电路分析基础实验报告

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：

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： 200Ω + 100 Ω=300Ω; (100Ω+200Ω)//600Ω = 200Ω; i1 = 15/(200+200+100) = 30mA i2 = i1*(600/900) = 10mA i3 = i1*(300/900) = 20mA u1 = u3*(200/300) = 4v u2 = 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。并与理论计算值比较。 实验原理图:

电压源单独作用

电流源单独作用

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) = 3A u2 = i * R = 9V 电流源单独作用时: i1 = 6*(1/4)= 1.5A

u1 = i1*R = 1.5*3 = 6v 所以 u = u1 + u2 = 15V 共同作用时：

12v - u -2*i -1*i = 0; i1 = i + 6;

u = i1*3; 解得 u = 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；

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

RL，测量RL上的电压或电流。实验报告中须有理论计算过程。 实验原理图：

有源二端网络电路，接负载RL，测量RL上的电流或电压

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

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：

①100V电压源单独作用时: 节点A列KCL:i1+i2=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

②20V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：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*u1

i = 2*(u-u1)/4 = u/3 = 40A;

等效电阻：R = Uoc/i = 3Ω. 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）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＝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。

（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？ ①．当R = 10kΩ，C = 100uF，τ= RC = 1000 1/s 单位格时间：0.50s 幅值：10

②.当R = 5kΩ，C = 50uF，τ= RC = 250 1/s

单位格时间：0.50s 幅值：10

2、对RC电路波形进行理论分析。

拿图一为例，当τ= RC = 1000 1/s时，图像为e的-t/τ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？

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？

实验结果： 电流关系：Ｉ＝ Ｉ１＋Ｉ２＋Ｉ３

（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 = 2.8cos6.28t ， 则电流I = 0.0028cos6.28t 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。）

提示：用示波器测两通道波形：

3021062108(因示波器读数如图所示，则两波形相位差近似为

103f=1000hz，则T=10-3s)； 实验结果：

T = 10-3s ，w = 2π/T = 3.14*103 相位差 ψ = ψi -ψu = 90° （5）用示波器测量电感L的电压、电流相位差。

实验结果：相位差 ψ = ψu -ψi = 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

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。

实验结果： KVL的验证： 理论值：

w = 2πf = 2*3.14*160 = 1004.8

ZR = 20Ω，ZL = jwL =j50.24 Ω，ZC = 1/jwC = -j24.88Ω 电压源电压设初相位为0，u = 100v， Z =ZR +ZL +ZC= 20+j25.36

UR = U*(ZR/Z) = 38.38 - j48.40 V UL = U*(ZL/Z) = 122.16 + j96.42 V UC = U*(ZC/Z) = -60.55 - j47.79 V 则：U = UR +UL + UC

KCL的验证： 理论值：

w = 2πf = 2*3.14*160 = 1004.8

ZR = 20Ω，ZL = jwL =j50.24 Ω，ZC = 1/jwC = -j24.88Ω 电压源电压设初相位为0，u = 100v， Z =ZR +ZL +ZC= 20+j25.36

IR =i*(ZL +ZC)/Z= 1.85 + j1.46 IL = i*（ZR +ZC)/Z= -0.665 - j2.89

IC = i*（ZR +ZL )/Z= 2.37 + j1.43

I =IR +IL +IC

实验七 三相电路

实验目的：通过实验加深对三相交流电路中相电流、线电流、相电压、

线电压的理解；学习使用交流信号源和仿真仪表测量交流电压、电流。

要求：自拟实验电路，用交流电压表、电流表测量星形联接及三角形联接的三相负载的相电流、线电流、相电压、线电压有效值大小。