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+100Ω=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
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：
0.50s幅值：
10
②.当R=5kΩ，C=50uF，τ=RC=2501/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=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=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：
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=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=j50.24Ω，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-j48.40V
UL=U*（ZL/Z）=122.16+j96.42V
UC=U*（ZC/Z）=-60.55-j47.79V
则：
U=UR+UL+UC
KCL的验证：
理论值：
w=2πf=2*3.14*160=1004.8
ZR=20Ω，ZL=jwL=j50.24Ω，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。
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