电路分析实验报告

1、 湖南大学电路分析实验报告 学院：信息科学与工程学院专业：软件工程班级：软件 班姓名： 学号：实验目录实验1：基尔霍夫电流、电压定理的验证.实验2：叠加定理.实验3：等效电源定理.实验4：一阶RC电路特性的EWB仿真.实验5：交流电路.实验6：交流电路中KVL、KCL定律的验证.实验一：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：i1

2、=10Ai2=6/(3+3)*6)*10=5A=I2i3=(3+3)/(3+3)*6)10=5A=I3U(310)=3*i2=U(320)=15V=U2 =U1U(60)=6*i3=30V节点电流代数和：i2+i3=i1=电流源回路电压代数和：U(310)+U(320)=U(60)=30V2、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：分流关系：i1=100/(10+10)*10)/(10+10+10)=15A=I1i2=(10

3、+10)/(10+10+10)*i1=10A=I2i3=10/(10+10+10)*i1=5A=I3分压关系：u(1010)=u(1020)=10*i3=50V=U2=U3u(1000)=10*i2=100VU2+U3=100V=u(1000)=电压源实验心得：1.有耐心连电路 2.有信心计算 3.有恒心热爱电路实验实验二 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

4、响应，验证叠加定理。并与理论计算值比较。（1）总电路，测I0列kcl 方程得：网孔1: 3I1-2I2-I1=10-u（u为电流源的电压）网孔2：-I1+4I2=u网孔3：-I1+I3=-U3增补方程：U3=U1I2-I1=1A解得：I1=1.5A=I0=测得的电流值（由图可知）（2）去掉电流源，电路图为：列kcl方程得：网孔1：3I1-I2=10网孔2：-I1+I2=-U2增补方程：U2=U1=2I1解得：I1=2.5A=I0（3）去点电压源，电路图为：列kcl方程得：网孔1：3I1-2I2-I3=-u网孔2：-I1+4I2=u网孔3：-I1+I3=-U3增补方程：U3=U2=2I2I2-I

5、1=1A解得：I1=-1A=I0(4)I0=I0+I0=2.5-1=1.5A=测量值实验心得：计算须耐心，电路须细心实验三 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；3）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

6、电压或电流。实验原理图：（1）总电路（2）开路电压：根据图，列节点方程得：（1/3+1/6）U1=9/3+I2 I1=I2=9-U0/3 U0=7.2V（3）短路电流：a 取大回路kvl得方程：I1 =9/3=3Ab. 关于I1，I2，I3的kcl得方程：由I1=I2I3= I1+I2=6A（4）戴维南等效电路由开路电压，短路电流，可得等效电阻RR=7.2/6=1.2由图可计算出II=7.2/(1.2+6)=1A比较计算结果与（1）图可知，理论是计算结果相等。实验心得：1， 理清电路中各元件的关系。2， 在有受控源的情况下，要根据开路电压，短路电流法测电路中的有效电阻。3， 认识了解戴维南的应

7、用。4， 有耐心连电路，找错误！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。答：t=1.00t=0.50（3）改变C数值计算其时间常数

8、。绘出虚拟示波器显示的输出波形图，也可自行设计实验。答：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？答：电阻为10千欧，电容为100微法。单位格时间：7.128/14=0.5s 赋值：12V2、对RC电路波形进行理论分析。答：有上图可知。是个指数型的曲线。电容具有充放电功能，充放电时间与电路时间常数有关。根据Uc(t)=Use-t/*.可得图上的曲

9、线是呈指数关于时间常数的分布。实验心得：有一颗好奇心，并为之探索发现。波形之神奇，结论之伟大。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？图1.图2.串联电路的电压关系：U总2=UR2+（UL-UC）22）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？图1.图2.并联电路电流关系：I总2=IR2+（IL-IC）2（3）用示波器测量电阻R的电压、电流相位

10、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。)T2-T1=1000.000s=T（周期）所以：相位差=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。）相位差=-(255.2083×10-6/10-3)×2=-91.8o(电流领先电压约为90o)（5）用示波器测量电感L的电压、电流相位差。相位差=（254.8077×10

11、-6/10-3）×2=91.44o（电压领先电流约90o）实验心得：本次实验要测很多值，且要改变测量值。需要耐心，细心，切勿浮躁。实验很好玩，工具很神奇。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。 答：（a）电阻幅值（b）（c）电容幅值（d）电流源幅值由（a）,(b)（c）(d)图可知，电阻幅值为：83.9V 电感幅值为：213.9V电容幅值为：103.0V电流源幅值：141.1V测相位：1，电感电阻的电压电流同相位，电阻的电压波形（红线）可看做是电流波形

12、。由图中可看出电流（红线）领先电压（绿线）一定的角度。计算可得：角度差=电阻初相位-电感初相位=90°2，电容通过1，可得出电感的相位，通过测量电感，电容的相位差可以得出电容的相位计算可得：角度差=电感初相位-电容初相位=180°3.总电压通过测电阻和电流源两边的电压，得其相位差：通过计算得:角度差=（390×10-6/1/160）×2=22.5o4.总结：设电阻的角度为0o，UR=83.9 UL=213.9 UC=103.0 验证kvl：计算：U总=UR+UL+UC=83.9+110.9j=14023.5°实验：U总=14122.5°通过数据可得：计算实验，可证得交流电路的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。答：各电压的幅值相同：U=136.88V分析如下：RC=-j/(WC)=-j 39.81 RL=jWL=j 20.096 Z= RC/ RL/R= 31.55-