《电路实验及课程设计》讲。义。
物理学与电子工程学院。
2024年9月。
目录。前言1
实验1 电阻器与理想直流电源模型的伏安特性测试………4
实验2 直流电阻电路故障的检查6
实验3 基尔霍夫定律与迭加原理的验证9
实验4 有源二端网络的等效变换12
实验5 减小仪表测量误差的方法14
实验6 功率因数的改善19
实验7 交流电路电感、电容元件参数测定21
实验8 诺顿定理的研究24
前言。电路原理实验》是配合《电路原理》课程教学的实践环节，是培养学生理论联系实际的能力和实际动手操作技能的重要内容之一。为了加强电路实验教学，编写了《电路原理实验》讲义。
电路实验是为了巩固学生的电路理论知识；培养学生基本实验技能、提高实际动手操作能力；培养学生解决实际生活中遇到的有关用电设备简单故障的能力；同时培养学生创新的思维方法，为进行新领域探索和科学研究打下良好的实践基础。
一、实验应达到的目标。
通过电路实验的教学，应达到以下目的：
1.培养学生良好的实验习惯和正确的操作方法。
2.正确使用常见的电工仪表和电子仪器。进一步掌握基本的电子测量的技能。
3.培养学生根据电路图正确连接成实物电路图的能力。
4.掌握应用实验手段来验证一些定律、定理和结论的方法。
5.初步掌握根据已知参数设计实验电路的一般步骤和方法。
6.培养实事求是、一丝不苟的科学态度，提高独立分析问题和解决问题的能力。
二、实验要求。
为了使实验能达到理想的效果，培养学生良好的实验习惯和作风、正确的操作方法，现将电路实验的要求介绍如下：
1.实验前的准备。
实验能否顺利进行和收到预期的效果，很大程度上取决于预习准备得是否充分。因此，每次实验之前应仔细阅读实验教材及有关参考资料。明确实验目的、实验任务、实验必备的理论知识、具体的实验电路，了解实验方法和步骤。
清楚实验中应观察哪些现象，记录哪些数据，有什么注意事项等等，然后写出实验预习报告。
进入实验室后，先不要急于接线，必须先检查所用的仪器设备和测量仪表是否齐全完好，熟悉本次实验所用仪器设备和测量仪表的性能和使用方法，特别是它们的额定值。
2.接线。正确连接实验实物电路图是进行实验并取得正确结果的第一步，至关重要。
接线前应适当安排各仪器设备和仪表的位置。实验仪器设备的摆放，应遵循布局合理、操作方便、连线简单、尽量减少交叉的原则，所有电源开关应在断开的位置。
实验连线的顺序应视电路复杂程度和个人技术熟练程度而定。对初学者来说，对比较简单的电路，可按电路图——对应接线；对于比较复杂的电路，应先接串联支路，后接并联支路（即先串后并），最后连接电源。应特别注意所接电源是否满足该实验负载所需额定电压。
接线应安排得整齐清楚，每个连接点尽可能不多于两根导线。
线路接好后，应仔细检查，对照实验电路图，由左至右或由电路明显标记处开始一一检查，不能漏掉一根哪怕很小很短的连线，图物对照，以图校物。
3.通电实验。
线路接好后，应先经实验指导教师检查无误同意后，方可接通电源。接通电源前，先将电源的有关调节手柄或电位器调至零位，或置于实验要求的位置。合上电源开关后，缓慢调节电源的输出电压，注意观察各个测量仪表的偏转是否正常，并随时洞察有无异味、冒烟、发热或打火等异常现象出现，如有异常现象发生，应立即切断电源，查找原因并及时处理。
4.养成良好的操作习惯和操作方法。
实验过程中应培养单手操作习惯，能用单手操作的尽量不用双手操作，以防双手触及线电压。不能用手触及未经绝缘的电源或电路中的裸露部分。需要改换接线时，应首先将电源电压调回零位，并切断电源，待改换完线路并检查无误后，方可通电继续实验。
5.数据和现象的观测、记录。
观测并记录实验中的现象和数据是实验过程中最主要的步骤，是实验是否取得成功的关键。必须集中精力认真仔细地进行。
为保证实验结果正确，接通电源后，应先试做一遍。试做时不必仔细读取数据，主要观察各被测量的变化情况和出现的现象，可发现仪表量程是否合适，设备操作是否方便等，若有问题应在正式实验前加以解决。
试做无问题后即可开始读取数据。如果测量某一量的变化曲线，测量点的数目和间隔应适当选取。在曲线变化较弯曲处取点应多一些，曲线变化较平滑处可少取一些。
取点应分布在需要研究的整个范围，不要只局限于某一部分。被测量最大值或最小值必须测出。
实验数据应记录在预习时编制好的实验数据记录**中，并注明被测量的名称和单位。保持定值的量可单独记录。经重新测量得到的数据，应记录在上次测量数据的旁边或新数据记录**中，不要涂改原始数据，以便比较和分析。
6.故障排除。
实验中可能出现一些不可预料的故障，为保证实验能顺利进行，对电路正常工作的电压、电流和信号波形等事先应该有一定的了解。
实验过程中不要只埋头于读数，要注意出现的种种现象。例如仪器设备的发热、发光、声音及气味等。对于异常现象或发生事故均应立即切断电源停止实验，保护现场，冷静分析故障原因，准确排除电路故障。
7.实验结束工作。
实验结束时应先切断电源，待认真检查实验结果没有遗漏和错误后再拆线。拆除线路前应首先切断所有电源，全部实验结束后，应将所用仪器设备和测量仪表复归原位，摆放整齐，并将导线整理成束，清理实验桌面，并将废物和垃圾清理干净。
三、撰写实验报告。
实验报告是对实验工作的全面总结，应对实验目的、原理（或理论知识）、任务（设计）、实验电路图、过程分析等主要方面有明确的叙述。
撰写实验报告的主要工作是实验数据的处理和结果的分析。此时，要充分发挥曲线和图表的作用，其中的公式、图表、曲线应有编号、名称等，以保证叙述条理的清晰。为了保证整理后的数据的可信度，实验报告中必须保留原始数据。
此外，报告中还应包括实验中发现的问题、现象及事故的分析、实验收获、回答问题及心得体会等。实验报告最重要的部分是实验结论，它是实验的成果，对此结论必须有科学的根据和来自理论及实验的分析。
四、关于实验数据的运算与处理。
在读取实验数据时，对指针式测量仪表，测量仪表的指针不一定恰好与表盘刻度线相符合，这就需要估计读数的最后一位数。这位数字就是所谓的存疑数字，如，最后一位数字就是存疑数字，1为可靠数字。
有效数字由可靠数字和存疑数字构成，与小数点位置无关。如23.6和2.
36及236都是三位有效数字。0在数字之间或数字末尾均算作有效数字，0在数字之前不能算作有效数字。如4.
05和4.50都是三位有效数字，而0.45只是两位有效数字。
这里4.50中的末位数0是不能省略的。
实验中进行数字运算时，应只保留一位存疑数字，对第二位存疑数字应用四舍五入法。如：45.
0＋3.76＝48.76，这里，45.
0中末位数0和3.76中的末位数6均是存疑数字，其和48.76中的两位数均应是存疑数字，对第二位存疑数字6应用四舍五入法，所以，同理。
将积中第二位存疑数字7四舍五入，即：
一般而言，几个数相乘或相除时，最后结果的有效数字位数与几个数中有效数字位数最少的那个数相同。
实验1 电阻器与理想直流电源模型的伏安特性测试。
一、实验目的。
1.学习电阻器、理想直流恒压源、恒流源伏安特性曲线的测试方法。
2.掌握直流恒压源、直流恒流源的使用方法。
二、实验原理。
1.一个二端元件，其端电压u与通过的电流i之间的关系称为伏安特性。在u-i 坐标平面表示元件伏安特性的曲线称为伏安特性曲线。
若电阻的伏安特性曲线为通过坐标原点的直线，如图1-1（a）所示，这种电阻称为线性电阻；如果伏安特性曲线是一条曲线，如图1-1（b）所示，这种电阻称为非线性电阻。不同的非线性电阻的伏安特性曲线不同。
2.理想恒压源的端电压是给定值或是给定的时间的函数，与流过它的电流无关，电流的大小取决于恒压源的电压和外电路。理想直流恒压源的电路模型和伏安特性如图1-2（a）、（b）所示，不论外电路如何变化，它提供的电压均为定值us。
3.理想恒流源输出的电流是给定值或是给定的时间的函数，与它两端的电压无关，端电压的大小取决于恒流源的电流和外电路。理想直流恒流源的电路模型和伏安特性如图1-3（a）、（b）所示，不论外电路如何变化，它提供的电流均为定值is。
4.实验测试时，理想直流恒压源用直流稳压源近似代替；理想直流恒流源用电流源装置近似代替。
三、实验任务
1.测试线性电阻r1和r2的伏安特性。按图1-4接线，将测试数据记入表1-1 中。
2.理想直流恒压源伏安特性测试。按图1-5接线，模拟研究理想直流恒压源伏安特性，将测试数据记入表1-2中。
3.测试理想直流恒流源的伏安特性。电路如图1-6 所示。将测试数据记入表1-2中。
表1-1电阻伏安特性测试 r1= ωr2= ω
表1-2理想直流恒压源、恒流源伏安特性测试。
4.注意事项：
测试理想直流恒压源伏安特性时，电流不允许超过恒压源的额定电流，恒压源输出的电压大小要以电压表所测读数为准。
测试理想直流恒流源伏安特性时，电压不允许超过恒流源的额定电压，恒流源输出的电流大小要以电流表所测读数为准。
四、实验仪器设备。
1.直流稳压电源l 台。
2.直流恒流源1台。
3.直流电流表1块。
4.直流电压表1块。
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