电阻电路实验报告

1、 电阻电路实验报告实验目的：1 验证叠加定理2 验证互易定理形式一3 探究最大功率传输条件4 电流源与电压源的等效替换5 双口网络的短接电导6 电阻电路的分压7 电阻电路的分流8通过欧姆定律测量电源内阻9 探究二极管的性质10 KCL的性质实验原理1叠加定理：叠加定理适用于线性电路，当某一独立电源单独作用时，其他独立电源不作用，即置零值。电压源置零值，用短路线代替；电流源置零值，用开路线代替。如图当Us单独作用，电路如图2所示，由图可得 Uo=R4/(R4+R2)*Us当Is单独作用，电路如图3所示，由图可得Uo=R2*R4/(R2+R4)*Is由叠加定理得Uo=U+U 由此验证。2 验证互易

2、定理形式一：如图所示的网络NR为仅由线性二端电阻组成的网络，当一独立电压源作用于端口1时，在端口2产生的短路电流等于该独立电压源移至端口2作用时，在端口1产生的短路电流，即i1=i2。将互易前图一的端口条件u1=u2,u2=0和互易后图二的端口条件u1=0,u2=us代入式即可得证。图1探究最大功率传输条件：假定理想电压源和一固定电阻R1，将其视为一个电压源，R1为其内电阻，串联一可变电阻Rc，不断改变电阻Rc，流过电阻Rc的电流不断改变，并分别记录下来，最后通过电流和电阻以及额定电压，来判断最大功率传输的条件。电路图如下图4 电流源与电压源的等效替换：将一理想电压源与一个固定电阻Ro串联可以

3、看作是一个电压源，Ro可以看作是内阻，如果将莫一数值的电流源与Ro并联在一起，也可以产生原来电压源的效果，这就是电流源与电压源的等效替换，实验原理如图所示先设定一个Us的值，将可变电阻调整一固定值，记录电流数值，然后按图二改变电路，观察电流表数值，并调节电流源，如果电流表读书符合之前记录的，就说明电流源与电压源等效替换。5 双口网络的短路电导参数通过如下图，探究双口网络的电导参数，假设端口电压u1和u2为自变量，而端口电流i1和i2为因变量，这正好与开路电阻参数情况形成对偶，把端口电压u1和u2看作两个独立的电压源，如图所示，根据叠加定理和齐次定理得i1=G11u1+G12u2 i2=G21u

4、1+G22u2可以得到电导参数G.6电阻电路的分压探究电阻电路分压条件，在电源电压额定的时候，各个电阻分压情况和各个电阻阻值的比值成正比，也就是说，电阻越大，相应分担的电压也就越多，验证该定理，使用下面的电路图。7电阻电路的分流探究电阻电路分流的条件，在电源电压额定的情况下，各个电阻分流的情况和各个电阻阻值的比值成反比，也就是说，电阻越大，相应分的的电流也就越少，验证该定理，使用下面的电路图。8 通过欧姆定律测量电源内阻在直流情况下，一闭合电路中的电流与电动势成正比，或当一电路元件中没有电动势时，其中的电流与两端的电位差成正比。在同一电路中，导体中的电流跟导体两端的电压成正比，跟导体的电阻阻值

5、成反比，这就是欧姆定律，基本公式是I=U/R。当外电阻R增大时，根据I=E/(R+r)可知，电流I减小(E和r为定值)，内电压Ir减少，根据U=E-Ir可知路端电压U增大。当外电阻R减少时，根据I=E/(R+r)可知，电流I增大(E和r为定值)，内电压Ir增大，根据U=E-Ir可知路端电压U减小。根据公式E=U+IR，U=IR1，所以可以将R求出。、9 探究二极管的性质外加正向电压时，在正向特性的起始部分，正向电压很小，不足以克服PN结内电场得阻挡作用，正向电流几乎为零，这一段称为死区。这个不能使二极管导通的正向电压称为死区电压。当正向电压大于死区电压以后，PN结内电场被克服，二极管导通，电流

6、随电压增大而迅速上升。在正常使用的电流范围内，导通时二极管的端电压几乎维持不变，这个电压称为二极管的正向电压。外加反向电压不超过一定范围时，通过二极管的电流是少数载流子漂移运动所形成反向电流，由于反向电流很小，二极管处于截止状态。这个反向电流又称为反向饱和电流或漏电流，二极管的反向饱和电流受温度影响很大。所以按下图可以验证，当正想加压是，电路通，当反向加压时，电路处于断路。10 探究KCL的性质基尔霍夫电流定律也就是KCL是电荷守恒原理在集中参数电路中的表现，具体内容如下：对于任一几种参数电路中的任一节点，在任一时刻，流出（流入）该节点的所有支路电流的代数和等于零，KCL的数字表达式为 I1+

7、i2+.+in=0根据KCL定理，流入或者流出节点b的电流代数和为零，由此测出电流i1,i2,i3，验证KCL定理。三 实验设备电压源 2个 电流源2个电阻若干，按需求拿 可变电阻 1个导线 若干 二极管 1个电流表 3-4个 电压表 1-2个四 实验内容1叠加定理（1） 当Us单独作用，电路如图所示，由图可得：Uo=R4/(R4+R2)*US（2） Is单独作用，电路如图所示，由图可得：Uo=R2R4/(R2+R4)*Is、（3） 由叠加定理得Uo=Uo+Uo=R4/(R4+R2)Us+R2R4/（R2+R4）*Is第一组数据Us=10V，Is=20mAUo=10.59V当电压源单独作用时

8、U=10V，Uo=10.98V当电流源单独作用时，Is=20mA，Uo=-0.37v所以根据Uo=Uo+Uo=10.98+（-0.37）=10.61v基本等于原先测量的10.59V第二组数据Us=15V Is=24mAUo=12.42V当电压源单独作用时Us=15V Uo=12.88V当电流源单独作用时 Is=24mA，Uo=-0.44v所以根据Uo=Uo+Uo=12.88+（-0.44）=12.44V基本等于原先测量的12.42V第三组数据Us=15V Is=150mAUo=10.01V当电压源单独作用时 Us=15V Uo=12.88V当电流源单独作用时 Is=150mA Uo=-2.86

9、V所以根据Uo=Uo+Uo=12.88+（-2.86）=10.02V基本等于原先测量的10.01V根据实验测的，基本符合叠加定理的要求，所以验证了叠加定理的正确性。2 验证互易定理形式一如图1所示的网络NR为仅由线性二端电阻组成的网络，当一独立电压源作用于端口1时，在端口2产生的短路电流等于该独立电压源移至端口2作用时，在端口1产生的短路电流，即i1=i2将互易前的端口条件u1=Us，u2=0.和互易后图二的条件u1=0,u2=Us代入验证。第一组数据 Us=20V i2=32.5mA i1=51.6mA 互易后 i1=32.3mA i2=45mA I1基本等于i2第二组数据 Us=28V i

10、1=72.3mA i2=44.8mA 互易后 i1=44,3mA，i2=63.2mAI1基本等于i2第三组数据 Us=15V i2=24mA i1=38.5mA 互易后 i1=24.1mA i2=33.8mAI1基本等于i2所以验证了互易定理形式一的正确性3探究最大功率传输条件RL=70欧姆 I=178mAP=I*I*RL=2.218WRL=80欧姆 I=168.2mAP=I*I*RL=2.263WRL=100欧姆 I=151.5mAP=I*I*RL=2.295WRL=130欧姆 I=131.9mAP=I*I*RL=2.261WRL=180欧姆 I=108.4mAP=I*I*RL=2.115W

11、RL=230欧姆 I=92.9mAP=I*I*RL=1.955W应为根据电路图，可以将电阻R1和电源等效为电源，那么R1为其内阻，只有当外电路电阻和其内阻相等时，电源传输功率最大，约为百分之五十。4 电流源与电压源的等效替换Us=20V当RL=100欧姆 i=91.8mA当RL=300欧姆 i=48.3mA当RL=500欧姆 i=32.7mA当RL=100欧姆,i=91.8mA时 Is=168mA当RL=300欧姆，i=48.3mA时，Is=168mA当RL=500欧姆，i=32.7mA时，Is=168mA所以通过数据可以发现，当电流源为168mA时，可以等效替换电压源，所以验证了电流源与电压

12、源等效替换。5 双口网络的短路电导参数如图所示 u1（V） u2（V） i1(mA) i2(mA) 10 0 62.7 18.9 0 10 -19.0 -51.9 0 8 -14.9 -40.5 8 0 55.0 14.5 6 0 40.9 10.6 0 6 -11.4 -30.3通过公式可以算出，G11=I1/U1当U2=0时，可以算出G11=0.00627通过公式可以算出，G21=I2/U1当U2=0时，可以算出G21=0.00189通过公式可以算出，G12=I1/U2当U1=0时，可以算出G12=-0.0019通过公式可以算出，G22=I2/U2当U1=0时，可以算出G22=-0.005

13、19所以算出短路电导参数矩阵为 0.00627 -0.0019 G=-0.00189 -0.005196电阻电路的分压R1=51欧姆 R2=30欧姆 R3=200欧姆应为R2与R3并联，可以将其等效为R4=600/23欧姆R1/R4=51/600*23=1.955U1=3.21V U2=1.65V U1/U2=1.945U1=3.82V U2=1.98V U1/U2=1.938U1=4.46V U2=2.26V U1/U2=1.973可以看出电压比与电阻比基本吻合，可以说明电阻分压与其阻值成正比。7电阻电路的分流当U=5V时，I1=148.3mA，I2=92.1mA，I3= 24.4mAR1*

14、I1=4.449W R2*I2=4.491W R3*I3=4.512W当U=6V时，I1=176.9mA I2=110.0mA I3=28.9mAR1*I1=5.307V R2*I2=5.41V R3*I3=5.44V当U=4V时 I1=118.4mA I2=73.6mA I3=19.4mAR1*I1=3.552V R2*I2=3.573V R3*I3=3.60V综上所属，可以看出支路电流与其电阻阻值的乘积基本相同，也就是说电阻越大，分担的电流越小，电阻阻值与其分担的电流成反比。8 通过欧姆定律测量电源内阻当U=20V时，R=200欧姆，I=97.1mA所以U=RI+rI 得r=5.97欧姆当

15、U=18.5V时，R=200欧姆，I=89.8mA所以U=RI+rI 得r=5.93欧姆当U=14.5V时。R=200欧姆，I=70.3mA所以U=RI+rI 得r=5.95欧姆当U=20V时，R=250欧姆，I=78mA所以U=RI+rI 得r=5.93欧姆当U=20V时，R=1250欧姆，I=15.6mA所以U=RI+rI 得r=5.96欧姆当U=20V时，R=750欧姆，I=26mA所以U=RI+rI 得r=5.95欧姆所以综上所属，r=（r1+r2+r3+r4+r5+r6）/6=5.95欧姆9 探究二极管的性质当正向接通的时候U=6V I=163.8mA R=30欧姆U=20V I=9

16、6mA R=200欧姆U=15V I=72mA R=200欧姆当方向接通时U=6V I=0mA R=30欧姆U=20V I=0mA R=200欧姆U=15V I=0mA R=200欧姆所以可以看出当二极管正向接通时，可以看出导通电流能力强当二极管反向接通的时候，基本不导通，所以可以看出二极管的性质正想电阻相对比较小，反向电阻大。10 KCL的性质R1=1000欧姆 R2=3000欧姆 R3=2000欧姆 R4=6200欧姆 U2=20VU1=30V I1=7.70mA I2=7.41Ma I3=-0.26mAU1=25V I1=6.04mA I2=6.26mA I3=0.15mAU1=15V I1=2.96mA I2=3.98mA I3=0.98mA 所以从节点b可以看出I1+i3=i27.70+（-0.26）=7.44约等于7.416.04+0.15=6.19约等于6.262.96+0.98=3.94约等于3.98所以验证了KCL定理。 实验心得：通过本次实验，是我受益匪浅，感受颇多，在实验中，使我认识到了自己动手，自己设计实验的严谨性以及困难性，同时又使我产生了深厚的乐趣，在实验中培养自己对实验的认知，使自己更加注意细节，更加具有严谨性，同时，也培养了自己和队友的团队合作能力