电路分析基础实验报告

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=5A5.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：{𝐈𝟐−𝐈𝐱𝟐=𝟑𝟐𝐈𝐱𝟐+𝐈𝟐+𝟐𝐱𝟐=𝟎,得Ix2=-0.6A;两者共同作用时:{𝐈−𝐈𝐱=𝟑𝟐𝐈𝐱+𝐈+𝟐𝐈𝐱=𝟏𝟎,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。RC＝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-𝐞−𝐭/𝛕)V,放电时电容电压为零输入响应，Uc(t)=12*𝐞−𝐭/𝛕V。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=1005.3𝐬−𝟏,则Zr=R=5Ω,Zc=-j/(ωc)=-2.49jΩ,Zl=jωL=0.5jΩ,,从而Ur=|𝐔̇s*Zr/(Zr+Zc+Zl)|=93.2V,Uc=|𝐔̇*Zc/(Zr+Zc+Zl)|=9.5V,Ul=|𝐔̇*Zl/(Zr+Zc+Zl)|=45.75V.并联：ω=2πƒ=1005.3𝐬−𝟏,则Zr=R=50Ω,Zc=-j/(ωc)=-39.8jΩ,Zl=jωL=20.11jΩ,,于是Ir=|𝐈̇s*(Zc+Zl)/(Zr+Zc+Zl)|=64.6A,Ic=|𝐈̇s*(Zr+Zl)/(Zr+Zc+Zl)|=82.2AIl=|𝐈̇s*(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𝟗𝟎。。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𝟗𝟎。。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𝐔𝐬𝟐=𝐔𝐫𝟐+（𝐔𝐥−𝐔𝐜）𝟐，𝐈𝐬𝟐=𝐈𝐫𝟐+（𝐈𝐥−𝐈𝐜）𝟐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Ur90度，Ul领先于Ur90度。KCL验证：Ir领先于I44度Il落后I37度Ic领先I137度。3.理论计算KVL：ω=2πƒ=1005.3𝐬−𝟏,故Zr=R=20Ω,Zc=-j/(ωc)=-24.87jΩ,Zl=jωL=50.27jΩ，设电流相量为𝐈̇=I∠𝟎𝐨A,根据KVL有：𝐔𝐬̇=𝐔𝐫̇+𝐔𝐜̇+𝐔𝐥̇,由VCR有𝐔𝐫̇=Zr*𝐈̇,𝐔𝐜̇=Zc*𝐈̇,𝐔𝐥̇=Zl*𝐈̇，𝐔𝐬̇=𝐈̇*（Zr+Zc+Zl）,解得：𝐈̇=3.1∠𝟎𝐨A,𝐔𝐫̇=62∠𝟎𝐨V,𝐔𝐜̇=-77.1∠（−𝟗𝟎）𝐨V,𝐔𝐥̇=155.84∠𝟗𝟎𝐨V，KCL:ω=2πƒ=1005.3𝐬−𝟏,故Zr=R=50Ω,Zc=-j/(ωc)=-39.79jΩ,Zl=jωL=20.11jΩ，设电流相量𝐈̇=3∠𝟎𝐨A,根据KCL有𝐈̇=𝐈𝐫̇+𝐈𝐜̇+𝐈𝐥̇,由VCR有，𝐔=̇𝐈𝐫̇*Zr=𝐈𝐜̇*Zc=𝐈𝐥̇*Zl解得𝐈𝐫̇=𝟏.𝟕𝟓∠𝟒𝟒𝐨A,𝐈𝐜̇=2.25∠(𝟏𝟑𝟕𝐨)A,𝐈𝐥̇=2.37∠(−𝟑𝟕𝐨)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√3倍；对于三角形负载，线电压等于相电压，线电流为相电流的√3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。