实验直流电单相交流电路

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1、实验一直流电路一、实验目的1.学习使用数字万用表测量电阻与交、直流电压；2.验证基尔霍夫电压定律及电流定律，加深对正方向的理解；3.验证线性电路的叠加原理；4.验证戴维南定理和诺顿定理，学会测量戴维南等效电路中的开路电压、诺顿等效电路中的短路电流及等效内阻的方法；5.自拟电路验证负载上获得最大功率的条件。二、实验原理1.基尔霍夫定律(1)基尔霍夫电流定律：电路中，某一瞬间流入和流出任一节点的电流的代数和等于零，即∑I=0。(2)基尔霍夫电压定律：电路中，某一瞬间沿任一闭合回路一周，各元件电压降的代数和等于零，即∑U=0。2.叠加原理在具有多个独立电源的

2、线性电路中，一条支路中的电流或电压，等于电路中各个独立电源分别作用时，在该支路中所产生的电流或电压的代数和。值得注意的是，叠加原理只适用于电流或电压的计算，不适用于功率的计算。3.等效电源定理(1)戴维南定理：一个线性有源二端网络，可以用一个理想电压源和一个等效电阻串联构成的电压源等效代替。等效电压源的源电压为有源二端网络的开路电压；串联电阻为有源二端网络中所有独立电源作用为零时的无源二端网络的等效电阻。(2)诺顿定理：一个线性有源二端网络，可以用一个理想电流源和一个等效电阻并联构成的电流源等效代替。等效电流源的源电流为有源二端网络的短路电流；并联电阻为有

3、源二端网络中所有独立电源作用为零时的无源二端网络的等效电阻。图1-1功率最大传输电路RSRLESI4.最大功率传输正确匹配负载电阻，可在负载上获得最大功率，如图1-1所示，电路中功率和负载的关系可用下式表示(其中RL为负载，可变；RS为电源内阻，不变)，为求得RL的最佳值，应将功率P对RL求导，即-E1E2I2I1I3I4++-R2R1图1-2直流电路实验图R3R4R5AAAAA27W200W60W100W100WI5CB12V14V得RL=RS，即为负载获得最大功率的条件。三、实验内容与要求1.数字万用表的使用使用数字万用表测量实验板上各电阻的阻值，直流

4、稳压电源的输出电压（可改变输出电压大小多测量几次），实验台上的交流电源的电压大小。注意：用数字万用表测量电阻时，电阻不能带电；测量不同的电量，万用表要正确换档。2.实验电路本实验采用图1-2所示的含有两个独立电源的线性电路。实验时要正确连接线路。3.基尔霍夫定律按图1-2所示电路连线，分别测出各元件两端的电压和各支路中的电流，并记录于表1-1中。用以验证基尔霍夫电流定律和电压定律。表1-1物理量I1I2I3I4I5UE1UE2UR1UR2UR3UR4UR5记录值4.叠加原理在图1-2中，按E1和E2共同作用、E1单独作用、E2单独作用的次序，测量各支路的电

5、流，并填入表1-2中，电流值的正负号以图1-2中各支路电流的参考方向为准。注意：当E1单独作用时E2不起作用，对E2的处理方法是将作为E2的稳压电源关闭并拆除，另用一根导线把实验板上E2的两接线柱短接。同样E1不起作用时亦如此处理。表1-2次序电流I1I2I3I4I5E1和E2共同作用E1单独作用E2单独作用5.戴维南定理在图1-2中，将R5支路去掉，测量有源二端网络B、C间开路电压UOC、等效内阻RO和电阻R5的数值，并将所测数据记于表1-3中。注意：测量电阻R5时，要将电源关掉，绝对不允许带电测电阻。测量内阻RO时要使E1与E2不起作用，具体作法参照

6、实验内容4操作。表1-3物理量UOCROR5I5实测计算数值6.诺顿定理同实验内容5，去掉R5支路，测量有源二端网络B、C之间短路电流ISC，等效电阻RO和支路电阻R5，并将所测数据记录于表1-4中。表1-4物理量ISCROR5I5实测计算数值7.最大功率传输条件测试首先参照原理简述中的说明推导出负载获得最大功率的条件，然后自拟电路，自制表格，并进行测试。四、实验设备实验中使用的设备见表1-5。表1-5名称规格与型号数量实验电路板参数见电路图1-21块数字万用表MS82171块直流稳压电源EM1719A2台直流毫安表C65-Ma,0-300mA,6档1块

7、注：数字万用表、直流稳压电源的使用方法详见第三章。五、实验报告要求1.实验题目、目的、内容(包括实验电路图和实验数据表格)；2.整理所有的测量数据，记于相应的表格中，并根据要求进行计算；3.根据实验数据，可选择任一回路、节点或支路，验证基尔霍夫定律、戴维南定理、叠加原理，分析产生误差的原因；4.画出最大功率传输实验的电路图、必要的测量表格，写出推导过程，画出P=f(RL)曲线，说明实验结果；5.分析实验中遇到的问题及解决办法，写出实验后的一些体会。六、注意事项1.严禁电源短路，换接线路时要将稳压电源关闭；2.根据被测对象随时转换万用表的测试按键、表笔插孔及

8、面板按键；3.测量电流时要将表串接在电路中，严禁同电源并联；4.测