。（9）经指导老师同意后方可离开实验室。3.实验总结在实验的基础上,对实验现象和数据进行整理计算和分析，然后写出实验报告，编写实验报告的过程是一个从感性认识到理性认识的提高过程，也是一个加深理解和巩固知识的过程。因而必须重视并认真写出实验总结报告。实验报告应采用专门的实验报告纸，并包括以下内容：（1）实验名称、日期、班级、姓名、学号、同组者。（2）实验目的。（3）实验设备。（4）实验内容(包括实验线路及实验步骤)。（5）实验数据分析（包括观察到的实验现象,根据实验原始数据进行整理,对实验结果分析说明）。（6）绘制波形和曲线(在坐标线上绘制，曲线进行分析说明)。（7）回答指导书中提出的问题。（8）原始数据当附件放在后面。实验一 电路元件的伏安特性一、实验目的1、研究电阻元件和直流电

4、源的伏安特性及其测定方法。2、学习直流仪表设备的使用方法。二、原理及说明 1、独立电源和电阻元件的伏安特性可以用电压表、电流表测定，称为伏安测量法（伏安表法）。伏安表法原理简单，测量方便，同时适用于非线性元件伏安特性测量。2、理想电压源的内部电阻值Rs为零，其端电压Us（t）是确定的时间函数，而与流过电源的电流大小无关。如果Us（t）不随时间变化（即为常数），则该电压源称为直流理想电压源Us，其伏安特性曲线如图1-1中曲线a所示，实际电源的伏安特性曲线如图1-1中曲线b所示，它可以用一个理想电压源Us和电阻Rs相串联的电路模型来表示（图1-2）。显然Rs越大,图1-1中的角也越大，其正切的绝对值|tan|=U/I=Rs 代表实际电源的内阻。3、理想电流源向负载提供的电流Is（t）是确定的函数，与电源的端电压大小无关。如果Is(t)不随时间变化（即为常数），则该电流源为直流理想电流源Is，其伏安特性曲线如图1-3中曲线a所示。实际电源的伏安特性曲线如图1-3中曲线b所示，它可以用一个理想电流源Is和电导Gs相并联的电路模型来表示（图1-4）。显然，Gs越大，图1-3中的角也越大，其正切的

5、绝对值|tan|=I/U=1/Rs=Gs代表实际电源的电导值。4、电阻元件的特性可以用该元件两端的电压U与流过元件的电流I的关系来表征。即满足于欧姆定律：R=U/I在U-I坐标平面上，线性电阻的特性曲线是一条通过原点的直线。5、非线性电阻元件的电压、电流关系，不能用欧姆定律来表示，它的伏安特性一般为一曲线。图1-5给出的是一般晶体二极管的伏安特性曲线。三、仪器设备序号名 称型号与规格数量备注1可调直流稳压电源030V12万 用 表FM-47或其他1自备3直流数字毫安表0200mA14直流数字电压表0200V15二 极 管IN40071DGJ-056稳 压 管2CW511DGJ-057线性电阻器200，1K/8W1DGJ-05四、实验内容1、理想电压源的伏安特性按图1-6接线，电流表接线时使用电流插孔，图中200为限流电阻。接线前调稳压电源Us(V)=10（V）。按表1-1改变R数值（将可调电阻与电路断开后调整R值），记录相应的电压值与电流值于表1-1中。表1-1 理想电压源的伏安特性R（K）理论值1.00.50.30.20.1实际值U（V）I（mA）2、实际电压源的伏安特性按图1-7接

6、线。接线前调稳压电源Us(V)=10（V）。按表1-2改变R数值（将可调电阻与电路断开后调整），记录相应的电压值与电流值于表1-2中。 表1-2 实际电压源的伏安特性R（K）理论值1.00.50.30.20.1实际值U（V）I（mA）3、线性电阻的伏安特性按图1-8接线。按表1-3改变直流稳压电源的电压Us，测定相应的电流值和电压值记录于表1-3中。表1-3 线性电阻的伏安特性 I= Us/(200+R) , U=I*RUs(v)0.02.04.06.08.010.0U(V)I(mA) 4、测定半导体二极管伏安特性（1）正向特性实验（2）反向特性实验按图1-9接线，R为限流电阻器。测二极管的正向特性时，其正向电流不得超过35mA，二极管IN4007的正向施压UD+可在00.75V之间取值。在0.50.75V之间应多取几个测量点。测反向特性时，只需将图1-9 中的二极管IN4007反接，且其反向施压UD可达30V。 将正向特性电流测试值填入表1-4中； 反向特性电流测试值填入表1-5中。表1-4 二极管正向伏安特性（UD+为电压表测得的电压）UD+ (V)0.1000.3000.5000

7、.5500.6000.6500.7000.750I（mA）表1-5 二极管反向伏安特性（UD为电压表测得的电压）UD(V)0.005.0010.0015.020.025.030.0I（mA）5、测定稳压二极管的伏安特性（1）正向特性实验（2）反向特性实验按图1-10接线，R为限流电阻器。UZ+为2CW51的正向施压。将数据分别填入表1-6中.将图1-10中2CW51反接，R换成1K,测量2CW51的反向特性。稳压电源的输出电压Uo从020V，测量2CW51二端的电压UZ-及电流I，由UZ-可看出其稳压特性。将数据填入表1-7中图1-10表1-6 稳压二极管的正向伏安特性(没有微调，要慢调)UZ+（V）0.1000.3000.5000.5500.6000.650.70.75I（mA）注：UZ+为电压表测得的电压表1-7 稳压二极管的反向伏安特性Uo(V)02468101214161820UZ（V）I（mA）注：Uo为电源输出电压。UD为电压表测得的电压。五、实验注意事项1. 测二极管正向特性时，稳压电源输出应由小至大逐渐增加， 应时刻注意电流表读数不得超过35mA。2. 进行不同实验时，

8、应先估算电压和电流值，合理选择仪表的量程，勿使仪表超量程，仪表的极性亦不可接错。3.更换直流电流表的量程时，要先按停止按钮后才能更换量程（因为要改线路）。4.调节电压源旋钮时，速度不宜过快。5.每做完一个实验，需先将电压源调零后，再做下一个实验。六、思考题1. 线性电阻与非线性电阻的概念是什么？ 2. 电阻器与二极管的伏安特性有何区别？七、实验报告1. 根据各实验数据，分别在纸上绘制出光滑的伏安特性曲线。（其中二极管和稳压管的正、反向特性均要求画在同一张图中，正、反向电压可取为不同的比例尺）2. 根据实验结果，总结、归纳被测各元件的特性。3. 必要的误差分析。4. 心得体会及其他。实验二 基尔霍夫定律和叠加原理一、实验目的 加深对基尔霍夫定律和叠加原理的内容和适用范围的理解。二、原理及说明1、基尔霍夫定律是集总电路的基本定律。它包括电流定律和电压定律。基尔霍夫电流定律：在集总电路中，任何时刻，对任一节点，所有支路电流的代数和恒等于零,即: I=0基尔霍夫电压定律：在集总电路中，任何时刻，沿任一回路内所有支路或元件电压的代数和恒等于零,即:U=0 2、叠加原理是线性电路的一个重要定理。如果把独立电源称为激励，由它引起的支路电压、电流称为响应，则叠加原理可简述为：在任意线性网络中，多个激励同时作用时，总的响应等于每个激励单独作用时引起的响应之和。三、仪器设备序号名 称型号与规格数量备 注1直流稳压电源030V可调1二路2万用表1自备3直流数字电压表0200V14直流数字毫安表0200mV15基尔霍夫定理/叠加原理实验板1DGJ-03四、实验内容1、基尔霍夫定律利用DGJ-03实验挂箱上的“基尔霍

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