电路分析实验指导书 目 录实验一 电工仪表的使用与测量误差的计算1实验二 电路元件伏安特性的测量4实验三 直流电路中电位、电压的关系研究10实验四 基尔霍夫定律12实验五 叠加定理的验证15实验六 戴维南定理和诺顿定理的验证18实验七 电压源与电流源的等效变换23实验八 受控源特性测试26实验九 RC一阶电路的动态过程研究实验31实验十 二阶动态电路响应的研究34实验十一 RLC元件在正弦电路中的特性实验36实验十二 RLC串联谐振电路的研究39实验十三 双口网络测试42实验十四 RC选频网络特性测试45实验十五 负阻抗变换器48实验十六 回转器52附1 典型电信号的观察与测量561实验一 常用电工仪表的使用与测量误差的计算一、实验目的 1、熟悉各类测量仪表、各类电源的布局及使用方法 2、掌握电压表、电流表内电阻的测量方法 3、熟悉电工仪表测量误差的计算方法二、实验说明 1、为了准确地测量电路中实际的电压和电流，必须保证仪表接入电路不会改变被测电路的工作状态，这就要求电压表的内阻为无穷大；电流表的内阻为零。而实际使用的电工仪表都不能满足上述要求。因此，当测量仪表一旦接入电路，就会改变电路原有的工作状态，这就导致仪表的读数值与电路原有的实际值之间出现误差，这种测量误差值的大小与仪表本身内阻值的大小密切相关。 2、本实验测量电流表的内阻采用“分流法”，如图1-1所示。图1-1 可调电流源 A为被测电阻（RA）的直流电流表，测量时先断开开关S，调节电流源的输出电流I使A表指针满偏转，然后合上开关S，并保持I值不变，调节电阻箱RB的阻值，使电流表的指针指在1/2满偏转位置，此时有IA=IS=1/2， RA=RB/R1，R1为固定电阻器之值，RB由电阻箱的刻度盘上读得。 3、测量电压表的内阻采用分压法，如图1-2所示。 图1-2 可调稳压源 图1-3 V为被测内阻（RV）的电压表，测量时先将开关S闭合，调节直流稳压源的输出电压，使电压表V的指针为满偏转。然后断开开关S，调节RB使电压表V的指示值减半。此时有 RV=RB+R1 电阻箱刻度盘读出值RB加上固定电阻R1，即为被测电压表的内阻值。 电压表灵敏度为 S=RV/U（/V） 4、仪表内阻引入的测量误差（通常称之为方法误差，而仪表本身构造上引起的误差称这仪表基本误差）的计算。 以图1-3所示电路为例，R1上的电压为 ，若，则 现有一内阻为RV的电压表来测量值，当RV与R1并联后，以此来替代上式中的R1，则得 为化简后得若R1=R2=RV，则得相对误差三、实验设备 序号名 称型号与规格数量备注1可调直流稳压源11可调恒流源13万用表MF500B或其它14电位器10K15电阻器8.2K，10 K四、实验内容 1、根据“分流法”原理测定MF500B型（或其他型号）万用表直流毫安1mA和10mA档量限的内阻，线路如图1-1所示。 被测电流表量限S断开时的IA（mA）S闭合时的IA (mA)RB()R1()计算内阻RA()1 mA10 mA 2、根据“分压法”原理按图1-2接线，测定万用表直流电压10V和50V档量限的内阻。被测电压表量限S闭合时的读数（V）S断开时表读数（V）RB(K)R1(K)计算内阻RV(K)S（/V）10V50V3、用万用表直流电压50V档量程测量1-3电路中R1上的电压之值，并计算测量的绝对误差与相对误差。UR2R1R50V(K)计算值UR1R1（V）实测值R1（V）绝对误差U相对误差20V10K20K五、实验注意事项： 1、实验台上提供所有实验的电源，直流稳压电源和恒流源均可调节其输出量，并由数字电压表和数字毫安表显示其输出量的大小，启动电源之前，应使其输出旋钮置于零位，实验时再缓缓地增、减输出。 2、稳压源的输出不允许短路，恒流源的输出不允许开路。 3、电压表应与电路并联使用，电流表与电路串联使用，并且都要注意极性与量程的合理选择。六、思考题 1、根据实验内容1和2，若已求出1 mA档和10V档的内阻，可否直接计算得出10 mA档和50V档的内阻？ 2、用量程为10A的电流表测实际值为8A的电流时，实际读数为8.1A，求测量的绝对误差和相对误差。 3、如图1-4（a）、(b)为伏安法测量电阻的两种电路，被测电阻的实际值为RX，电压表的内阻为RV，电流表的内阻为RA，求两种电路测电阻RX的相对误差。 (a) 图1-4 (b)七、实验报告 1、列表记录实验数据，并计算各被测仪表的内阻值。 2、计算实验内容3的绝对误差与相对误差。 3、对思考题的计算。实验二 电路元件伏安特性的测量一、实验目的1、学会识别常用电路和元件的方法。2、掌握线性电阻、非线性电阻元件及电压源和电流源的伏安特性的测试方法。3、学会常用直流电工仪表和设备的使用方法。二、实验原理任何一个二端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I=f(U)表示，即I-U平面上的一条曲线来表征，即元件的伏安特性曲线。1、线性电阻器的伏安特性曲线是一条通过坐标原点的直线，如图2-1中a曲线所示，该直线的斜率等于该电阻器的电阻值。2、一般的白炽灯在工作时灯丝处于高温状态，其灯丝电阻随着温度的升高而增大。通过白炽灯的电流越大，其温度越高，阻值也越大。一般灯泡的“冷电阻”与“热电阻”的阻值相差几倍至几十倍，所以它的伏安特性曲线如图2-1中b曲线所示。3、一般的半导体二极管是一个非线性电阻元件，其伏安特性曲线如图2-1中c曲线所示。正向压降很小（一般的锗管约为0.20.3V, 硅管约为0.50.7V）,正向电流随正向压降的升高而急剧上升，而反向电压从零一直增加到几十伏时，其反向电流增加很小，粗略地可视为零。可见，二极管具有单向导电性，但反向电压加得过高，超过管子的极限值，则会导致管子击穿损坏。4、稳压二极管是一种特殊的半导体二极管，其正向特性与普通二极管类似，但其反向特性较特别，如图2-1中d曲线所示。在反向电压开始增加时，其反向电流几乎为零，但当电压增加到某一数值时（称为管子的稳压值，有各种不同稳压值的稳压管）电流将突然增加，以后它的端电压将维持恒定，不再随外加的反向电压升高而增大。注意：流过稳压二极管的电流不能超过管子的极限值，否则管子会被烧坏。图 2-1 各种电路元件的伏安特性曲线三、实验设备序号名称型号与规格数量备注1可调直流稳压电源030V 或012V12万用表MF500B或其他13直流数字毫安表14直流数字电压表15可调电位器或滑线变阻器16二极管2CP15（或IN4004）17稳压管2CW5118白炽灯12V19线性电阻1K/1W1四、实验内容1、测定线性电阻器的伏安特性按图2-2接线，调节稳压电源的输出电压U，从0伏开始缓慢地增加，一直到10V，记下相应的电压表和电流表的读数UR、I。图2-2UR(V)03457810I(mA)2、测定非线性白炽灯泡的伏安特性将图2-2中的RL换成一只12V的汽车灯泡，重复1的步骤。UR(V)03457810I(mA)3、测定半导体二极管的伏安特性按图2-3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D的正向施压UD+可在00.75V之间取值，特别是在0.50.75V之间更应多取几个测量点。做反向特性实验时，只需将图2-3中的二极管D反接，且其反向施压UD可加到30V。图2-3正向特性实验数据 UD+(V)0.100.300.500.550.600.650.700.75I (mA)反向特性实验数据 UD(V)-351020303540I (mA)4、测定稳压二极管的伏安特性只要将图2-3中的二极管换成稳压二极管，重复实验内容3的测量。测量点自定。正向特性实验数据 UD+(V)I (mA)反向特性实验数据 UD(V)I (mA)5、测定电压源伏安特性图2-4按图2-4连接电路图，调节U为5V，改变RL的值，测量U和I的值。记入下表中：RL（）100200300500600700800I(mA)U(V)6、测定电流源伏安特性图2-5按图2-5接好电路图，调节RL的值，测出各种不同RL值时的I和U，记入表中： RL（）100200300500600700800I(mA)U(V)六、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，应先估算电压和电流值，合理选择仪表的量程，切勿使仪表超量程，仪表的极性亦不可接错。七、思考题1、线性电阻与非线性电阻的概念是什么？电阻器与二极管的伏安特性有何区别？2、设某器件伏安特性曲线的函数式为I = f(U)，试问在逐点绘制曲线时，其坐标变量应如何放置？3、