《电路基础》讲义

1、 实验一 万用表、毫伏表、数字万用表的使用1、 实验目的1. 熟悉实验台上各类电源和测量仪表的布局及使用方法2. 掌握万用表、毫伏表、数字万用表的使用方法3.学会测量直流电压、直流电流、交流电压以及读数的处理、误差分析等二、实验原理1. 直流电压的测量测量时首先估计一下被测电压的大小，然后将转换开关拨至适当的（DC）V量程，将正表棒接被测电压“+”端负表棒接被测电压端“”端。 +V - 2. 直流电流的测量测量时首先估计一下被测电流的大小，然后将转换开关拨至适当的（DC）mA量程，再把万用表串接在电路中。 + + - - 3.电阻的测量在万用表内部表头电路上串接电池，使电流通过被测电阻，根据表

2、头所测电流的大小，就可测量出电阻值。改变分流电阻的阻值，就能改变电阻的阻值。测电阻时，先将两表棒搭在一起，（短路），使指针向右偏转，随即调整调零旋钮，使指针恰好指到欧姆刻度线的“0”处。由于“”刻度线左部读数较密，难于看准，所以测量时应选择适当的欧姆档，最好使指针指在刻度线的中部或右部（刻度比较宽），这样读数比较清楚准确。每次换挡，都应重新将两根表棒短接，重新调整指针到零位，才能测准。 4.交流电压的测量测量交流电压大小的方法主要是利用交流/直流转换电路将交流电压转换成直流电压，然后用直流电压测量方法测量其大小。 交 流 AC 电 源 5.交流电流的测量指针式万用表一般无交流电流的测量功能，数

3、字万用表一般可以测量交流电流。 交 +AV 流 电 源 _ 6.毫伏表的基本原理 工作原理：放大检波式电压表，先将被测交流信号电压Ux经放大器放大后加到检波器输入端，检波器再把放大后的被侧交流电信号转换成相应大小的直流电压。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0-18V1台RTDG012指针式万用表MF-301块3毫伏表1台4数字万用表1只5电阻器15/10W,100,1K,10K各1只精度为5%或10%；1002只4、 实验记录测量项目DC电压（V）DC电流(A)电阻值（）AC电压（V）AC电流（A） 毫伏表 备注测量条件61210K10010K1K100-1100-22

4、201818V/15/10W30V300V指针表测量结果5.912.51.25mA135mA9.9K1K_23817.52019.530数字表测量结果5.7012.101.22mA119.8mA9.8K0.98K99.799.823116.419_指针误差%3.503.302.4612.691.022.04_3.036.705.20_以数字表为准结论：指针式万用表的读数容易受外界因素的影响（读数，温度等），数字万用表的读数比较准确不易受外界因素的影响，通过分析指针误差基本保持不变。五、实验心得1、 数字万用表比指针万用表的读数更准确。2、 万用表必须在符合其量程和规格的测量条件下使用。3、 要

5、进行多组数据处理，排除读数误差，进而进行误差分析。4、 用指针式万用表测电阻时，每次换挡都要进行欧姆调零。实验三 电路元件伏安特性的测绘一、实验目的1. 学会识别常用电路元件的方法。 2. 掌握线性电阻、非线性电阻元件伏安特性的测绘。 3. 掌握实验台上直流电工仪表和设备的使用方法。二、原理说明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If(U)来表示，即用I-U 平面上的一条曲线来表征，这条曲线称为该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1-1中a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

6、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”的阻值可相差几倍至十几倍，所以它的伏安特性如图1-1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，其伏安特性如图1-1中 c所示。 图1-1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骤上升，而反向电压从零一直增加到十多至几十伏时，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

7、正向特性与普通二极管类似，但其反向特性较特别，如图1-1中d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，以后它的端电压将基本维持恒定，当外加的反向电压继续升高时其端电压仅有少量增加。注意：流过二极管或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。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030V1DG042万 用 表FM-47或其他1自备3直流数字毫安表0200mA1D314直流数字电压表0200V1D315二 极 管IN40071DG096稳 压 管2CW511DG097白 炽

8、 灯12V，0.1A1DG098线性电阻器200，510/8W1DG09四、实验内容1. 测定线性电阻器的伏安特性按图1-2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 1-2 图 1-3UR（V）0 2 4 6 8 10I（mA）2. 测定非线性白炽灯泡的伏安特性将图1-2中的R换成一只12V，0.1A的灯泡，重复步骤1。UL为灯泡的端电压。UL（V）0.10.512345I（mA）3. 测定半导体二极管的伏安特性按图1-3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0

9、0.75V之间取值。在0.50.75V之间应多取几个测量点。测反向特性时，只需将图1-3 中的二极管D反接，且其反向施压UD可达30V。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)0-5-10-15-20-25-30I（mA）4. 测定稳压二极管的伏安特性（1）正向特性实验：将图1-3中的二极管换成稳压二极管2CW51，重复实验内容3中的正向测量。UZ+为2CW51的正向施压。UZ+（V）I（mA）（2）反向特性实验：将图1-3中的R换成510，2CW51反接，测量2CW51的反向特性。稳压电源的输出电压UO

10、从020V，测量2CW51二端的电压UZ及电流I，由UZ可看出其稳压特性。UO(V)UZ（V）I（mA）五、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. 如果要测定2AP9的伏安特性，则正向特性的电压值应取0，0.10，0.13，0.15，0.17，0.19，0.21，0.24，0.30（V），反向特性的电压值取0，2，4，10(V)。3. 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， 勿使仪表超量程，仪表的极性亦不可接错。六、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

11、. 设某器件伏安特性曲线的函数式为If(U)，试问在逐点绘制曲线时，其坐标变量应如何放置？3. 稳压二极管与普通二极管有何区别，其用途如何？4. 在图1-3中，设U=2V，UD+=0.7V，则mA表读数为多少？七、实验报告1. 根据各实验数据， 分别在方格纸上绘制出光滑的伏安特性曲线。（其中二极管和稳压管的正、反向特性均要求画在同一张图中，正、反向电压可取为不同的比例尺）2. 根据实验结果，总结、归纳被测各元件的特性。3. 必要的误差分析。4. 心得体会及其他。实验四 基尔霍夫定律一、实验目的1用实验数据验证基尔霍夫定律的正确性；2加深对基尔霍夫定律的理解；3熟练掌握仪器仪表的使用方法。二、实

12、验原理基尔霍夫定律是电路的基本定律之一，它规定了电路中各支路电流之间和各支路电压之间必须服从的约束关系，即应能分别满足基尔霍夫电流定律和电压定律。基尔霍夫电流定律（KCL）：在集总参数电路中，任何时刻，对任一节点，所有各支路电流的代数和恒等于零。即 I=0通常约定：流出节点的支路电流取正号，流入节点的支路电流取负号。基尔霍夫电压定律（KVL）：在集中参数电路中，任何时刻，沿任一回路内所有支路或元件电压的代数和恒等于零。即 U=0通常约定：凡支路电压或元件电压的参考方向与回路绕行方向一致者取正号，反之取负号。三、实验内容实验线路如图1.1所示。1 实验前先任意设定三条支路的电流参考方向，如图中的

13、I1、I2、I3所示。2 分别将两路直流稳压电源接入电路，令u1=6V，u2 =12V，实验中调好后保持不变。3用数字万用表测量R1 R5 电阻元 图 1.1基尔霍夫定律线路图件的参数取50300之间。 4将直流毫安表分别串入三条支路中，记录电流值填入表中，注意方向。5用直流电压表分别测量两路电源及电阻元件上的电压值，记录电压值填入表中。被测量I1(mA)I2(mA)I3(mA)u1(V)u2(V)UFA(V)UAB(V)UAD(V)UCD(V)UDE(V)计算值测量值相对误差四、实验注意事项1防止在实验过程中，电源两端碰线造成短路。2用指针式电流表进行测量时，要识别电流插头所接电流表的“、”

14、极性。倘若不换接极性，则电表指针可能反偏（电流为负值时），此时必须调换电流表极性，重新测量，此时指针正偏，但读得的电流值必须冠以负号。五、实验报告内容1、根据实验数据，选定实验电路中的任一个节点，验证KCL的正确性。2、根据实验数据，选定实验电路中的任一个闭合回路，验证KVL的正确性。3、实测值与计算结果进行比较，说明产生误差的原因。六、预习思考根据图1.1的电路参数，计算出待测电流I1、I2、I3和各电阻上的电压值，记入表中，以便实验测量时，可正确选定毫安表和电压表的量程。七、实验设备序号名称型号与规格数量1双路直流稳压稳流电源30V 1A1台2多量程直流电压表45mV600V1块3多量程直

15、流毫安表7.5mA30A1块4数字万用表1块5电位、电压测定实验线路板DZX-1 实验台自行连接1块实验五 电压源与电流源的等效变换一、 实验目的1 掌握电源外特性的测试方法；2 验证电压源与电流源等效变换的条件。二、 原理说明1 一个直流稳压电源在一定的电流范围内，具有很小的内阻，故在实用中，常将它视为一个理想电压源，即输出电压不随负载电流而变，其外特性，即伏安特性是一条平行于轴的直线；同理，一个恒流源在实用中，在一定的电压范围内，可视为一个理想的电流源。2 一个实际的电压源（或电流源），其端电压（或输出电流）不可能不随负载而变，因它具有一定的内阻值，故在实验中，用一个小阻值的电阻（或大阻值

16、的电阻）与稳压源（或恒流源）相串联（或并联）来模拟一个实际的电压源（或电流源）的情况。3 一个实际的电源，就其外部特性而言，既可以看成是一个电压源，又可以看成是一个电流源，若视为电压源，则可以用一个理想电压源与一个电阻相串联的组合来表示；若视为电流源，则可用一个理想电流源与一个电阻相并联的组合来表示。若它们向同样大小的负载提供出同样大小的电流和端电压，则这两个电源针对外电路而言是等效的，即具有相同的外特性。一个电压源与一个电流源等效变换的条件为或如图1-1所示：图11 电压源与电流源的等效变换条件三、 实验设备 1 电源：恒压源、恒流源2 负载：滑线变阻器、定值电阻若干（EEL-23组件）3

17、测量仪表：直流电压表、直流毫安表四、 实验步骤1 测定理想电压源与实际电压源外特性（1） 理想电压源（恒压源）按图1-2接线，为6V的恒压源，调节变阻器令其阻值由大到小变化，记录电压表及电流表两表读数填入表1-1：U（V）I（mA）表1-1图1-2 测定理想电压源的外特性 图1-3 测定实际电压源的外特性（2） 实际电压源（恒压源串联一内阻）按图1-3接线，虚线框可模拟为一个实际电压源，调节变阻器，令其阻值由大到小变化，读两表数据并填入表1-2：U（V）I（mA）表1-22测定理想电流源与实际电流源外特性理想电流源（恒流源）和实际电流源（恒流源并联一内阻）按图1-4接线，为直流恒流源，调节其输出为5mA，令阻值分别等于和，调节变阻器，测出这两种情况下的电压表及电流表读数。填入表1-3和1-4。图1-4 测定电流源外特性U（V）I（mA）表1-3U（V）I（mA）表1-43验证电压源与电流源等效变换的条件按图1-5接线，首先读取（a）图线路两表读数，然后按（b）图接线，调节（b）图中恒流源输出的电流值，令两表读数与（a）图时的数值相等，记录值，验证等效变换条件的正确性。 （a）测电压源外特性 （b）测电流源外特性图1-5 电源的等效变换五、 实验注意事项1按图接线时，应