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学 海 无 涯,电路分析基础实验指导书,1,电路分析基础,机电工程系,实验课程名称 院系部 指导老师姓名,张裴裴,2015 2016 学年,第 2 学期,实验一直流电路的认识实验 一、实验目的 了解实验室规则、实验操作规程、安全用电常识。 熟悉实验室供电情况和实验电源、实验设备情况。 学习电阻、电压、电流的测量方法,初步掌握数字万用表、交直流毫安表 的使用方法。 学习电阻串并联电路的连接方法,掌握分压、分流关系。 二、实验仪器 1. 电 工 实 验 台 一 套 2. 数 字 万 用 表 一 块 3. 直 流 稳 压 源 一 台 4. 直 流 电 压 表 一 只 5. 直 流 电 流 表 一 只 6.电路原理箱 (或其它实验设备) 7. 电 阻 若 干 只 8.导线若干 三、实验步骤,学 海 无 涯 1、认识和熟悉电路实验台设备及本次实验的相关设备 电路原理箱及其上面的实验电路版块; 数字万用表的正确使用方法及其量程的选择; 直流电压表、直流电流表的正确使用方法及其量程的选择。 2.电阻的测量 (1)用数字万用表的欧姆档测电阻,万用表的红表棒插在电表下方的 “V”插孔中,黑表棒插在电表下方的“COM”插孔中。选择实验原理箱上的 电阻或实验室其它电阻作为待测电阻,欧姆档的量程应根据待测电阻的数值合理 选取。将数据记录在表 1,把测量所得数值与电阻的标称值进行对照比较,得出 误差结论。 表 1-1 电阻测量,R3,2.直流电流、电压的测量 +,_ US1,B 图 1-1 将图 1-1 所示连成电路,并将图中各点间电阻的测量和计算数据记录在表 2 中,注意带上单位。 开启实训台电源总开关,开启直流电源单元开关,调节电压旋钮,对取得的 直流电源进行测量,测量后将数据填入表 1-2 中。 表 1-2 直流电压、直流电流测量记录,+ US2 _,2,学 海 无 涯 3. 电阻的串联 (1)按实验线路图 1-2 连接电路(图中 A、B 两点处表示电流表接入点)。,直流稳 压电源,B,I,+ 6V,+,-,I1 SA,R2=100,U,+,-,U,1,+,-,U2,I,2,R1=200 ,图 1-2 电阻串联 检查电路连接无误后,将电源调到 6V,接入电路中。 记录电流表的数值 I、I1、I2,并用万用表或直流电压表测量 U1、U2, 填入表 1-3 中。 由欧姆定律计算等效电阻 R。 表 1-3 电阻的串联,4. 电阻并联 (1)按实验线路图 1-3 连接电路。,直流稳 压电源,C,S,+ 6V,+,-,I A,R2=200,U,+,U1,+,-,U2,I2,I1,B,R1=300,图 1-3 电阻并联 检查电路连接无误后,将电源调到 6V,接入电路中。 记录电流表的数值 I、I1、I2,并用万用表或直流电压表测量 U1、U2, 填入表 1-4 中。 计算等效电阻 R。 表 1-4 电阻的并联 R1 300 R2 200,3,4,学 海 无 涯 四、实验思考题 用万用表测电阻时,应如何正确选择倍率档? 用直流电压表、电流表测电压和电流时,应注意什么? 串联电路的电压电流关系如何? 并联电路的电压电流关系如何? 实验误差分析? 六、注意事项 直流稳压电源的输出不能短路。 电流表应串接在被测电路支路中,对直线电路接线时,必须使电流从电 流表“+”端流入,“-”端流出,不得反接。 电压表应并接在被测电压两端。电压表的接线一般使用表笔,接线时, 把红表笔接至电压表的“+”端,黑表笔接至电压表的“-”端,测量时将红表笔 接至被测电压的正极,黑表笔接至被测电压对的负极。 测量电压、电流时,注意正确选择量程,测量中尽量使指针偏转在 2/3 量程以上,以使量程更为精确。 更换电压表、电流表量限时,应切断仪表的电源。 七、实验报告 总结直流稳压电源及万用表的使用要点 填写测试数据。,实验二 基尔霍夫定律的验证 一、实验目的 验证基尔霍夫定律的正确性,加深对基尔霍夫定律的理解。 学会用万用表测量各支路电流。 二、实验原理 基尔霍夫定律是电路的基本定律,包含基尔霍夫电流定律(KCL)和基尔霍,学 海 无 涯 夫电压定律(KVL)。KCL 是指:任一瞬间,流入电路任一节点的各个支路电流 的代数和恒等于零。即I 0 。KVL 是指:任一瞬间,沿电路中任一闭合回路 绕行一周,各段电压的代数和恒等于零,即U 0 三、实验设备,6. 验证基尔霍夫定律的实验线路板,1,四、实验内容及步骤 实验线路如图 2-1 所示,用基尔霍夫定律的实验线路板连接实验线路。,C,F,E,D,A,S,1,+,-,E1 E,1,2,R1 510,R,4,510,R3,510,R5 330 ,2,1,1,S,2,B +,-,E E,2,R2 1k,1,I3,I I,2,2VD,5,S,3,图 2-1 实验线路 实验步骤: 实验前先任意设定三条支路的电流参考方向,如图中所示的 I1、I2、 I3。 电源 E1、E2 分别并直流电压表,并调整电压分别为 6V、12V。 分别将两路直流电压源接入电路。将切换开关 S1、S2、S3 都切到位 置 1。 熟悉电流插头的结构,将电流的插头接至毫安表的“+”、“-”两端。 将电流插头分别插入三条支路的三个电流插座中,读出并记录电流 值,填入 2-1 表中。 表 2-1 验证基尔霍夫电流定律(单位 mA),6,学 海 无 涯,(6) 用直流数字电压表分别测量回路中的电源及电阻元件上的电压值。 表 2-2 验证基尔霍夫电压定律(单位 V),(7) 对电路中的节点 A,验证基尔霍夫电流定律(KCL),并计算产生的 误差。分别对表 2-2 中的三个电压回路验证基尔霍夫电压定律(KVL),并计算 产生的误差,填入表中。 五、预习思考题 根据图 2-2 实验线路参数,计算出待测的 I1、I2、I3 和各个电阻上的电压 值,记入表中,以便实验测量时,可正确选择万用表的量程、并计算相对误差。 利用基尔霍夫定律解题时,电压出现负值的含义是什么? 答:利用基尔霍夫定律解题时,必须先选定电压、电流的参考方向,才能列 出方程。如果电压的实际方向与参考方向相同,求得结果即为正值;如果相反, 求得结果即为负值。 在验证基尔霍夫定律时,如何确定电压的正负? 答:在验证基尔霍夫定律的实验中,仍然要先选定电压的参考方向。在利用 数字电压表测电压时,应将电压表的正极接参考极性的正极,电压表的负极接参 考极性的负极。如果此时电压表的读数为正即记为正值,读数为负即记为负值。 六、实验报告 根据实验数据,选定实验电路中的一个节点 A,验证 KCL 的正确性。 根据实验数据,选定实验电路中的任一闭合回路,验证 KVL 的正确性。 误差原因分析。,7,学 海 无 涯 4. 根据实验数据表格,进行分析,比较,归纳,总结。,实验三 叠加原理的验证 一、 实验目的 通过实验加深对叠加原理的理解。 验证叠加原理的正确性。 二、 实验原理 叠加原理的内容:对任一线性电路而言,任一支路的电流或电压,都可以看 作是电路中各个电源单独作用下,在该支路产生的电流或电压的代数和。 叠加原理是分析线性电路的非常有用的网络定理,叠加定理反映了线性电路 的一个重要规律:叠加性。深入理解叠加原理的涵意,适用范围,灵活掌握叠加 原理分析复杂线性电路的方法,通过实验可进一步加深对它的理解。 三、 实验设备 电工实验台 实验器件(电阻等元件) 万用表 导线若干 四、 实验内容与步骤 实验线路如 4-1 所示。,学 海 无 涯,C,F,E,D,A,S,1,+,-,E1 E,1,2,R1 510,R,4,510,R3,510,R5 330 ,2,1,1,S,2,B +,-,E E,2,R2 1k,I,1,I3,I,2,2VD,8,S,3,图 4-1 实验线路图 利用电工实验台上的双路直流稳压电源,在电源 E1、E2 两端分别并联直 流数字电压表,并调整电压为 6V、12V,然后,将两路直流电压源接入电路。 令 E1 电源单独作用:将切换开关 S1、S3 切到 1 位置,切换开关 S2 切到 2 位置,用万用表分别测量各支路电流及各电源、电阻元件两端的电压,数据记 入表 4-1 中。 令 E2 电源单独作用:将切换开关 S2、S3 切到 1 位置,切换开关 S1 切到 2 位置,重复(2)中的测量并记录数据于 4-1 令 E1 和 E2 电源共同作用:切换开关 S1、S2、S3 都切到 1 位置,重复 上述的测量并记录。 分析实验产生的误差。 表 4-1 叠加定理的验证,五、 思考题,9,学 海 无 涯 根据图 4-1 中实验电路参数,计算出各种情况下电流 I1、I2、I3 的理论值 和各电阻上的电压的理论值,记入表中,以便做实验测量时可正确地选定万用表 电压电流量程。 叠加原理中 E1、E2 分别单独作用,在实验中应如何操作?可否直接将不 作用的电源调整为零或用导线短接? 六、 实验报告 误差原因分析 根据实验数据表格进行分析、比较和归纳。总结实验结论,即验证线性 电路的叠加性。 各电阻器所消耗的功率能否用叠加原理计算得出? 写出心得体会。,
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