电路分析基础实验报告.docx
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电路分析基础实验报告
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:
524
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+100Ω=300Ω;
(100Ω+200Ω)
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)=,u=Ri=*10=.
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
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=10001/s
单位格时间:
幅值:
10
②.当R=5kΩ,C=50uF,τ=RC=2501/s
单位格时间:
幅值:
10
2、对RC电路波形进行理论分析。
拿图一为例,当τ=RC=10001/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=,
则电流I=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:
示波器读数如图所示,则两波形相位差近似为
(因f=1000hz,则T=10-3s);
实验结果:
T=10-3s,w=2π/T=*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**160=
ZR=20Ω,ZL=jwL=Ω,ZC=1/jwC=Ω
电压源电压设初相位为0,u=100v,
Z=ZR+ZL+ZC=20+
UR=U*(ZR/Z)=-V
UL=U*(ZL/Z)=+V
UC=U*(ZC/Z)=-V
则:
U=UR+UL+UC
KCL的验证:
理论值:
w=2πf=2**160=
ZR=20Ω,ZL=jwL=Ω,ZC=1/jwC=Ω
电压源电压设初相位为0,u=100v,
Z=ZR+ZL+ZC=20+
IR=i*(ZL+ZC)/Z=+
IL=i*(ZR+ZC)/Z=-
IC=i*(ZR+ZL)/Z=+
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。