电路分析基础实验报告

1、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：EV|1 Dhm1 dRFiriAT1=w*Ut-S 79f VI

2、T2.DJ V1 3 WU.a OhmOhn*VvVllj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：200Q + 100 Q =300Q ;(100 Q +200Q )/600 Q = 200 Q ;11 = 15/(

3、200+200+100) = 30mA12 = i1*(600/900) = 10mA13 = 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

4、与理论计算值比较。实验原理图O|?12V电流源单独作用 3 Ohm 6 000 VOhm1 OhmOhm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) = 3Au2 = i * R = 9V电流源单独作用时：i1 = 6*(1/4)= 1.5Au1 = i1*R = 1.5*3 = 6v所以 u 二 u1 + u2 = 15V共同作用时：12v - u -2*i -1*i = 0;i1 = i + 6;u = i1*3;解得 u 二 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

5、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 R,测量R_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R l，测量R.上的电压或电流。实验报告中须有理论计算过程。有源二端网络电路，接负载 R,测量R上的电流或电压1 w1 Ohm4- Ohm4 Ohm -WV

6、1COV边 Ohnn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二-20V10 Ohm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+i2二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

7、： 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)=0 u=3*u1i = 2*(u-u1)/4 = u/3 = 40A;等效电阻：R = Uoc/i = 3 Q .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)

8、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。SpaceV2Ok OhmK t100 uF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二RC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勺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寸注意选择适当

9、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 Q, C = 100uF , t = RC = 1000 1/s单位格时间：0.50s 幅值：10.当 R = 5k Q, C = 50uF , t = 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t = RC = 1000 1/s 时，图像

10、为e的-t/ 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？5 otimWv1ft)(DOOWi乩 drO L?a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？UL ATI6U i-zfuueg实验结果：电流关系：I=I1 + I2

11、+ I3Irnhoo52（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 = 则电流I二相位差为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。Ub 2W100D HJO Dejj 10 Ohm提示：用示波器测两通道波形:*刚织*示波器读数如图所示，则两波形相位差近

12、似为f=1000hz，则 T=103s);302 1010 32108 （因实验结果:T = 10-3s，w = 2 n /T = 3.14*10 3 相位差 二 i - u = 90(5) 用示波器测量电感L的电压、电流相位差0JD1 H10 Ohm实验结果：相位差 一二 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L0.05 H(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KCLIs3W1B0 Hzm DegssRo实验结果:KVL的验证

13、:理论值:w = 2 n f = 2*3.14*160 = 1004.8ZR = 20 Q, Zl = jwL =j50.24Q, Zc = 1/jwC = -j24.88 Q电压源电压设初相位为0, u = 100v ,Z =Zr +Zl + Zc= 20+j25.36UR = U*(Z r/Z) = 38.38 - j48.40 VUL = U*(Z l/Z) = 122.16 + j96.42 VO = U*(Z c/Z) = -60.55 - j47.79 V则：U = Ur +UL + Uc卜_ll-151 才KCL的验证：理论值：w = 2 n f = 2*3.14*160 = 1004.8Zr = 20 Q, Zl = jwL =j50.24Q, Zc = 1/jwC = -j24.88 Q电压源电压设初相位为0, u = 100v ,Z =Zr +Zl + Zc= 20+j25.36Ir =i*(Z l + Zc)/Z= 1.85