电路理论实验指导书

实验一 电阻元件伏安特性的测绘一．实验目的1．掌握线性电阻、非线性电阻元件伏安特性的逐点测试法； 2．学习恒电源、直流电压表、电流表的使用方法。

二．原理说明任一二端电阻元件的特性可用该元件上的端电压U 与通过该元件的电流I 之间的函数关系U ＝f(I )来表示，即用U －I 平面上的一条曲线来表征，这条曲线称为该电阻元件的伏安特性曲线。

根据伏安特性的不同，电阻元件分两大类：线性电阻和非线性电阻。

线性电阻元件的伏安特性曲线是一条通过坐标原点的直线，如图1－1中（a ）所示，该直线的斜率只由电阻元件的电阻值R 决定，其阻值为常数，与元件两端的电压U 和通过该元件的电流I 无关；非线性电阻元件的伏安特性是一条经过坐标原点的曲线，其阻值R 不是常数，即在不同的电压作用下，电阻值是不同的，常见的非线性电阻如白炽灯丝、普通二极管、稳压二极管等，它们的伏安特性如图1－1中（b ）、（c ）、（d ）。

在图1－1中，U 〉0的部分为正向特性，U 〈 0的部分为反向特性。

绘制伏安特性曲线通常采用逐点测试法，即在不同的端电压作用下，测量出相应的电流，然后逐点绘制出伏安特性曲线，根据伏安特性曲线便可计算其电阻值。

三．实验设备1．数字万用表。

2．KHDL-1 电路原理实验箱。

(d)(b)(c)UUUIII(a)UI图5－11四．实验内容1．测定线性电阻的伏安特性按图1－2接线，图中的电源U选用恒压源的可调稳压输出端，通过直流数字毫安表与1kΩ线性电阻相连，电阻两端的电压用直流数字电压表测量。

调节恒压源可调稳压电源的输出电压U，从0伏开始缓慢地增加（不能超过10V），在表5－1中记下相应的电压表和电流表的读数。

2．测定半导体二极管的伏安特性按图1—3接线，Ｒ为限流电阻，取200Ω（十进制可变电阻箱），二极管的型号为1N4007。

测二极管的正向特性时，其正向电流不得超过25mA，二极管ＶＤ的正向压降可在0～0.75V之间取值。

特别是在0.5～0.75之间更应取几个测量点；测反向特性时，将可调稳压电源的输出端正、负连线互换，调节可调稳压输出电压U，从0伏开始缓慢地增加（不能超过－30V），将数据分别记入表1－3和表1－4中。

3．测定稳压管的伏安特性将图1—3中的二极管1N4007换成稳压管2CW51，重复实验内容2的测量，其正、反向电流不得超过±20mA，将数据分别记入表1－５和表1－６中。

五．实验注意事项1．测量时，可调稳压电源的输出电压由0缓慢逐渐增加，应时刻注意电压表和电流表，不能超过规定值。

2．稳压电源输出端切勿碰线短路。

3．测量中，随时注意电流表读数，及时更换电流表量程，勿使仪表超量程。

六．预习与思考题1．线性电阻与非线性电阻的伏安特性有何区别？它们的电阻值与通过的电流有无关系？3．请举例说明哪些元件是线性电阻，哪些元件是非线性电阻，它们的伏安特性曲线是什么形状？4．以电阻元件的伏安特性函数式为I＝f（U），如何用逐点测试法绘制出伏安特性曲线。

七．实验报告要求1．根据实验数据，分别在方格纸上绘制出各个电阻的伏安特性曲线。

2．根据伏安特性曲线，计算线性电阻的电阻值，并与实际电阻值比较。

实验二验证基尔霍夫定律一、实验目的1、加深理解KCL、KVL定律。

2、掌握基本电子工具的使用（万用表、电阻箱、直流稳压电源、毫安表）。

二、实验原理I1.KCL原理：∑=0U2.KVL原理：∑=0三、实验设备1.直流稳压电源HT-1712G型0――30V双路一台2.直流毫安表C31-mA型100mA――1000mA 一台3.数字万用表DT9202型31/2位一块4.交流/直流电阻箱ZX38A/10型0――11111.1型一台5.通用实验板附：电阻150Ω、51Ω、82Ω、91Ω（1W）各一个四、实验步骤：1.如图所示，接线。

在每个支路（测量），接入电流表（毫安表），再打开电源。

读取电流表的数值，填入对应的表1中（请注意电流的方向）。

2.如图2-1所示，在通电的情况下，用万用表测量对应元器件的电压，填入对应的表1中（请注意电压的方向）。

3.将实测值和理论值相比较。

表1图2-1五、注意事项1.不能带电操作，所有同学，接线完毕后，经老师检查后，方可通电。

2.电压源不能短路。

六、思考题1．电路中两个电动势均增大一倍，各支路的电流、电压如何变化？如果电路中只有一个电动势增大一倍，而另一个不变，各支路的电流、电压如何又如何变化？实验三叠加原理的验证一．实验目的验证线性电路的叠加原理的正确性,从而加深对线性电路的叠加性和齐次性的认识和理解。

二．实验原理叠加原理:在有几个独立源共同作用下的线性电路中,通过每一个元件的电流或其两端的电压,可以看成是由每一个独立源单独作用是在该元件上所产生的电流或电压的代数和.线性电路的齐次性是指当激励信号(与独立源的值)增加或减小K倍时,电路的响应(即在电路其他各电阻元件上所建立的电流和电压值)也将增加或减小K 倍.三．实验器材KHDL-1型电路原理实验箱、直流稳压电源（+6V、+12V），直流数字毫安表, 直流数字电压表。

四．实验内容１、按实验电路图3－１接线，取Ｅ1＝＋１２Ｖ，Ｅ2＝＋６Ｖ。

２、令Ｅ1电源单独作用时，用数字万用表的电压档和毫安表测量各支路电流及各电阻元件两端电压，数据记入表格中。

３、令Ｅ2电源单独作用时，重复实验步骤２的测量和记录。

４、令Ｅ1和Ｅ2共同作用时，重复上述的测量和记录。

５、将Ｅ2的数值调到＋１２Ｖ，重复上述第３项的测量并记录。

(表格1)五．实验注意事项１、测量各支路电流时，应注意仪表的极性，在数据表中用＋、－号记录。

２、注意仪表的量程和及时换挡。

六．实验报告１、根据实验数据验证线性电路的叠加性和齐次性。

２、各电阻器所消耗的功率能否用叠加原理计算得出？试用上述数据进行计算并作结论。

七．实验预习思考１、叠加原理中Ｅ1、Ｅ2分别单独作用，在实验中应如何操作？可否直接将不作用的电源（Ｅ1或Ｅ2）置零（短接）？为什么？实验电路中，若有一个电阻器改为二极管，叠加原理的叠加性与齐次性还成立吗？为什么？实验四 戴维南定理一．实验目的1．验证戴维宁定理的正确性，加深对该定理的理解； 2．掌握测量有源二端网络等效参数的一般方法。

二．实验原理1．戴维宁定理戴维宁定理指出：任何一个有源二端网络，总可以用一个电压源U S 和一个电阻R S 串联组成的实际电压源来代替，其中：电压源U S 等于这个有源二端网络的开路电压U OC , 内阻R S 等于该网络中所有独立电源均置零(电压源短接，电流源开路)后的等效电阻R O 。

U S 、R S 和I S 、R S 称为有源二端网络的等效参数。

2．有源二端网络等效参数的测量方法 (1)开路电压、短路电流法在有源二端网络输出端开路时，用电压表直接测其输出端的开路电压U OC , 然后再将其输出端短路，测其短路电流I S Ｃ，且内阻为：SC OCS I U R =。

若有源二端网络的内阻值很低时，则不宜测其短路电流。

(2)伏安法一种方法是用电压表、电流表测出有源二端网络的 外特性曲线，如图4－1所示。

开路电压为U OC ，根据 外特性曲线求出斜率tg φ，则内阻为：I U R ∆∆==φtg S 。

另一种方法是测量有源二端网络的开路电压U OC ，以及额定电流I N 和对应的输出端额定电压U N ，如图4－1所示，则内阻为：NNOC S I U U R -=。

(3)半电压法4如图4－2所示，当负载电压为被测网络开路电压U OC 一半时，负载电阻R L 的大小 （由电阻箱的读数确定）即为被测有源二端网络的等效内阻R S 数值。

(4)零示法在测量具有高内阻有源二端网络的开路电压时，用电压表进行直接测量会造成较大的误差，为了消除电压表内阻的影响，往往采用零示测量法，如图4－3所示。

零示法测量原理是用一低内阻的恒压源与被测有源二端网络进行比较，当恒压源的输出电压与有源二端网络的开路电压相等时，电压表的读数将为“0”，然后将电路断开，测量此时恒压源的输出电压U ，即为被测有源二端网络的开路电压。

三．实验设备1．数字万用表；2．KHDL-1电路原理实验箱。

四．实验内容A ．被测有源二端网络与负载电阻R L （用电阻箱）连接，如图4－4(a)所示。

1．开路电压、短路电流法测量有源二端网络的U OC 、R S 等效参数。

测开路电压U OC ：在图4－4(a)电路中，断开负载R L ，用电压表测量1、2两端电压，将数据记入表4－1中。

测短路电流I S Ｃ：在图4－4(a)电路中，将负载R L 短路，用电流表测量电流，将数据444记入表4－1中。

测量有源二端网络的等效参数U S 和R S 。

2．负载实验按图4-5改变R Ｌ阻值，测量有源二端网络的外特性。

3．验证戴维宁定理：用一只1K 可调电位器，将其阻值调整到等于步骤“1”实验中所测的等效电阻“R S ”之值，然后令其与直流稳压U OC （调整“1”步骤时所得的开路电压“U OC ”之值）相串联，如图4-4（b ）所示，仿照步骤“2”测量其外特性，对证戴维宁定理进行验证。

表4－2 有源二端网络外特性数据五、实验注意事项1．测量时注意电流表量程的更换 2．改接线路时，要关掉电源。

六．实验报告要求1．根据步骤2和3,分别绘出曲线,验证戴维南定理的正确性,并分析产生误差的原因。

实验五 RC 一阶电路响应测试一、实验目的1、学会使用示波器观测波形。

2、测定RC 一阶电路的零输入响应、零状态响应及完全响应。

3、学习电路时间常数的测量方法。

4、掌握有关微分电路和积分电路的概念。

二、实验原理1、动态网络的过渡过程是十分短暂的单次变化过程。

要用普通示波器观察过渡过程和测量有关的参数，就必须使这种单次变化的过程重复出现。

为此，我们利用信号发生器输出的方波来模拟阶跃激励信号，即利用方波输出的上升沿作为零状态响应的正阶跃激励信号；利用方波的下降沿作为零输入响应的负阶跃激励信号。

只要选择方波的重复周期远大于电路的时间常数τ，那么电路在这样的方波序列脉冲信号的激励下，它的响应就和直流电接通与断开的过渡过程是基本相同的。

（a ）（b ）（c ）图5-12、图5-1（a ）所示的RC 一阶电路的零输入响应和零状态响应分别按指数规律衰减和增长，其变化的快慢决定于电路的时间常数τ。

3、时间常数τ的测定方法:用示波器测量零输入响应的波形如图5-1(b)所示。

根据一阶微分方程的求解得知：τ//t m RC t m c e U e U u --==当电压u c =0.368U m 时，所对应的时间就等于τ。

亦可用零状态响应波形，如图5-1(c)所示。

当u c 增加到0.632U m 时，所对应的时间为τ。

4、微分电路和积分电路是RC 一阶电路中较典型的电路，它对电路元件参数和输入信号的周期有着特定的要求。