实践二简单电路原理仿真综合

1、实践内容年月日实践内容原则上应包含主要实践步骤、实践数据计算（实践操作）结果、实践结果（疑问）分析等项目。仿真实践 1 实际电压源与实际电流源的等效变换一、实验目的（1）掌握 EWB的使用。通过实验理解电压源和电流源的概念和各自的外部特性。理解理想电压源与实际电压源的区别及理想电流源与实际电流源的区别。掌握电压源与电流源进行等效变换的条件。二、实验原理理想电压源是指能输出恒定电压的电源。输出电压的大小 U 与负载的大小无关。输出的电流 I 可以是 0的任意值，完全由外电路的负载决定。理想电流源是指能输出恒定电流的电源。输出电流的大小 I 与负载的大小无关。输出的电压 U 可以是 0的任意值，完

2、全由外电路的负载决定。（3）理想电压源与理想电流源在实际中并不存在。一个实际电压源可以用理想电压源的电压源表示，也可以用理想电流源 IS 与电阻 RS 并联的电流源表示。US 与电阻 RS 串联（4）电压源与电流源都是用来表示一个实际电源的，所以它们之间可以进行等效变换，其等效变换的条件为 US=ISRS 或 IS=US/RS。三、实验内容及步骤（1）在 EWB中按图 2.64 连接电压源实验电路，其中电压源的电压为 10V，电压源内阻为 1K。外电路为 1K可调电位器，外电路中接入电流表和电压表。图 2.64 电压源实验电路图（2）单击仿真运行开关按钮，并通过键盘按键调节电位器阻值的百分比，

3、使阻值分别为0，250，500，750，1000，将所测得的电流与电压值在实验数据表 2.1 中。实验数据表 2.1（3）按图 2.65 连接电流源实验电路。根据电压源与电流源等效变换的条件，取电流源的电流为 10mA，可调电阻（）02505007501000外电路电流（mA）10mA8mA6.667mA5.715mA5mA外电路电压（V）1.221uV2V3.333V4.286V5V电流源内阻仍为 1k。外电路的可调电位器与电流表、电压表的接入方法与图 2.64 的连接方法相同。图 2.65 电流源实验电路图单击仿真运行开关按钮，并通过键盘按键调节电位器阻值的百分比，使阻值分别为0，250，

4、500，750，1000，将所测得的电流与电压值在实验数据表 2.2 中。实验数据表 2.2比较实验数据表 2.1 和表 2.2 中的电压与电流数据，可以看出符合等效变换条件（US=ISRS）的电压源与电流源对外电路是等效的。四、思考题利用测量探针来测量图 2.64 和图 2.65 中外电路的电压与电流。理想电压源与理想电流源是否能够等效变换？为什么？答：（1）可调电位器（）02505007501000可调电阻（）02505007501000外电路电流（mA）10mA8mA6.67mA5.71mA5mA外电路电压（V）1.22uV2V3.33V4.29V5V可调电位器（）02505007501

5、000外电路电流（mA）10mA8mA6.666mA5.714mA5mA外电路电压（V）1.221uV2V3.333V4.286V5V外电路电流（mA）10mA8mA6.67mA5.71mA5mA外电路电压（V）1.22uV2V3.33V4.29V5V答：理想电压源与理想电流源之间不可以进行等效变换；理想电流源：是一种理想电源，它可以为电路 提供大小、方向不变的电流，却不受负载的影响，它两端的电压取决于恒定电流和负载。理想电压源：是一种理想电源，它可以为电路提供大小、方向不变的电压，却不受负载的影响，它两端的电压不受负载影响仿真实践 2 直流电路节点电压与支路电流分析一、实验目的熟悉 EWB的

6、使用。学会利用 EWB中的直流工作点分析法来分析直流电路的节点电压与支路电流。学会利用 EWB中的测量探针来探测直流电路中的节点电压与支路电流。二、实验原理直流电路的分析方法是通过节点电压法、网孔电流法、支路电流法等列出电路方程，然后通过分析计算获得各节点的电压和各支路电流。在 EWB 中，有多种方法可测量电路中各节点的电位及各支路的电流的值。如可以利用指示器件库中的电压表和电流表进 量，也可以用测量仪器中数字万用表进 量，或者用测量仪器中的测量探针进行探测，还可以直接对电路进行直流工作点分析。本实验中采用直流工作点分析和测量探针两种方法进行。三、实验内容及步骤在 EWB 中建立如图 2.66

7、 所示具有 3 个节点的实验电路，并确定接地参考点。待测的两个独立节点电位为 V1 和 V3。利用直流工作点分析进行实验。在菜单中选择 Simulate/ ysis/DC Operating Po ysis命令，弹出直流工作点分析设置窗口，在设置窗口的左边选择电路中所要进行分析的变量（各节点电位或支路电流），通过单击 Add 按钮将该变量添加到右边的输出窗口中，作为分析结果的输出。本实验中选取了 4 个节点电位和 2 个支路电流作为分析结果的输出。在直流工作点分析设置窗口中，单击 Simulate（仿真）按钮，即 到如图 2.66 右边所示的仿真结果。4 个节点的电压及 2 个支路的电流用列表

8、的方式显示出来。图 2.66 直流电路节点电压分析实验（4）利用测量探针进行实验。在测量仪器（instruments）中选取测量探针（measurement probe）接入图2.66 电路中的1 支路和3 支路，如电路中的箭头所示，双击测量探针，弹出探针属性（probe properties）选项面板，单击测量参数（paramenters）按钮，在显示（show）项目栏中将不需显示的选项选为 No，只保留电压 V 和电流 I 选项为测量参数，单击 OK 按钮完成测量探针的选项设置。单击仿真开关按钮显示节点 1 和 3 的电压值及 1 支路和 3 支路的电流值，如图 2.66 所示。（5）将图

9、 2.66 电路中的 R5 的值改变为 1k，利用直流工作点分析方法，将所得的有关电压和电流的数据在实验数据表 2.3 中。实验数据表 2.3（6）建立如图 2.67 所示的支路电流测量电路。利用测量探针测量各支路电流。测量探针的参数设置仿照步骤（4）进行，显示结果如图 2.67 所示。图 2.67 直流电路支路电流测量实验（7）将图 2.67 电路中 R3 的阻值改为 800，观察各支路电流的变化情况，将所得数据填入实验数据表2.4 中。实验数据表 2.4（8）用支路电流法列出图 2.67 电路在 R3=800时的支路电流方程，根据所测的各支路电流值对该电路的支路电流方程进行验证计算。将验证

10、计算结果填入实验数据表 2.4 中。五、思考题（1）在图 2.66 中，将支路 3 的测量探针的方向反过来（向右），则该支路探测点的电压与电流数据的变实验项目IR1(mA)IR2(mA)IR3(mA)计算：I=? (IR1-IR2-IR3=?)计算：U=? (300IR1+800IR3-12=?)计算：U=? (200IR2IR3=?)实验结果15.76.529.1300.014V0实验项目V1(V)V2(V)V3(V)V4(V)I1(mA)I2(mA)仿真结果1268.263644.99091-5.0454512.45455化情况如何？（2）将图 2.67 电路的 3 条支路电流的测量值与计

11、算值比较，情况如何？答：（1）d 电压与电流都不会改变。（2）实际值与测量值有一些误差，但误差不大。仿真实践 3 叠加定理的验证一、实验目的（1）熟悉 EWB的使用。加深对叠加定理内容的理解加深对叠加定理适用范围的认识二、实验原理叠加定理是线性电路的一个重要定理，体现了线性电路的基本性质，为分析和计算复杂电路提供了新的、更加简便的方法。对于含有多个电源的线性电路，任何一条支路中的电流或电压，都可以看成是由各个独立电源单独作用时，在此支路中所产生的电流或电压的代数和，这就是叠加定理。所谓某一电源单独作用，是指其他电源补作用，也即电压源输出的电压为 0，电流源的输出电流为 0，但须保留其内阻。对于

12、理想电压源（内阻为 0），输出电压为 0 即为短路；对于理想电流源（内阻为），输出电流为 0 即为开路。三、实验内容及步骤（1）按图（a）在 EWB中具有两个电源同时作用的实验电路。在各支路中接入测量探针，如电路中的箭头所示，双击探针选择其测量参数为电流，单击仿真开关按钮得各支路的电流值，记入实验数据表中。去掉 6V 电源并将该支路短路，得图（b）所示电路，单击仿真开关按钮得到 12V 电源单独作用时的各支路电流值，记入实验数据表中。按图（c）所示连接电路，单击仿真开关按钮得到 6V 电源单独作用时的各支路电流值，记入实验数据表中。实验数据表（5）根据实验数据表中的仿真结果，分析叠加定理的正确

13、性。四、思考题（1）在图中的 3 个电路中，分别用电压表测量 3 个电阻上的电压，验证其叠加定理的正确性。（2）用直流工作点分析法对图中的 3 个电路进行放仿真分析。根据分析结果验证其叠加定理的正确性。(1)(2)电源作用R1 支路的电流值R2 支路的电流值R3 支路的电流值两个电源同时作用时38.2mA10.9mA27.3mA12V 电源单独作用时54.5mA32.7mA21.8mA6V 电源单独作用时-16.4mA-21.8mA5.45mA（a）(b)（c）仿真实践 4定理的验证一、实验目的（1）熟悉 EWB的使用。（2）学习测量有源两端网络的开路电压 U。与除源网络的等效电阻 R。的方法

14、（3）验证二、实验原理定理的正确性（1）定理的内容：任何一个含有电源的线性二端网络 N，对外电路而言，总可以用一个串联电阻的电压源来代替。电压源的电压等于该二端网络 N 的开路电压 U。，电压源的内阻等于该二端网络除去电源后的除源网络 N。的等效电阻 R。（2）在等效电路中，电压源的电压 Us 可用电压表直接测量端口之间的开路电压，电压源的内阻Rs 可直接用数字万用表测量除源网络 N。端口之间的电阻，也可以由含源二端网络的开路电压 Us 与短路电流 Is 的比值而得（Rs=Us/Is）。三、实验内容及步骤（1）在 EWB中按图（a）电路，在含源二端网络的输出端并接电压表，在外电路负载回路中串接

15、电流表，外电路选用 1K可调电位器。为了控制外电路的通断，接入一开关，该开关在基本元件库中选取（在 place basic 中选 switch），开关的通/断可由按键进行设置。（2）单击仿真开关（simulation switch）按钮，按下 A 键，调节负载电位器为 50%（500），通过空格键（space）接通外电路的控制开关，测得负载中的电流值 I 和两端的电压值 U，将其填入实验数据表中。实验数据表 2.6按空格键打开外电路控制开关，测得含源两端网络的开路电压 U。按下 Shift+A 组合键调节负载为 0%（0）或用短路线将负载短路，接通控制开关，测量负载的短路电流 Is。根据开路电

16、压与短路电流求出 Rs=U。/Is（4）由步骤（3）和步骤（5）得到的的 U。与 Rs 建立等效电压源电路，外界负载仍为 1K可调电位器，等效电路如图（b）所示。（5）重复实验步骤（2），测量负载中的电流 I 和两端电压 U，填入实验数据表中。（6）将步骤（2）含源二端网络实验的测量结果与步骤（7）等效电路实验的测量结果进行比较，并调节负载的大小，观察两个电路中的电压与电流的变化是否一致，验证定理的正确性。利用数字万用表测量无源网络的等效电阻。在图（a）中除去 8V 电源和负载（8V 电源用短路线连接），并除去电压表和电流表，得到相应的无源二端网络。该无源二端网络为 100电阻与 300并联后

17、再 与 300串联。从测量仪器（instruments）中选取数字万用表（multimeter）接入该无源二端网络，双击数字万用表图标以打开其面板，选档。单击仿真开关按钮，即可在数字万用表面板上显示该无源网络的等效电阻 值。比较该阻值与步骤（5）的 Rs 计算值是否一致。四、思考题（1）在定理中，等效电压源的内阻如 Rs，为什么可用开路电压 U。除以短路电流 Is 进行计算。（2）在含源二端网络与变化情况是否一致？答：（1）因为在等效电路中，当负载从 0 变化到时，负载中的电流与负载两端的电压的定理中，等效电压源的内阻 Rs 其实就是开路电压和短路电流时，Rs 是直接与等效电压源串联在一起的，

18、所以要用开路电压 Uo 除以短路电流 Is 进行计算。（2）是一致的。负载为50%（500）负载两端电压 U（V）负载中的电流 I（mA）开路电压U。（V）短路电流Is（mA）计算内阻Rs=U。/Is（）测量内阻Rs（）含源二端网络实验3.4286.8576.0000.016375375等 效电路3.4286.8576.0000.016375375课后习题T9.电路如图 2.45 所示，已知电源电动势 E1=4V，E2=8V，电源内阻 r1=0.1,r2=2，电阻 R1=3，R2=2，R3=8。试用支路电流法求各支路中的电流。T10.电路图如图 2.46 所示，已知：E1=12V，E2=6V，R1=1，R2=2,IS=3A（方向向上），试用支路电流法求各支路电流和各电源的输出功率。T11.电路如图 2.47 所示，E1=3V， R1=1k，E2=3V，R2=0.5k，R3=2k, I3=3mA，试用支路电流法求 I1、 I2 和 E3 各为何值？T12.电路如图 2.48 所示，已知电源电动势 E1=18V，E2=9V，电源