1、.實驗報告參考（直流部分）實驗一基本實驗技術一、實驗目的：1 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、規格數量備注1多路可調直流電源LPS323D12直流電流表IEC60092 50413直流電壓表GB/T7676 199814電路實驗箱YYDG-XA115數字萬用表VCTOR VC9807A+1三、實驗內容：（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，只有電壓表內阻RR1RURV無窮大，才不會改變電路原來的狀態。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，U電流表的內阻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，即它們的內阻不可能為無窮大或者為零，因此，當儀表接入電路時都會使電路原來的狀態產生變化，使被測的讀數值與電路原來的實際值之間產生誤差，這種由于儀表內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

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

4、表的內阻為，測試電路如RR，滿量程電壓為U圖 2 3 所示 , 首先閉合開關 , 調節恒壓源的輸出電壓VU，使電U R壓表指針達到滿偏轉, 即 U UV U 。然后斷開開關U VS, 并保持U 值不變 , 調節電阻箱 的阻值 , 使電壓表的指針指在1/2 滿量S程位置，即UU mUV UR可調恒壓源2圖 2-3則電壓表的內阻RVR 。圖 2 1 電路中，由于電壓表的內阻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 ，以此來代替現用一內阻 RV 的電壓表來測U 2 值，當 RV與 R2 并

5、聯后，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. 實驗內容1根據分流法原理測定直流電流表1mA和 10mA量程的內阻實驗電路如圖2-2 所示，其中R 為電阻箱，用100、10、1三組串聯， 1mA.電流表用表頭和電位器RP2 串聯組成， 10mA 電流表由1mA 電流表與分流電阻并聯而成（具體參數見

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

7、電阻串聯組成（具體參數見實驗一），兩個電壓表都需要與直流數字電壓表并聯，由可調恒壓源供電，調節電位器RP1 校準滿量程。實驗電路中的電源用可調恒壓源，測試內容見表2 2，并將實驗數據記入表中。表 22電壓表內阻測量數據被測表量程S 閉合，調節恒壓源，S 斷開，調節電阻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，實驗和計算數據記入表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）根據表 2 1 和表 2 2 數據，計算各被測儀表的內阻值，并與實際的內阻值相比較；（ 2）根據表 2 3 數據，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 之間的函數關系 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通過坐標原點的直線，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， 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正向壓降很小（一般的鍺管約為 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。可見，二極管具有單向導電性， 但反向電壓加得過高， 超過管子的極限值， 則會導致管子擊穿損壞。4. 穩壓二極管是一種特殊的半導體二極管，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，但當電壓增加到某一數值時 （稱為管子的穩壓值， 有各種不同穩壓值的穩壓管）電流將突然增加， 以后它的端電壓將基本維持恒定， 當外加的反向電壓繼續升高時其端電壓僅有少量增加。注意：流過二極管或穩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、實驗內容：1. 測定線性電

11、阻器的伏安特性按圖 1-2 接線，調節穩壓電源的輸出電壓 U，從 0 伏開始緩慢地增加，一直到 10V，記下相應的電壓表和電流表的讀數 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之間應多取幾個測量點。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 30V 。正向

12、特性實驗數據UD+0.300.500.550.600.650.700.750.10(V)I（ mA ） 2.005.8012.0013.0213.4016.4419.7022.05反向特性實驗數據UD -5-10-15-20-25-300(V)I（ mA ）00000003. 測定穩壓二極管的伏安特性（1）正向特性實驗：將圖 1-3 中的二極管換成穩壓二極管，重復實驗內容 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， 穩壓電源輸出應由小至大逐漸增加， 應時刻注意電流表讀數不得超過 25mA 。（ 2）進行不同實驗時，應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） 根據各實驗數據， 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） 根據實驗結果，總結、歸納被測各元件的特性。穩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，在一定范圍內變化時，反向電流很小，當反向電壓增高到擊穿電壓時，反向電流突然猛增，穩壓管從而反向擊穿，此后，電流雖然在很大范圍內變化，但穩壓管兩端的電壓的變化卻相當小。實驗二基本電路定律實驗一、實驗目的：1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用能力。2通過實驗加深對電位、電壓與參考點之間關系的理解。3通過實驗加深對電路參考方向的掌握和運用能力。二、需用器件與單元：序號名稱型號、規格數量備注1多路可調直流電源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數字萬用表VCTOR VC9807A+ 1三、實驗內容：（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，應能分別滿足基爾霍夫定律（ KCL）和電壓定律（ KVL）。電路中任一節點電流的代數和等于零；電路中任一回路上全部組件端對電壓代數和等于零。KCL: i=0.KVL: u=OB、實驗內容：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）、分別將兩路直流穩壓電源接入電路（一路E1 為 +12V 電源，另一路E2 為 030V 可調直流穩壓源），令E1=+12V， E

16、2=+6V。（ 3）將弱電線插入標識“I ” 的兩端，導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）根據實驗數據，選定實驗電路中的任一個節點，驗證KCL的

17、正確性。由 KCL定律有， I1+I2-I3=0，代入實驗數據：10.31-3.60-6.74=-0.03（ A）我們認為0.03 A 與 0A 比較接近 , 在誤差允許范圍內，認為本實驗符合KCL定律。（ 2）根據實驗數據，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 ，代入實驗數據：.11.8-4.12-7.89=-0.21(V)我們認為0.21 V與 0V 比較接近 , 在誤差允許范圍內，認為本實驗符合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稱值；2）儀表

18、的基本誤差導致實驗結果誤差；3）數值的讀取和計算由于約分產生誤差。( 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，由幾個獨立電源共同作用所形成的各支路電流或電壓， 等于各個獨立電源單獨作用時在相應支路中形成的電流或電壓的代數和。不作用的電壓源所在的支路應（移開電壓源后）短路，不作用的電流源所在的支路應開路。線性電路的齊次性是指當激勵信號（某獨立源的值）增加或減少K 倍時，電路的響應 （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：電路中的參考點選擇不同，各節點的電位也相應改變，但任意兩點的電壓（電位差）不變，即任意兩點的電壓與

19、參考點的選擇無關。B. 實驗內容：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 為可調直流穩壓電源，調至+6V。（ 2）、令 E1 單獨作用時（將開關 S1 投向 E1 側，開關 S2 投向短路側），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，數據記入表格中。.E1E2I 1I 2I 3UA FUA BUAD（ V）(V)(mA)(mA)(mA)(V)(V)(V)E1單 獨12014.3-9.54.74-7.1-4.84.80作用6865100E2單 獨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 單獨作用時（將開關S1 投向短路側開關S2 投向 E2 側），重復實驗步驟2的測量和記錄。（ 4）令 E1 和 E2 共同作用（將開關S1 投向 E1 側， S2 投向 E2 側），重復上述的測量和記錄。（ 5）將 E2 的數值調至 +12V，重復上述第三項的測量并記錄。2. 實驗報告（ 1）根據實驗數據，進行分析、比較、歸納、總結實驗結論，驗證線性電路的疊加性和齊次性。E1 單獨作用時的電流+E2 單獨作用時的電流=E1、 E2 共同作用時的電流E1 單獨作用時的電壓+E2 單獨

21、作用時的電壓=E1、 E2 共同作用時的電壓結論：在有多個獨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立源單獨作用時在該元件上所產生的電流或電壓的代數和。（ 2）各電阻器所消耗的功率能否用疊加原理計算得出？試用上述實驗數據，進行計算并作結論。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稱值；2）儀表的基本誤差導致實驗結果誤差；3）數值的讀取和計算由于約分產生誤差。（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絡，總可以用一個電壓源US和一個電阻RS串聯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絡的開路電壓UOC, 內阻 RS等于該網絡中所有獨立電源均置零( 電壓源短接，電流源開路) 后的等效電阻O。US、 S和RRI S、RS稱為有源二端網絡的等效參數。2有源二端網絡等效參數的測量方法(1) 開路電壓、短路電流法.在有源二端網絡輸出端開路時，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 ，且內阻為： R SU OC。I SC若有源二端網絡的內阻值很低時，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絡的外特性曲線，如圖2 1 所示。開路電壓為OC，根據U外特性曲線求出斜率tg ，則內阻為：RS tgU 。I另一種方法是測量有源二端網絡的開路電壓UOC，以及額定電流I N和對應的輸出端額定電壓U OCU NU，如圖 2 1 所示，則內阻為： RS。NI N(3) 半電壓法如圖 2 2 所示，當負載電壓為被測網絡開路電壓UOC一半時，負載電阻RL 的大小（由電阻箱的讀數確定）即為被測有源二端網絡的等效內阻RS數值。(4) 零示法在測量具有高內阻有源二端網絡的開路電壓時，用電壓表進行直接測量會造成較大的誤差，為了消除電壓表內阻的影響，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阻的恒壓源與被測有源二端網絡進行比較， 當恒壓源的輸出電壓與有源二端網絡的開路電壓相等時，電壓表的讀數將為“ 0”，然