电路分析基础实验报告.doc

电路分析基础课程实验报告 院系专业：信系科学与技术 软件工程年级班级：2011级软件五班（1105）姓名：涂明哲学号：20112601524本课程实验全部采用workbench 作为试验仿真工具。实验一 基尔霍夫定理与电阻串并联实验目的：学习使用workbench软件，学习组建简单直流电路并使用仿真测量仪表测量电压、电流。1、基尔霍夫电流、电压定理的验证。解决方案：自己设计一个电路，要求至少包括两个回路和两个节点，测量节点的电流代数和与回路电压代数和，验证基尔霍夫电流和电压定理并与理论计算值相比较。实验原理图：与理论计算数据比较分析：i3 = i1 + i2;u1 + u2 + u7 + u6 = 0;u4 + u3 +u7 + u5 = 0;u1 + u2 + u3 + u4 + u5 + u6 = 0;2、电阻串并联分压和分流关系验证。解决方案：自己设计一个电路，要求包括三个以上的电阻，有串联电阻和并联电阻，测量电阻上的电压和电流，验证电阻串并联分压和分流关系，并与理论计算值相比较。实验原理图：与理论计算数据比较分析：200 + 100 =300;(100+200)/600 = 200;i1 = 15/(200+200+100) = 30mAi2 = i1*(600/900) = 10mAi3 = i1*(300/900) = 20mAu1 = u3*(200/300) = 4vu2 = u3*(100/300) = 2v实验心得：1. 使用大电阻可以减小误差2. 工具不能熟练的使用 而且有乱码。实验二 叠加定理实验目的：通过实验加深对叠加定理的理解；学习使用受控源,进一步学习使用仿真测量仪表测量电压、电流等变量。解决方案： 自己设计一个电路，要求包括至少两个以上的独立源（一个电压源和一个电流源）和一个受控源，分别测量每个独立源单独作用时的响应，并测量所有独立源一起作用时的响应，验证叠加定理。并与理论计算值比较。实验原理图: 电压源单独作用 电流源单独作用 电压源和电流源共同作用与理论计算数据比较分析：电压源单独作用时: i = 12/(1+3) = 3A u2 = i * R = 9V 电流源单独作用时:i1 = 6*(1/4)= 1.5A u1 = i1*R = 1.5*3 = 6v 所以 u = u1 + u2 = 15V共同作用时：12v - u -2*i -1*i = 0;i1 = i + 6;u = i1*3; 解得 u = 13v实验心得：1. 受控源的连接方式2. 叠加定理中，电压源看做是短路，电流源看作是短路实验三 等效电源定理实验目的：通过实验加深对戴维南、诺顿定理的理解；学习使用受控源。解决方案：自己设计一个有源二端网络，要求至少含有一个独立源和一个受控源，通过仪表测量其开路电压和短路电流，将其用戴维南或诺顿等效电路代替，并与理论计算值相比较。实验过程应包括四个电路：1） 自己设计的有源二端网络电路，接负载RL，测量RL上的电流或电 压；2） 有源二端网络开路电压测量电路；3） 有源二端网络短路电流测量电路；4） 原有源二端网络的戴维南（或诺顿）等效电路，接（1）中的负载 RL，测量RL上的电压或电流。实验报告中须有理论计算过程。实验原理图：有源二端网络电路，接负载RL，测量RL上的电流或电压有源二端网络开路电压测量电路有源二端网络开路电压测量电路戴维南等效电路测电压电流与理论计算数据比较分析：1.计算戴维南等效电路端口电压、短路电流，如图一，用叠加定理：100V电压源单独作用时:节点A列KCL:i1+i2=i3 且i1=(100-u1)/4, i2=(100-u1+u1)/8, i3=u1/4; 解得：u1 = 74V，Uoc = 100-（100-u1）+ 4*i2 = 125V 20V电压源单独作用时:节点A列KCL:i1+i2=i3 且i1=(20+u1)/4,i2=u1/4,i3=(u1-20-u1)/8,解得：u1 = -15V，Uoc = 200+u1+4*i3 = -5V.所以，开路电压Uoc = 125+（-5）= 120V;短路电流：(u1-u)/4+(u/2)=0u=3*u1i = 2*(u-u1)/4 = u/3 = 40A;等效电阻：R = Uoc/i = 3.2.等效后负载上的电压电流：i = 120/(3+10) = 9.23A,u = Ri = 9.23*10 = 92.3V. 实验心得：1. 负载选择较小的时候，测电压电压表外接，可以减小误差2. 计算输入电阻时，要把所有独立源置零实验4 一阶RC电路特性的EWB仿真一、实验目的（1）学习使用示波器。（2）通过模拟仪器测试RC电路的充放电特性, 观察电容器充放电过程中电压与电流的变化规律。二、实验原理RC电路充放电如实验图所示。实验图RC电路充放电电容具有充放电功能，充放电时间与电路时间常数有关。三、实验内容与步骤1、RC电路的充放电特性测试（1）在EWB的电路工作区按上图图连接。可按自己选择的参数设置。（2）选择示波器的量程，按下启动停止开关，通过空格键使电路中的开关分别接通充电和放电回路，观察不同时间常数下RC电路的充放电规律。（3）改变C数值计算其时间常数。绘出虚拟示波器显示的输出波形图，也可自行设计实验。使用EWB时注意选择适当的仿真仪表量程。每次要通过按下操作界面右上角的“启动/停止开关”接通电源，或者暂停来观察波形。使用示波器时要注意选择合适的时间和幅值来观察波形。四、总结与讨论1、你设计的RC电路中电阻、电容的参数是多少？如果观察RC充放电电路，你所选择示波器的单位格时间和幅值各为多少？当R = 10k，C = 100uF，= RC = 1000 1/s单位格时间：0.50s 幅值：10.当R = 5k，C = 50uF，= RC = 250 1/s单位格时间：0.50s 幅值：102、 对RC电路波形进行理论分析。 拿图一为例，当= RC = 1000 1/s时，图像为e的-t/次方，图像应该为指数函数。实际和次在误差允许范围之内可认为相符。实验五 交流电路实验目的：通过实验加深对交流电路中幅值、有效值、相位的理解；学习使用交流信号源和仿真仪表测量交流电压、电流，学习使用示波器。实验（1）：电路如下图所示，改变RLC的数值，用电压表测量各元件上的电压，电源电压和各元件上电压值满足什么关系？ 实验结果： 电压关系 ：U = U1 + U2 + U3（2）改变RLC的数值，用电流表测量各元件上的电流，电源电流和各元件上电流值满足什么关系？实验结果： 电流关系：（3）用示波器测量电阻R的电压、电流相位差。 (提示：此图示波器A通道测量的是电源两端电压，B通道测量的是10ohm两端电压，B通道测量值除以10即为回路电流。而两个电阻数值相差较大，A通道可近似看成测量R两端的电压。)实验结果：设电压初相位为0，由示波器得：U1 = 2.8cos6.28t ，则电流I = 0.0028cos6.28t 相位差为 0 （4）用示波器测量电容C的电压、电流相位差。（提示：电容阻抗Zc与电阻阻抗ZR相差较大，因此A通道测量值可近似等于电容两端电压；B通道测量值是电容电流的10倍。） 提示：用示波器测两通道波形： 示波器读数如图所示，则两波形相位差近似为(因f=1000hz，则T=10-3s)；实验结果：T = 10-3s ，w = 2/T = 3.14*103 相位差 = i -u = 90（5）用示波器测量电感L的电压、电流相位差。实验结果：相位差 = u -i = 90实验六 交流电路中KVL、KCL定律的验证实验目的：通过实验加深对交流电路中相量计算的理解。实验方案：（1） 下图电路，用示波器测量各电压的幅值和相位，理论计算验证KVL。 （2） 下图电路，用示波器测量各电流的幅值和与相位，理论计算验证KCL。实验结果：KVL的验证：理论值：w = 2f = 2*3.14*160 = 1004.8ZR = 20，ZL = jwL =j50.24 ，ZC = 1/jwC = -j24.88电压源电压设初相位为0，u = 100v，Z =ZR +ZL +ZC= 20+j25.36UR = U*(ZR/Z) = 38.38 - j48.40 VUL = U*(ZL/Z) = 122.16 + j96.42 VUC = U*(ZC/Z) = -60.55 - j47.79 V则：U = UR +UL + UC KCL的验证：理论值：w = 2f = 2*3.14*160 = 1004.8ZR = 20，ZL = jwL =j50.24 ，ZC = 1/jwC = -j24.88电压源电压设初相位为0，u = 100v，Z =ZR +ZL +ZC= 20+j25.36IR =i*(ZL +ZC)/Z= 1.85 + j1.46IL = i*（ZR +Z