东南大学电路实验实验报告

电路实验

实验报告

第二次实验

实验名称：弱电实验

院系：信息科学与工程学院专业：信息工程姓名：学号：

实验时间：年月日

实验一：PocketLab的使用、电子元器件特性测试和基尔霍夫定理

一、仿真实验

1.电容伏安特性

实验电路：

图1-1 电容伏安特性实验电路

波形图：

图1-2 电容电压电流波形图

思考题：

请根据测试波形，读取电容上电压，电流摆幅，验证电容的伏安特性表达式。 解：()()mV wt wt U C cos 164cos 164-=+=π，

()mV wt wt U R sin 10002cos 1000=⎪⎭⎫ ⎝

⎛

-=π，us T 500=；

()mA wt R U I I R R C sin 213.0==

=∴，ππ40002==T

w ； 而()mA wt dt

du C

C

sin 206.0= dt

du C

I C

C ≈⇒且误差较小，即可验证电容的伏安特性表达式。 2.电感伏安特性

实验电路：

图1-3 电感伏安特性实验电路

波形图：

图1-4 电感电压电流波形图

思考题：

1.比较图1-2和1-4，理解电感、电容上电压电流之间的相位关系。对于电感而言，电压相位 超前 （超前or 滞后）电流相位；对于电容而言，电压相位 滞后 （超前or 滞后）电流相位。

2.请根据测试波形，读取电感上电压、电流摆幅，验证电感的伏安特性表达式。

解：()mV wt U L cos 8.2=， ()mV wt wt U R sin 10002cos 1000=⎪⎭⎫ ⎝

⎛

-=π，us T 500=； ()mA wt R U I I R R L sin 213.0===∴，ππ

40002==T

w ；

而()mV wt dt

di L

L

cos 7.2= dt

di L

U L

L ≈⇒且误差较小，即可验证电感的伏安特性表达式。 二、硬件实验

1.恒压源特性验证

表1-1 不同电阻负载时电压源输出电压

电阻()Ωk 0.1 1 10 100 1000 电源电压（V ）

4.92

4.98

4.99

4.99

4.99

2.电容的伏安特性测量

图1-5 电容电压电流波形图3.电感的伏安特性测量

图1-6 电感电压电流波形图

4.基尔霍夫定律验证

表1-2 基尔霍夫验证电路

待测值 I1 I2 I3 B V

计算值 0.366mA 0.978mA 1.344mA 1.34V 测量值 0.364mA 0.975mA 1.35mA 1.35V 相对误差)10(3

-⨯ 5.46

3.07

4.46

7.46

思考题：

1.根据实验数据，选定节点，验证KCL 的正确性。

对于B 点，)(339.1975.0364.021A I I =+=+

213I I I +=近似满足，验证的KCL 的正确性。

2.验证KVL

表1-3 验证KVL

节点 9 8 计算值 2.32V 0.77V 测量值 2.32V 0.77V 相对误差

对于节点5、9、8、0构成的回路：

)(67.232.299.459V U =-=，)(55.177.032.298V U =-=，)(77.0077.080V U =-= )(99.4099.450V U =-= 80985950U U U U ++=∴

即验证了KVL 的正确性。

实验二：电路定律的验证和受控源仿真

预习题：

1.根据实验一中电阻的伏安特性测量方法，请自行设计实验方法，绘制二极管的伏安特性曲线，了解其工作性能。

图2-1 二极管伏安特性曲线

2.请运用戴维宁定理，计算图 2-14 电路的 Rload，Req 和 Veq，填入表 2-3。

3.（补充）采用 PocketLab 的 math 功能，直接获得二极管的伏安特性曲线。

图2-2 二极管伏安特性曲线

硬件实验一：叠加定理验证

表2-1 验证叠加定理

实验内容 测量项目

()mA I 1

()mA I 2

()mA I 3

()V V B

1V 单独作用 1.14 -0.103 1.03 1.03 2V 单独作用

-0.155 0.468 0.31 0.31 1V 、2V 共同作用

0.98

0.365

1.34

1.34

表2-2 验证叠加定理（二极管）

实验内容 测量项目

()mA I 1

()mA I 2

()mA I 3

()V V B

1V 单独作用

2.794 -0.254 2.54 2.54 2V 单独作用 0 0.46 0.46 0.46 1V 、2V 共同作用

2.307

0.243

2.55

2.55

思考题：

1.根据实验数据，验证线性电路的叠加性。

纯电阻电路为线性电路。由表2-1，可以看出，每纵列的数据，第一行的数加上第二行的数等于第三行的数，即1V 、2V 共同作用的效果和1V ，2V 单独作用效果的叠加结果一样，即验证了线性电路的叠加性。

2.通过实验步骤5及分析表格中数据你能得出什么结论？

将5R 换成二极管后，得到表2-2实验结果，分析表2-2数据发现不再有表2-1数据的规律，即不满足叠加性，因此判断，二极管不是线性元件，此电路不是线性电路。

硬件实验二：戴维宁定理验证

表2-3 测试等效电路的eq V 和SC I

)(mA I SC

)(V V eq

()Ωeq R

()ΩRload

计算值 N.C 3.58 5/6k 1k 测量值

4.25

3.55

0.83k

0.99k

表2-4 验证戴维宁定理

)(2mA I R

)(V V eq