电路分析基础实验-实验指导书2015(6)

流I1、I2、I3值记入表1中。根据图1中元件的参数，测量AD间电压计算出电流I1、I2、I3。

表1-基尔霍夫电流定律数据测量表 I1(mA) I2(mA) I3(mA) 数字万用表测量值 计算值 误差(%) 误差(%)=(测量值-计算值)/计算值。误差要求±5%以内。

电流的计算值的简易计算：测AD间电压UAD，则I1= (US1- UAD)/(R1+R2)； I2= (US2+UAD)/(R3+R4)；I3= UAD/RW。R1、R2、R3、R4、RW等电阻均为实测值。

2、基尔霍夫电压定律(KVL)的验证：

根据图1，先设定回路电压的参考方向。

在图1中，用电压表依次读取回路ABCDEFA的支路电压UAB、UBC、UCD、UDE、 UEF、UFA等以及回路ABCDA的支路电压UAB、UBC、UCD、UDA。选择电压表的极性和与 上述测量电流时类似，测量出的支路电压值记入表2中。根据前面计算出电流I1、I2、I3并值，计算出相应的电压计算值记入表2中。

表2-基尔霍夫电压定律数据测量表 单位(V) 示波器测量值 (V) 计算值 (V) 误差(%) UAB UBC UCD UDE UEF UFA UDA ∑U(ABCDEFA) ∑U(ABCDA) 误差要求±5%以内， ∑U()要求±0.1以内。

电压计算值：电阻上的电压：UAB=I2×R3，以此类推。电源电压不需计算、测量，以设定值为准。

3、AD开路电压、短路电流的测量

切断电源后，将AD间开关断开，再接入电源，在AD间分别接入电压表和电流表分别测量AD间的开路电压和短路电流，并将测量结果填入表3与AD间未短路的电流及未短路的电压相比较。

表3 AD开路 AD短路 开路电压UAD= (V) 开路电流 I=0 短路电压UAD=0 短路电流Id= (mA)

六、实验数据的处理与实验报告要求

1、按实验内容与步骤1-3要求列出测量结果。 2、得出相应的结论。 七、注意事项

1、复习教材中的相关部分。

2、阅读实验指导书,了解实验原理、实验内容和步骤。

3、指针式直流仪表使用时应注意极性。最好用点接触法判定极性以后，再把直流电压表和直流电流表接入相应支路，并合理选择电压表和电流表的量程。

4、改接电路，一定要先切断电源，确认改接电路无误后，再接通电源。

3、测得的电流和电压，应根据所假定的参考方向，分别标上相应的正、负号。

25

4、测量电路数据时、请使用一个电流表逐一测试。 八、思考题 1、如何理解在集总电路中，任何时刻，对任一节点，所有支路的电流代数和恒等于零？

2、如何理解在集总电路中，任何时刻，沿任一回路，所有支路的电压代数和恒等于零？ 3、A、D间的不同阻值对基尔霍夫的电流定律和电压定律有没有影响，为什么？

F R1 断开 A I2 I3 断开 R3 510 B + 10V US1 200 I1 断开 - US2 6V RW 1K 100 R2

R5 10 - E

要求：

300 D

R4

+ C

实验二 基尔霍夫定律实验板电路

1、选定AD间的电阻值（电位器阻值，不能选0），测出其它电阻的实际电阻值。

2、用万用表测好稳压电源电压，再接入电路中。 3、注意拨键开关的位置，开为断开位置。

4、不能用鳄鱼夹直接夹插座上，必须用导线接入。

5、该实验的重点是要掌握电路中的电流、电压参考方向，测量的数据与参考方向一致

时数据为正；与参考方向相反时数据为负。为什么？

6、“图一”电路中A、D间串接的电阻阻值由自己考虑选取，最好选取三个不同阻值的电阻分别测出三种数据来证明是否符合ΣI=0、ΣU=0。为什么？

26

2.2 实验三 电源的等效变换

一、实验目的

1、通过实验了解什么是电流源及其外特性。 2、掌握电流源和电压源进行等效变换的条件。 二、实验设备及用具

直流稳压电源 一台 数字万用表 一只

自制电路实验板 一块 三、实验的基本原理 1、电流源

电流源是电压源以外的另一种形式的电源，它可产生一个电流提供给外电路。理想电流源可以向外电路提供一个恒值电流，而无论外电路电阻的大小如何。理想电流源具有两个基本特性：第一，理想电流源发出的电流是恒值，或是一定的时间函数，与其负载大小无关；第二，理想电流源的端电压并不能由它本身决定，而是由其联接的外电路确定的。

实际电流源可以用一个理想电流源和一个内阻R并联的电路模型来表示（理想电流源并联的内阻R为无穷大）。实际电流源的模型及其伏安特性如图1所示。 II

+IS

ISRU

0U- ISR

图1 实际电流源的模型及其伏安特性

某些器件的伏安特性具有电流源性质。本实验中的电流源是使用三极管来实现的。由图2可见，当UCB在一定范围变化时，集电极电流IC近似恒定，可以近似地视为理想电流源。

I(mA) 4 343

22 IE=1mA 11IE=0

UCB(V)02468图2 共基极接法时输出特性

27

2、电源的等效变换：

一个实际的电源,就其外部特性而言,可看成一个电压源,也可以看成是一个电流源。这 可以证明如下：设有一个电压源和一个电流源分别与相同的外电阻联接,如图3所示。

++ II` RSRLR`SRLUU` ++ ISIS ---- (a)电压源形式 (b)电流源形式

图3 对于图3两种电源形式，只要满足以下关系：

IS=US∕RS RS=R`s 则有：I=ì U=ù

由此可见：两种电源形式对外电路是完全等效的。互相替换而对外电路没有任何影响。 四、实验内容、要求及步骤

该实验通过对不同电路的电流测试，验证理想电流源的特点与伏安特性；验证实际电流 源的外特性和电源等效变换应具备的条件。 1、测试理想电流源的伏安特性：

实验电路如图4(a)所示，其等效电路如图4(b) 。

R1 100RE

470mAR2 IC150IL1KRLILICRL-3V+15V-+(a) 理想电流源实验电路 (b) 等效电路

图4

黄底色中电路为理想电流源，由共基极三极管放大电路构成。3V为工作电压，15V为放大电压。 工作原理：调节Re使三极管be间加上正向电压，在三极管ce间产生电流，并控制其大小，形成理想电流源，不随负载变化而变化。

调节电位器Re，使电流Ic =10mA。调节RL，记录电流表中相对应的读数并填入表1中。

表1 理想电流源数据记录表 电位器RL(Ω) 数字万用表测量值Ic (mA) 150 200 250 300 350 400 450 2、测定实际电流源的外特性：

实验电路如图5(a)所示，其等效电路如图5(b)。RL为可变负载电阻。调节电位器Re，使电流IC=10(mA) 。再由小到大依次调节RL的阻值，使其分别为表2中所示的数值，记录电流表中相对应读数并填入表2中。根据表2中的实验数据，绘制实际电流源的外特性曲线。

28

R1 100R E

470mAICmAIL1KRLR3

IL1KRL

-150R3

3V+15V-+IC150

(a)实际电流源实验电路 (b)等效电路

图 5

表2 实际电流源数据记录表

电位器RL(Ω) 实际测量值RL(Ω) 数字万用表IL(mA) 200 300 400 500 600 3、电源等效变换：

根据电源等效变换的规则，如图5(b)所示的电流源，可以变换成为一个电压源，其参数如图6所示：

IL

RS 1501K

RL UC

图6 电压源等效电路

在图6中, 等效电压源电压US可由公式US=ICRS=0.01×150=1.5V，RS=150Ω时计算得出，从而可以计算出IL。

调节RL，使其分别为表3中所列的电阻值，然后，将计算出IL的值与其测量值依次记录于表3中。根据表3中的实验数据，绘制实际电压源的外特性曲线。比较表2、表3中数据可以看出电源的等效变换对外电路来说是等效的。

表3 实际电压源数据记录表 电位器RL(Ω) 实际测量值RL(Ω) 数字万用表IL(mA)

200 300 400 500 600 五、实验数据的处理与实验报告要求

1、根据表1、表2和表3中的实验数据，绘制理想电流源、实际电流源以及实际电压源的外特性曲线。

2、比较两种电源等效变换后的结果，并分析产生误差的原因。

29

百度搜索“77cn”或“免费范文网”即可找到本站免费阅读全部范文。收藏本站方便下次阅读，免费范文网，提供经典小说综合文库电路分析基础实验-实验指导书2015(6)在线全文阅读。