电气09434电路实验指导书(上)

试验一电阻元件伏安特性的测绘一．试验目的把握线性电阻、非线性电阻元件伏安特性的逐点测试法；学习直流稳压电源、直流电流表、电压表的使用方法。二．原理说明UI之间的函数U＝f(I)UI特性曲线。依据伏安特性的不同，电阻元件分两大类：线性电阻和非线性电阻。线性电阻元件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〕所示，该直线的斜率只由R打算，其阻值0I I0U U00I(a) (b)0I0I0U U(c)

(d)UI无关；非线性电阻元件的伏安特性是一条经过坐标原点的曲线，其阻值R不是常数，即在不同的电压作用下，电阻值是不同的，常见的非线性电阻如白炽灯丝、一般二极管、稳压二极管等，它们的伏安特性如图2－1中d。在图1U〉0U〈0的局部为反向特性。绘制伏安特性曲线通常承受逐点测试法然后逐点绘制出伏安特性曲线，依据伏安特性曲线便可计算其电阻值。三．试验设备直流数字电压表、直流数字电流表直流稳压电源综合试验台四．试验内容6.3V小灯泡的伏安特性2－2US200+mA _+USIN4007-51Ω6.3V灯泡相串联，灯泡两端的电压用直流数字电压表测量，调整直流稳压电源06.3V〔灯泡两端的电压不能超过200+mA _+USIN4007-VVDV51Ω _VVDV+A+ US_

6.3V图2-2 图2-3U(V)I(mA)01U(V)I(mA)0123456.3测定线性电阻的伏安特性2-251Ω6.3V1KΩ12－2中登记相应的电流表的读数。U(V)I(mA)024U(V)I(mA)0246810测定半导体二极管的伏安特性2—3接线，Ｒ200Ω1N4007。测二极管的正向特性时，调整直流稳压电源的输出电压，使二极管ＶＤ的正向压降可在0～0.75V之间取值；测反向特性时，将直流稳压电源的输出端正、负连线互换，调整稳压电源的输出电压，从0伏开头缓慢地反向增加〔30，将数据分别记入表－3和表2－4中。U(V)I(mA)0U(V)I(mA)00.20.40.450.50.550.600.650.700.75U(V)I(mA)0U(V)I(mA)0－5－10－15－20－25－30测定稳压管的伏安特性2—31N40072CW513的测量，将数据22－６中。U(V)00.2U(V)00.20.40.450.50.550.600.650.700.75I(mA)U(V)0－U(V)0－1－1.5－2.－2.5－2.8－3－3.2－3.5－3.55I(mA)五．试验留意事项严禁将电压源输出端短路，在连接电路、转换电路，拆线前，应切断电源。测量结果产生影响。六．预习与思考题线性电阻与非线性电阻的伏安特性有何区分？它们的电阻值与通过的电流有无关系？请举例说明哪些元件是线性电阻，哪些元件是非线性电阻，它们的伏安特性曲线是什么外形？七．试验报告要求依据试验数据，绘制出各个元件的伏安特性曲线。依据伏安特性曲线，计算线性电阻的电阻值，并与实际电阻值比较。答复思考题。试验二线性电路叠加性和齐次性的争论一．试验目的验证叠加原理；了解叠加原理的应用场合；理解线性电路的叠加性和齐次性。二．原理说明叠加原理指出：在有几个电源共同作用下的线性电路中，通过每一个元件的电流或其两端的电压，可以看成是由每一个电源单独作用时在该元件上所产生的电流或电压的代数和。具体方法是：一个电源单独作用时，其它的电源必需去掉〔电压源短路，电流源开路〕；在求电流或电压的代数和时，当电源单独作用时电流或电压的参考方向与共同作用时的参考方向全都时，符号取正，否则取负。在图5－1中：I II

I II

I II1 1 1

2 2 2

3 3 3UUU叠加原理反映了线性电路的叠加性，线性电路的齐次性是指当鼓励信号〔如电源作用〕增加或减小Ｋ倍时，电路的响应〔即在电路其它各电阻元件上所产生的电流和电压值〕非线性电路，叠加性和齐次性都不适用。12UI312UI3R312UI3R3R2RRR1 1

I I12I12I3R3R2UU U U 2S1 S2 S1 S2〔ａ〕 〔ｂ〕图5－1

〔ｃ〕三．试验设备直流数字电压表、直流数字毫安表直流稳压电源综合试验台四．试验内容试验电路如图5－2所示图中：RR R1 3 4

510,R 252

330，将电源U 调到12〔用20V可调电压输出端U 调到6〔用10V可调电压输出端，以直流S1 S2数字电压表读数为准，将开关S投向上接通电阻R。3 31．US1

电源单独作用〔将开关S1

U

，开关SS1 2

向下投向短路侧，参考图5－5101kF5101kFR1AR2BI1 I2S1I3S3VD510RS26.03ER4DR5C用直流数字毫安表测量各支路电流，将电流插头的红接线端插入数字毫安表的红5-2〔正〕接线端，电流插头的黑接线端插入数字毫安表的黑〔负〕接线端，测量各支路电流通常规定：在结点，电流表读数为‘＋电流流入结点，然后依据电路中的电流参考方向，确定各支路电流的正、负号，并将数据5—１中。用直流数字电压表测量各电阻元件两端电压：电压表的红〔正〕接线端应插入被测电阻元件电压参考方向的正端，电压表的黑〔负〕接线端插入电阻元件的另一端，测量各电阻元5—１中。测量工程试验内容US1测量工程试验内容US1US2I I1 2(mA) (mA)I3(mA)UABUCDUADUDEUFA(V)12(V)0(V)(V)(V)(V)(V)US1单独作用US2单独作用06U ,UU ,US1 S2共同作用126US2单独作用012S2

电源单独作用〔将开关S1

向下投向短路侧，开关S2

U

，参考S25－1(c)。15—１中。3．U 和U 共同作用时〔开关S和S分别投向上接通电源U 和U 。S1 S2 1 2 S1 S2完成上述电流、电压的测量并将数据记入表5—１中。将U 的数值调至１２Ｖ，重复第2步的测量，并将数据记入表5－1中。S2将开关SR换成二极管１Ｎ４００７，重复步骤3 5１～45—２中。测量工程US1US2测量工程US1US2I1I2I3UABUCDUADUDEUFA试验内容(V)(V)(mA)(mA)(mA)(V)(V)(V)(V)(V)U 单独作用S1120U 单独作用S206U ,U 共同作用S1 S2126U 单独作用S2012五．试验留意事项用电流插头测量各支路电流时，应留意仪表的极性及数据表格中“＋、－”号的记录；留意仪表量程的准时更换；S或S操作，而不１ ２能直接将电源短路。六．预习与思考题叠加原理中U ,U 分别单独作用在试验中应如何操作？可否将要去掉的电〔US1 S2 S1或U 〕直接短接？S2试验电路中，假设有一个电阻元件改为二极管，试问叠加性与齐次性还成立吗？为什么？七．试验报告要求依据表5－1试验数据一，通过求各支路电流和各电阻元件两端电压，验证线性电路的叠加性与齐次性；各电阻元件所消耗的功率能否用叠加原理计算得出？试用上述试验数据计算、说明；依据表5－2试验数据二，说明叠加性与齐次性是否适用该试验电路；答复思考题。试验三戴维南定理的验证一．试验目的验证戴维南定理的正确性，加深对该定理的理解；把握测量有源二端网络等效参数的一般方法。二．试验原理戴维南定理戴维南定理指出：任何一个有源二端线性网络，总可以用一个电压源UR串联S S组成的实际电压源来代替，其中：电压源U等于这个有源二端网络的开路电压U ,内阻R等于S OC S该网络中全部独立电源均置零(电压源短路，电流源开路)R。OU、IR称为有源二端网络的等效参数。S S S有源二端网络等效参数的测量方法〔1〕开路电压、短路电流法在有源二端线性网络输出端开路时用电压表直接测其输出端的开路电压U ,然后再OCU将其输出端短路测其短路电流I 且内阻为：R

IOC 。UUINUUINIISC

USC OCU此法必需在短路电流Isc的数值小于有源二端网络允许范围N内进展，否则会因短路电流过大而损坏网络内的器件。(2)伏安法用电压表、电流表测出有源二端网络的外特性曲线，如图7－1所示。开路电压为U ，依据OC

O图11-1外特性曲线求出斜率tgφ，则内阻为： 图7-1R tgU。S I三．试验设备直流数字电压表、直流数字毫安表直流稳压电源直流稳流电源综合试验台四．试验内容被测有源二端网络如图7-2所示〔其中开关S〕7—4图7-2线路接入直流稳压电源U＝12V，直流稳流电源I＝20mA。测U ，再短接S S OC测I ，则Ro＝USC

／Isc7-1中。OC7-1Uoc(V)Uoc(V)Isc(mA)Ro=Uoc/Isc负载试验NEEL—237-2R值，测量有源二端网络的外Ｌ特性。7-2RR()L990900800700600500400300200100U(V)I(mA)验证戴维南定理：利用NEEL—23元件箱中的不同阻值，将其阻值调整为等效电阻R值，然Ο后令其与直流稳压电源〔调到步骤“1”时所测得