(光信)电路分析

电路分析基础实验指导天津工业大学电气和电子实验中心。基尔霍夫定律验证一.实验目的1.确认kirchhoff电流定律(KCL)和电压定律(KVL)2.通过测量电路的每个点电位，加深对电位、电压及其关系的理解3.通过实验加强对参考方向的掌握和应用力4.教育电路故障诊断和排除能力二.实验原理和说明1.kirchhoff电流定律(KCL)在集中参数电路中，任何时间点所有节点的传出节点的分支电流的对数等于0。也就是说， I=0或 I in= I out (4-1)如果传出节点的电流为正，则流入节点的电流为负。反映电流的连续性。描述每个分支中电流的约束关系，而不考虑回路中元件的特性。为了验证基本电流规律，选择用于测量图中参考方向的每个分支电流值的可选电路节点，并确认流入或流出该节点的电流为正电流，从而将每个测量的电流指定给电流(4-1)。Kirchhoff电压定律(KVL)所有分支电压的对数和常数在集中参数电路中沿任意电路为零( u=0 (4-2)描述电路中每个区段的电压约束关系，而不考虑电路中元件的性质。表达式(4-2)中，通常在分支或组件电压的参考方向与环路旁路方向匹配的情况下使用正号，相反地使用负号。3.电压、电流的实际方向和基准方向的对应关系参考方向是人为地设置的，以便分析、计算回路。实验测量的电压，电流的实际方向由电压表，电流表的“正”端表示。如果电压表、电流表、电流表的“正”端与参考方向的“正”方向相同，则为正值，否则为负值。图4-1电压、电流的实际方向和参考方向电位差和电位差电路中电位的参考点选取不同，每个节点的电位也会相应变更，但任意两个节点之间的电位不会变更。也就是说，任意两点之间的电压与参考点电位的选择无关。5.故障分析和检查故障排除(1)实验的一般缺陷连接：连接错误，接触错误，开路或短路；组件：组件错误或无效的组件值(包括无效的电源输出)；基准点：电源、实验电路、测试设备之间常见基准点连接错误等。(2)错误检查故障检查方法有很多种。通常，根据故障类型确定部分，缩小范围，在较小的范围内逐点检查，最后查找并解决故障点。简单实用的方法是使用万用表(电压文件或电阻文件)检查供电或断电时的电路故障。电源检查方法：使用万用表电压文件(或电压表)开机的情况下，根据实验原理，电路的特定两点必须有电压，万用表不能测量电压。两点必须没有电压，万用表测量了电压。或者，如果测量的电压值与电路原理不匹配，则故障位于两点之间。断电检查法：如果使用万用表电阻文件(或欧姆表)切断电源，根据实验原理，电路的两点没有电阻或电阻很小，万用表应测量开路(或电阻很大)。如果两点是开放的，或电阻必须大，但通过段落(或电阻很小)测量，则故障位于两点之间。三.实验设备名称数量模型1.三相空气开关1块MC10012.1个双插槽可调直流电源MC10463.直流电压电流表1块MC1047C电阻4 100瓦*1 150瓦* 1220W*1 510W*15.3个电流插孔6.3条电流插孔导线7.短桥和连接导线部分P8-1和5048实验9孔插件方形板1 297mm300mm四。实验阶段1.验证kirchhoff定律(KCL和KVL)的实验电路如图4-2所示。图4-2基尔霍夫定律实验电路图的验证Kirchhoff电流定律(KCL)验证(1)图4-2布线，Us1、Us2作为直流电源提供。(2)按多米(电流文件)顺序测量电流I1、I2、I3(以节点b为例)，并将数据写入表4-1。(3)根据KCL定律(4-1)计算 I，将结果填充表4-1，验证KCL。表4-1 KCL实验数据验证I1(mA)I2(mA)I3(mA)西格玛IKirchhoff电压定律(KVL)验证(1)按图4-2电缆、US1和US2的直流电源。(2)使用多米电压文件依次测量回路1(旁路方向：beab)和回路2(旁路方向：bcdeb)的分支电压值，数据写入表4-2。(3)根据KVL定律(4-2)计算 u，并将结果填在表4-2中，对KVL进行验证。表4-2 KVL实验数据验证电路1(beab)乌弗(v)Uea(V)Uab(V)西格玛电路2(bcdeb)Ubc(V)Ucd(V)Ude(V)Ueb(V)西格玛V.注意事项1.使用指针仪表时要特别注意指针的偏转情况，及时改变表格的极性，防止指针弯曲或损坏仪表。2.验证KCL、KVL时，必须测量所有电压终端电压，以便在实验中给出的已知量作为参考。3.测量电压、电位、电流时，不仅要读取数值，还要判断和设定实际方向参照方向被比较，如果不匹配，则数字前面带有“-”。六。分析和讨论1.测量电压，电流时如何判断数据前面的符号？负号的含义是什么？如果电势出现负值，其含义是什么？表4-2中的 u等于0吗？怎么了？4.分析表4-3中的计算值，可以得出什么结论？戴维宁定理验证一.实验目的1.用实验方法验证戴维宁定理2.掌握有源双端口网络的开路电压和输入等效电阻测量方法。3.检查活动双端口网络输出最大功率条件二.实验原理和说明1.戴维宁定理包括独立电源、控制源和线性电阻的双端口网络，其外部效果可以替换为与双端口网络中每个单独电源0相对应的双端口网络的输入电阻(或等效电阻)，如图6-1所示。I a线性主动双端口网络a负载负载美国UOCU-u李-B b图6-1戴维宁等效电路线性主动双端口网络线性主动双端口网络aUosri-b图6-2活动双端口网络的开路电压和输入等效电阻a被杀的网络V UOCb图6-3直接测量断路电压测量方法与万用表电压文件的内部电阻相比，如果有源双端口网络的端子等效电阻可以忽略时序，则可以使用电压表直接测量该网络的开路电压。如图6-3所示。3.纵断面等效电阻测量方法短暂连接活动双端口网络内部的独立电压源Us，开放独立电流源Is，将测试的网络变为没有独立源的双端口网络，然后添加端口上指定的电源电压以测量流入网络的电流I，如图6-4所示。输入等效电阻：如果从测试的网络内部删除单个源，然后仅由阻力因素组成，则可以使用万用表的阻力文件直接测量阻力(例如访问端效率)。实际上，网络内部的各个电源具有一定的内部电阻，并且可能与电源本身分离。由于在移除独立电源的过程中也消除了内部电阻，影响了测量的准确性，因此，该测量方法仅适用于独立电压源内部电阻很小、独立电流源内部电阻很大的情况。A I a线性源2端口网络Anas线性非破坏性双端口网络ISCAnas-B b图6-4和电源法测量端等效电阻图6-5短路电流测量电路4.最大功率传输定理如上所述，实际电源或线性源2端口网络可以平等地简化为理想电压源Us和电阻的串行分支，而不管内部电路。负载与电源内阻相等时的最大功率，即电路的效率如下：100%=50%在这种称为“匹配”的方案中，负载的两端电压只有电源电动势的一半，传输效率为50%。三.实验设备名称数量模型1.三相空气开关1块MC10012.1个双插槽可调直流电源MC10463.直流电压电流表1块MC1047C4.阻力10瓦* 2 51瓦* 1 100瓦*3 10只150W*2 220W*1 330W*15.短桥和连接导线部分P8-1和5048实验9孔插件方形1块297mm 300mm四。实验阶段1.活动双端口网络的开路电压和输入等效电阻测量图6-6中的活动双端口网络连接，Us=10V，R1=150W，R2=R3=100W，实验原理和说明参考，测量和记录。=_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _。=_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _。150瓦100瓦A AR1 R2 Ri美国UOC10v 100w R3-u-B B图6-6主动双端口网络实验线图6-7戴维宁等效电源电路2.确定活动双端口网络的外部特性图6-7在活动双端口网络的末端，根据表6-1中的每个值，将电阻作为负载电阻，测量对应的结束电压u和电流I，并记录在表6-1中。戴维宁等效电源外部特性的确定按图6-7中