电路分析基础实验报告.doc

实验一
1. 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。
2.解决方案
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。
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。
3.实验电路及测试数据

4.理论计算
根据KVL和KCL及电阻VCR列方程如下：
Is=I1+I2,
U1+U2=U3,
U1=I1*R1,
U2=I1*R2,
U3=I2*R3
解得，U1=10V,U2=20V,U3=30V,I1=5A,I2=5A
5. 实验数据与理论计算比较
由上可以看出，实验数据与理论计算没有偏差，基尔霍夫定理正确；
R1与R2串联，两者电流相同，电压和为两者的总电压，即分压不分流；
R1R2与R3并联，电压相同，电流符合分流规律。
6. 实验心得
第一次用软件，好多东西都找不着，再看了指导书和同学们的讨论后，终于完成了本次实验。在实验过程中，出现的一些操作上的一些小问题都给予解决了。
实验二
1.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。
2.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。
3. 实验电路及测试数据
电压源单独作用：

电流源单独作用：

共同作用：

4.理论计算
电压源单独作用时：-10+3Ix1+2Ix1=0,得Ix1=2A;
电流源单独作用时：,得Ix2=-0.6A;
两者共同作用时:,得Ix=1.4A.
5. 实验数据与理论计算比较
由上得，与测得数据相符，Ix=Ix1+Ix2,叠加定理得证。
6. 实验心得
通过本实验验证并加深了对叠加定理的理解，同时学会了受控源的使用。
实验三
1.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。
2.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；3）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。
3. 实验电路及测试数据
原电路：

开路电压测量：

短路电流测量：

戴维南等效电路：

4.理论计算
开路电压：Uoc=10V,
短路电流：Ioc=1/150=0.667A,
输出电阻：Ro=Uoc/Ioc=1.5kΩ.
5. 实验数据与理论计算比较
由上可知，计算结果与测量结果相符，且等效电路在负载上引起的响应与原电路相同，验证了戴维南等效法的正确性。
6. 实验心得
通过本实验验证并加深了对戴维南、诺顿定理的理解。
实验四
1.实验目的
通过实验加深对理想运放的负反馈电路理解。
2.解决方案
自己设计一个理想运放负反馈电路，可以是反向比例电路，正向比例电路，加法电路等，可以设计一级或多级，测量其输出电压值，并与理论计算值相比较。（注意运放输入电压必须是小信号，电压值控制在1v以下。）
3. 实验电路及测试数据
反向比例器：

4.理论计算
由虚短和虚断知，U0=0,I1=I2,即（U1-U0）/R1=(U0-U2)/R2,得U2= - U1*R2/R1。
5. 实验数据与理论计算比较
根据理论计算，U2=-12V,与测量结果一致，即本电路可以作为反向比例器使用。
6. 实验心得
通过本次实验验证并加深了对理想运放的负反馈电路理解。
实验五
1.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。
2. 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。
3. 实验电路及测试数据
1uF电容充电：

1uF电容放电：

0.1uF电容充电：

0.1uF电容放电：

电容具有充放电功能，充放电时间与电路时间常数有关。
4.理论计算
当C1=0.1uF时，时间常数τ=RC1=1ms,当C2=1uF时，τ=RC2=10ms；
充电时电容电压为零状态响应，Uc(t)=12*(1-) V,
放电时电容电压为零输入响应，Uc(t)=12* V。
5. 实验数据与理论计算比较
比较计算结果和测量数据可得，电容充放电的时长与电路时间常数有关（τ越大，充放电时间越长），且测得的响应曲线与计算结果一直。
6. 实验心得
通过本次实验，学习了使用示波器。通过模拟仪器测试RC电路的充放电特性, 观察到了电容器充放电过程中电压与电流的变化规律。
实验六
1.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。
2. 实验电路及测试数据
串联：

并联：

电阻的u、i相位关系：

电容的u、i相位关系：

电感的u、i相位关系：

3.理论计算
串联：ω=2πƒ=1005.3 ,
则Zr=R=5 Ω,Zc=-j/(ωc)=-2.49j Ω,Zl=jωL=0.5j Ω,,
从而Ur=| s*Zr/(Zr+Zc+Zl) |=93.2V,
Uc=| *Zc/(Zr+Zc+Zl) |=9.5V,
Ul=| *Zl/(Zr+Zc+Zl) |=45.75V.
并联：
ω=2πƒ=1005.3 ,
则Zr=R=50 Ω,Zc=-j/(ωc)=-39.8j Ω,Zl=jωL=20.11j Ω,,
于是Ir=| s*(Zc+Zl)/(Zr+Zc+Zl) |=64.6A,
Ic=| s*(Zr+Zl)/(Zr+Zc+Zl) |=82.2A
Il=| s*(Zc+Zr)/(Zr+Zc+Zl) |=158.5A
电阻的u、i相位关系：
根据电阻的电气特性可知u与i同相，即相位差为零。
电容的u、i相位关系：
根据电容的电气特性可知电流领先电压。
电感的u、i相位关系：
根据电感的电气特性可知电压领先电流。
4. 实验数据与理论计算比较
比较后可知实验测量数据与计算结果相符，串联电压和并联电流分别满足
=+，=+的关系，即满足一种矢量关系。
各元件上u、i的相位关系也已理论知识一致。
5. 实验心得
通过本次实验加深了对交流电路中幅值、有效值、相位的理解；学会了使用交流信号源和仿真仪表测量交流电压、电流。
实验七
1.实验目的
通过实验加深对交流电路中相量计算的理解。
2. 实验电路及测试数据
KVL验证：

Uc落后于Ur 90度，

Ul领先于Ur 90度。
KCL验证：

Ir领先于I 44度

Il落后I 37度

Ic领先I 137度。
3.理论计算
KVL：ω=2πƒ=1005.3 ,故Zr=R=20Ω,Zc=-j/(ωc)= -24.87jΩ,Zl=jωL=50.27jΩ，
设电流相量为=I∠A,根据KVL有：=++,
由VCR有=Zr*,=Zc*,=Zl*，=*（Zr+Zc+Zl）,
解得：=3.1∠A,=62∠V,=-77.1∠V,=155.84∠V，
KCL: ω=2πƒ=1005.3 , 故Zr=R=50Ω,Zc=-j/(ωc)= -39.79jΩ,Zl=jωL=20.11jΩ，
设电流相量=3∠A,根据KCL有=++,
由VCR有，*Zr=*Zc=*Zl
解得 ∠A,= 2.25∠()A,
=2.37∠()A。
4. 实验数据与理论计算比较
比较计算结果与测量结果，两者一致，验证了交流电路的KVL和KCL。
5. 实验心得
通过本次实验加深了对交流电路中相量计算的理解。
实验八
1.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。
2.解决方案
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。
3. 实验电路及测试数据
星形负载：

三角形负载：

4. 实验数据与理论比较
由图知，对于星形负载，线电流等于相电流，线电压为相电压倍；
对于三角形负载，线电压等于相电压，线电流为相电流的倍。
5. 实验心得
通过本次实验加深了对三相交流电路中相电流、线电流、相电压、线电压的理解。
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