电路分析实验.ppt

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1、电路分析实验,实验大纲,实验项目,电路分析实验项目,实验一 基尔霍夫定律及叠加原理的验证,实验二 电压源与电流源的等效变换,实验七 三相交流电压、电流的测量,实验三 戴维南定理和诺顿定理的验证,实验五 用三表法测量电路等效参数,实验六 正弦稳态交流电路相量的研究,实验八 三相电路功率的测量,实验四 受控源的实验研究,一、实验目的,二、实验原理,四、实验仪器,三、实验电路,五、实验内容,六、实验注意事项,七、实验报告要求,实验一基尔霍夫定律及叠加原理的验证,4 学会用电流插头、插座测量各支路电流。,1 熟悉实验台的布局及直流电压源、直流电 压表电流表的使用方法。,2验证基尔霍夫定律的正确性，加深

2、对基尔霍夫 定律的理解。,3验证线性电路叠加原理的正确性，加深对线性 电路的叠加性和齐次性的认识和理解。,一、实验目的,2 基尔霍夫电压定律（KVL）：U0,3叠加原理：,4 齐次定理：,I=I+I U=U+U,I=K1US U=K2US,二、实验原理,1基尔霍夫电流定律（KCL）：I0,三、实验电路,四、实验仪器,五、实验内容,1按电路图连接实验线路，将两路稳压源的输出分别调 节为12V和6V，接入U1和U2处。2令U1电源单独作用，数据记入表1-1。3令U2电源单独作用，数据记入表1-1。4令U1和U2共同作用，数据记入表1-1。5将U2的数值调至12V，数据记入表1-1。6将R5（330

3、）换成二极管 1N4007，数据记入表1-2。,表1-1,表1-2,用电流插头测量各支路电流时，或者用电压表 测量电压降时，应注意仪表的极性，正确判断 测得值的、号后，记入数据表格。,2.所有需要测量的电压值，均以电压表测量的读 数为准。U1、U2也需测量，不应取电源本身的 显示值。,3.注意仪表量程的及时更换。,六、实验注意事项,4.防止稳压电源两个输出端碰线短路。,七、实验报告要求,1.实验目的;2实验原理;3.实验仪器;4实验电路;5实验内容及实验步骤、实验数据;6用实验结果验证理论的正确性：1）根据实验数据，选定节点A，验证KCL的正确性。2）根据实验数据，选定实验电路中的所有闭合回路

4、，验证KVL的正确性。3）根据实验数据表格，验证线性电路的叠加性与齐次性7理论计算数据及误差计算,进行误差原因分析;8实验心得体会及其他。,一、实验目的,二、实验原理,四、实验仪器,三、实验电路,五、实验内容,六、实验注意事项,七、实验报告要求,实验二电压源与电流源的等效变换,4熟练使用电流插头、插座测量各支路电流。,1进一步熟悉实验台的布局及直流电压源、直流电压表电流表的使用方法。,2掌握电源外特性的测试方法。,3验证电压源与电流源等效变换的条件。,一、实验目的,二、实验原理,一个电压源与一个电流源等效变换的条件为：IsUsRo，go1/Ro 或 UsIsRo，Ro 1/go。如图所示。,三

5、、实验电路,图1,图2,图3,图4,图5,四、实验仪器,五、实验内容,1测定直流稳压电源与实际电压源的外特性（1）按图1接线，Us为12V直流稳压电源（将R0短接）。调节R2，令其阻值由大至小变化，记录两表的读数，记录在表2-1中。（2）按图2接线，虚线框可模拟为一个实际的电压源。调节R2，令其阻值由大至小变化，记录两表的读数，记录在表2-2中。,表2-1,表2-2,3测定电源等效变换的条件：先按图4线路接线，记录线路中两表的读数。然后利用图5中右侧的元件和仪表，按图5接线。调节恒流源的输出电流IS，使两表的读数与图5时的数值相等，记录Is之值，验证等效变换条件的正确性。,2测定电流源的外特性

6、：按图3接线，Is为直流恒流源，调节其输出为10mA，令Ro分别为1K和（即接入和断开），调节电位器RL（从0至1K），测出这两种情况下的电压表和电流表的读数。自拟数据表格，记录实验数据。,在测电压源外特性时，不要忘记测空载时的电压值，测电流源外特性时，不要忘记测短路时的电流值，注意恒流源负载电压不要超过20伏，负载不要开路。,六、实验注意事项,2.换接线路时，必须关闭电源开关。,3.直流仪表的接入应注意极性与量程。,七、实验报告要求,1.实验目的;2实验原理;3.实验仪器;4实验电路;5实验内容及实验步骤、实验数据;6.根据实验数据绘出电源的四条外特性曲线，并总 结、归纳各类电源的特性。7.

7、从实验结果，验证电源等效变换的条件。8实验心得体会及其他。,一、实验目的,二、实验原理,四、实验仪器,三、实验电路,五、实验内容,六、实验注意事项,七、实验报告要求,实验三戴维南定理和诺顿定理的验证有源二端网络等效参数的测定,4.进一步学会用电流插头、插座测量各支路电流。,1.进一步熟悉实验台的布局及直流电压源、直流电压表电流表的使用方法。,2验证戴维南定理和诺顿定理的正确性，加深对该定理的理解。,3.掌握测量有源二端网络等效参数的一般方法。,一、实验目的,二、实验原理,1戴维南定理指出：任何一个线性有源网络，总可以用一个电压源与一个电阻的串联来等效代替，此电压源的电动势Us等于这个有源二端网

8、络的开路电压Uoc，其等效内阻R0等于该网络中所有独立源均置零（理想电压源视为短接，理想电流源视为开路）时的等效电阻。,2.诺顿定理指出：任何一个线性有源网络，总可以用一个电流源与一个电阻的并联组合来等效代替，此电流源的电流Is等于这个有源二端网络的短路电流ISC，其等效内阻R0定义同戴维南定理。,Uoc（Us）和R0或者ISC（IS）和R0称为有源二端网络的等效参数。,三、实验电路,诺顿等效电路,(a),(b),(c),四、实验仪器,五、实验内容,1按电路图1连接实验线路，用开路电压、短路电流测定戴维南等效电路的Uoc、R0和诺顿等效电路的ISC、R0。按图(a)接入稳压电源Us=12V和恒

9、流源Is=10mA，不接入RL。测出UOc和Isc,并计算出R0。（测UOC时，不接入mA表）。数据记入表3-1。2按图(a)接入RL。改变RL阻值，测量有源二端网络的外特性曲线。数据记入表3-2。,表3-1,表3-2,4.验证诺顿定理：从电阻箱上取得按步骤“1”所得的等效电阻R0之值，然后令其与直流恒流源（调到步骤“1”时所测得的短路电流ISC之值）相并联，如图（c）所示，仿照步骤“2”测其外特性，数据记入表3-4。对照表3-2和表3-4对诺顿定理进行验证。,3验证戴维南定理：从电阻箱上取得按步骤“1”所得的等效电阻R0之值，然后令其与直流稳压电源（调到步骤“1”时所测得的开路电压Uoc之值

10、）相串联，如图(b)所示，仿照步骤“2”测其外特性，数据记入表3-3。对照表3-2和表3-3对戴氏定理进行验证。,表3-3,表3-4,1.测量时应注意电流表量程的更换。,2.步骤“5”中，电压源置零时不可将稳压源短接。,3.用万表直接测R0时，网络内的独立源必须先置零，以免损坏万用表。其次，欧姆档必须经调零后再进行测量。,六、实验注意事项,4.用零示法测量UOC时，应先将稳压电源的输出调至接近于 UOC，再按图（c）测量。,5.改接线路时，要关掉电源。,七、实验报告要求,1.实验目的;2实验原理;3.实验仪器;4实验电路;5实验内容及实验步骤、实验数据;6用实验结果验证理论的正确性：1）根据步

11、骤2、3、4，分别绘出曲线，验证戴维南定理和诺顿定理的正确性，并分析产生误差的原因。2）根据步骤1、5、6的几种方法测得的Uoc与R0与预习时电路计算的结果作比较，你能得出什么结论。7理论计算数据及误差计算,进行误差原因分析;8实验心得体会及其他。,一、实验目的,二、实验原理,四、实验仪器,三、实验电路,五、实验内容,六、实验注意事项,七、实验报告要求,实验四受控源VCVS、VCCS、CCVS、CCCS的实验研究,3.进一步学会用电流插头、插座测量各支路电流。,1.进一步熟悉实验台的布局及直流电压源、直流电压表电流表的使用方法。,2通过测试受控源的外特性及其转移参数，进一步理解受控源的物理概念

12、，加深对受控源的认识和理解。,一、实验目的,二、实验原理,1受控源是四端器件，或称为双口元件。它有一对输入端（U1、I1）和一对输出端（U2、I2）。输入端可以控制输出端电压或电流的大小。施加于输入端的控制量可以是电压或电流，因而有两种受控电压源（即电压控制电压源VCVS和电流控制电压源CCVS）和两种受控电流源（即电压控制电流源VCCS和电流控制电流源CCCS）。,CCCS,CCVS,CCCS,VCCS,CCVS,3.受控源的控制端与受控端的关系式称为转移函数。四种受控源的转移函数参量的定义如下：(1)压控电压源(VCVS)：U2f(U1)，U2/U1 称为转移电 压比（或电压增益）。(2)

13、压控电流源(VCCS)：I2f(U1)，gmI2/U1 称为转移电导。(3)流控电压源(CCVS)：U2f(I1)，rmU2/I1 称为转移电阻。(4)流控电流源(CCCS)：I2f(I1)，I2/I1 称为转移电流比（或电流增益）。,2.当受控源的输出电压（或电流）与控制支路的电压（或电流）成正比变化时，则称该受控源是线性的。,三、实验电路,(a),(b),(c),(d),四、实验仪器,五、实验内容,1测量受控源VCVS的转移特性U2f(U1)及负载特性U2f(IL)，实验线路如图(a)(1)不接电流表，固定RL2K，调节稳压电源输出电压U1，测量U1及相应的U2值，记入表4-1 在方格纸上

14、绘出电压转移特性曲线U2f(U1)，并在其线性部分求出转移电压比。,表4-1,表4-2,(2)接入电流表，保持U12V，调节RL可变电阻箱的阻值，测U2及IL，绘制负载特性曲线U2f(IL)。记入表4-2,2.测量受控源VCCS的转移特性 ILf(U1)及负载特性ILf(U2)，实验线路如图(b)。(1)固定RL2K，调节稳压电源的输出电压U1，测出相应的IL值，绘制ILf(U1)曲线，并由其线性部分求出转移电导gm。记入表4-3,表4-3,表4-4,(2)保持U12V，令RL从大到小变化，测出相应的IL及U2，绘制ILf(U2)曲线。记入表4-4,3.测量受控源CCVS的转移特性 U2f(I

15、1)与负载特性U2f(IL)，实验线路如图(c)。(1)固定RL2K，调节恒流源的输出电流Is，按下表所列Is值，测出U2，绘制U2f(I1)曲线，并由其线性部分求出转移电阻rm。记入表4-5,表4-5,(2)保持Is2mA，按下表所列RL值，测出U2及IL，绘制负载特性曲线U2f(IL)。记入表4-6,表4-6,4.测量受控源CCCS的转移特性 ILf(I1)及负载特性ILf(U2)，实验线路如图(d)。,(1)参见3(1)测出IL，绘制ILf(I1)曲线，并由其线性部分求出转移电流比。记入表4-7,表4-7,表4-8,(2)保持Is1mA，令RL为下表所列值，测出IL，绘制ILf(U2)曲

16、线。记入表4-8,1.每次组装线路，必须事先断开供电电源，但不必关闭电源总开关。,六、实验注意事项,2.用恒流源供电的实验中，不要使恒流源的负载开路。,七、实验报告要求,1.实验目的;2实验原理;3.实验仪器;4实验电路;5实验内容及实验步骤、实验数据;6用实验结果验证理论的正确性：1）根据实验数据，在方格纸上分别绘出四种受控源的转移特性和负载特性曲线，并求出相应的转移参量。2）对实验的结果作出合理的分析和结论，总结对四种受控源的认识和理解。7实验心得体会及其他。,一、实验目的,二、实验原理,四、实验仪器,三、实验电路,五、实验内容,六、实验注意事项,七、实验报告要求,实验五用三表法测量电路等

17、效参数,1.学会用交流电压表、交流电流 表和功率表测量元件的交流等 效参数的方法。,2.学会功率表的接法和使用。,一、实验目的,二、实验原理,1 正弦交流信号激励下的元件值或阻抗值，可以用交流电压表、交流电流表及功率表分别测量出元件两端的电压U、流过该元件的电流I和它所消耗的功率P，然后通过计算得到所求的各值，这种方法称为三表法，是用以测量50Hz交流电路参数的基本方法。计算的基本公式为：阻抗的模：电路的功率因数 等效电阻 RZcos，等效电抗 XZsin 或 XXL2fL，XXc,2.阻抗性质的判别方法：可用在被测元件两端并联电容或将被测元件与电容串联的方法来判别。,三、实验电路,(a),(

18、b),(c),黑匣子,示 波 器,四、实验仪器,五、实验内容,1测试线路如图所示。按图（a）接线，并经指导教 师检查后，方可接通市电电源。（1）分别测量15W白炽灯(R)、40W 日光灯镇流器(L)和 4.7F 电容器(C)的等效参数。填入表5-1中（2）测量L、C串联与并联后的等效参数。填入表5-1中,表5-1,4.验证用串、并试验电容法判别负载性质的正确性。实验线路同图(a)，但不必接功率表，按下表5-2内容进行测量和记录。,表5-2,5、三表法测定无源单口网络的交流参数。(1)实验电路如图(b)所示。实验电源取自主控屏50Hz三相交流电源中的一相。调节自耦调压器，使单相交流最大输出电压为

19、150V。用本实验单元黑匣子上的六只开关，可变换出8种不同的电路：K1合（开关投向上方），其它断。K2、K4合，其它断。K3、K5合，其它断。K2合，其它断。K3、K6合，其它断。K2、K3、K6合，其它断。K2、K3、K4、K5合，其它断。所有开关合。测出以上8种电路的U、I、P及cos的值，并列表记录。,2）按图(c)接线。将自耦调压器的输出电压调为30V。按照第2步(1)中黑匣子的8种开关组合，自拟表格，观察和记录u、i（即r上的电压）的相位关系。,1.本实验直接用市电220V交流电源供电，实验中要特别注意人身安全，不可用手直接触摸通电线路的裸露部分，以免触电，进实验室应穿绝缘鞋。,六、

20、实验注意事项,2.自耦调压器在接通电源前，应将其手柄置在零位，调节时，使其输出电压从零开始逐渐升高。每次改接实验线路、换拨黑匣子上的开关及实验完毕，都必须先将其旋柄慢慢调回零位，再断电源。必须严格遵守这一安全操作规程。,3.实验前应详细阅读智能交流功率表的使用说明书，熟悉其使用方法。,七、实验报告要求,1.实验目的;2实验原理;3.实验仪器;4实验电路;5实验内容及实验步骤、实验数据;6用实验结果验证理论的正确性：1）根据实验数据，在方格纸上分别绘出四种受控源的转移特性和负载特性曲线，并求出相应的转移参量。2）对实验的结果作出合理的分析和结论，总结对四种受控源的认识和理解。7实验心得体会及其他

21、。,一、实验目的,二、实验原理,四、实验仪器,三、实验电路,五、实验内容,六、实验注意事项,七、实验报告要求,实验六正弦稳态交流电路相量的研究,1 研究正弦稳态交流电路中电压、电流相量 之间的关系。,2掌握日光灯线路的接线。,3理解改善电路功率因数的意义并掌握其方法。,一、实验目的,2 基尔霍夫电压定律（KVL）：U0,3移相原理：RC串联电路，在正弦稳态信 号激励下，即当 R阻值改变时，可改变角的大小，从而达到移相的目的。,4 日光灯线路如图6-1所示，图中 A 是日光灯管，L 是镇流器，S是启辉器，C 是补偿电容器，用以改善电路的功率因数（cos值）。,二、实验原理,1基尔霍夫电流定律（K

22、CL）：I0,三、实验电路,图 6-1,图 6-2,实验电路,图 6-3,图 6-4,四、实验仪器,五、实验内容,1验证电压三角形关系。按图6-2 接线，R为220V、15W的白 炽灯泡，电容器为4.7F/450V，将自耦调压器输出调至 220V。记录U、UR、UC值，记入表6-1。2.日光灯线路接线与测量。按图6-3接线，调节自耦调压器的 输出，使其输出电压缓慢增大，直到日光灯刚启辉点亮为 止，记下三表的指示值。然后将电压调至220V，测量功率 P，电流I，电压U，UL，UA等值，数据记入表6-2。3.电路功率因数的改善。按图6-4组成实验线路，将自耦调压 器的输出调至220V，记录功率表、

23、电压表读数。通过一只 电流表和三个电流插座分别测得三条支路的电流，改变电容 值，进行三次重复测量。数据记入表6-3。,U（与UR，UC组成Rt）U=（）,表6-1,表6-2,表6-3,本实验用交流市电220V，务必注意用电 和人身安全。,2.功率表要正确接入电路。,六、实验注意事项,3.线路接线正确，日光灯不能启辉时，应 检查启辉器及其接触是否良好。,七、实验报告要求,1.实验目的;2实验原理;3.实验仪器;4实验电路;5实验内容及实验步骤、实验数据;6用实验结果验证理论的正确性：1）根据实验数据，选定节点，验证KCL的正确性。2）根据实验数据，选定闭合回路，验证KVL的正确性。7理论计算数据

24、及误差计算,进行误差原因分析;8实验心得体会及其他。,一、实验目的,二、实验原理,四、实验仪器,三、实验电路,五、实验内容,六、实验注意事项,七、实验报告要求,实验七三相交流电压、电流的测量,1 掌握三相负载作星形联接、三角形联接的方法，验证这两种接法下线、相电压及线、相电流之间的关系。,2 充分理解三相四线供电系统中中线的作用。,一、实验目的,二、实验原理,2不对称三相负载作Y联接时,必须采用三相 四线制接法，即Yo接法。,3当不对称负载作接时，IL Ip，,三、实验电路,图7-1,实验电路,图7-2,四、实验仪器,五、实验内容,1.三相负载星形联接（三相四线制供电）按图7-1线路组接实验电

25、路。然后接通实验台电源，调节调压器的输出，使输出的三相线电压为220V，按表7-1内容完成各项实验并观察各相灯组亮暗的变化程度，特别要注意观察中线的作用。2.负载三角形联接（三相三线制供电）按图7-2接线路，然后接通三相电源，并调节调 压器，使其输出线电压为220V，并按表7-2的内 容进行测试。,表7-1,表7-2,1.本实验采用三相交流市电，线电压为380V，应穿绝缘鞋进实验室。实验时要注意人身安全，不可触及导电部件，防止意外事故发生。,2.每次接线完毕，同组同学应自查一遍，然后由指导教师检查后，方可接通电源，必须严格遵守先断电、再接线、后通电；先断电、后拆线的实验操作原则。,3.星形负载

26、作短路实验时，必须首先断开中线，以免发生短路事故。,六、实验注意事项,4为避免烧坏灯泡，DG08实验挂箱内设有过压保护装置。当任一相电压245250V时，即声光报警并跳闸。因此，在做Y接不平衡负载或缺相实验时，所加线电压应以最高相电压240V为宜。,七、实验报告要求,1.实验目的;2实验原理;3.实验仪器;4实验电路;5实验内容及实验步骤、实验数据;6用实验结果验证理论的正确性：1）根据实验电路，计算出各个电路的电压电流。2）根据实验数据，验证理论的正确性。7理论计算数据及误差计算,进行误差原因分析;8实验心得体会及其他。,一、实验目的,二、实验原理,四、实验仪器,三、实验电路,五、实验内容,

27、六、实验注意事项,七、实验报告要求,实验八三相电路功率的测量,1 掌握用一瓦特表法、二瓦特表法 测量三相电路有功功率与无功功 率的方法,2进一步熟练掌握功率表的接线和使 用方法,一、实验目的,2.三相三线制供电系统,三相总功率P=P1+P2,二、实验原理,1对于三相四线制供电的三相星形联接的负载（即Yo接法），可用一瓦特表法测量，三相负载的总有功功率PPAPBPC。,3三相三线制供电的三相对称负载，三相负载的总无功功率Q=图8-3所示电路功率表读数。,三、实验电路,图8-1,图8-2,图8-3,三 相 负 载,三 相 平 衡 负 载,实验电路,图8-4,三 相 接 负 载,Y0,实验电路,三

28、相 负 载,图8-5,实验电路,图8-6,三相对称负载,四、实验仪器,五、实验内容,1用一瓦特表法测定三相Y0接负载的总功率P 按电路图8-4连接实验线路，数据记入表8-1。2用二瓦特表法测定三相负载的总功率，按图8-5接线。负载接成Y形，数据记入表8-2。负载接成角形，数据记入表8-2中。3用一瓦特表法测定三相对称星形负载的无功功率 按图8-6 所示的电路接线。读取三表的读数，并计算无功功率Q，记入表8-3。,表8-1,表8-2,表8-3,线路中的电流表和电压表用以监视该相的电流和电压，不要超过功率表电压和电流的量程。,2.每次实验完毕，均需将三相调压器旋柄调回零位。每次改变接线，均需断开三

29、相电源，以确保人身安全。,3.调压器的输出线电压调到220V。,六、实验注意事项,七、实验报告要求,1.实验目的;2实验原理;3.实验仪器;4实验电路;5实验内容及实验步骤、实验数据;6用实验结果验证理论的正确性：1）根据实验电路，计算出各个电路的功率。2）根据实验数据，验证理论的正确性。7理论计算数据及误差计算,进行误差原因分析;8实验心得体会及其他。,电路分析实验课程教学大纲,适用专业：电气工程及自动化、自动化、电气信息 课程类型：专业基础课 学 时：18学时 学 分：1学分,l、课程性质：专业基础课 2、课程的地位和作用：电路分析实验可使学生掌握电路基本理论、分析计算电路的基本方法和进行

30、实验的初步技能，并为后续课程准备必要的电路知识。在理论教学的基础上开设实验，使理论与实际有机的联系起来，要求学生：能正确使用仪器设备，掌握测试原理和方法；进一步巩固和加深电路里理论基本知识的理解，提高综合运用所学知识，独立设计电路的能力。能独立撰写设计说明，准确分析实验结果，撰写实验报告。,一、本课程的性质、地位,二、本大纲制定的依据 本课程大纲是依据我校2007级人才培养计划、高等工业学校电路课程的基本要求编写的。在覆盖基本要求的基础上，适当地加深和拓宽了教学内容，符合因材施教的原则和适应当前科学技术的发展和经济建设的需要。电路分析实验课程是工科本科电类专业的一门技术基础课程。通过学习本课程

31、，学生能将学到的电路基本理论知识得到验证，通过实践操作，具有一定的基本技能和计算技能，并学会使用计算机辅助解题，为今后的科研工作及与专业有关的工程技术工作打好基础。本课程力图做好与电路基本理论课程的配合和与后续课程的衔接。,三、大纲内容编写原则与要求1大纲内容包括：验证网络定理：以稳压源、直流电压表、直流电流表，通过正确连接线路，测量各条支路的支路电流和支路电压，使学生掌握用实验方法验证叠加原理、戴维宁定理、特勒根和互易定理。交流电路的测量：以常用仪表设备（交流电压表、交流电流表，功率表及自耦变压器等）测量各交流电量，使学生掌握测定交流电路参数的简单方法，加深对阻抗角及相位差等概念的理解。编写

32、原则以工程实践中所需的电路分析的基本知识、基本技能、基本理论为主，遵循“以应用为目的，以必需够用为度”的原则，精选内容，同时结合现有的教学条件注意内容结构的合理性和系统性。,2课程基本要求 通过本课程学习，学会使用常用的仪器仪表，如万用表、电流表、电压表、功率表、示波器、稳压电源、电子毫伏表等；通过本课程学习，学会常用电量的测试，如电流、电压、电阻、电容、电感元件的参数测试；通过本课程学习，能正确布局和连接实际电路，观察现象，读取数据，分析和判断能力。能正确和熟练使用计算工具进行运算，并会使用计算机辅助解题，写出合乎规格的实验报告。,四、教学时数分配表,五、考核方法,考核分为三部分：1平时成绩：30%2实验测试：笔试 50%、操作50%。3综合考核成绩：期末总成绩=平时成绩20%+实验成绩80%。,