5109 U1( K 510Q 图2-1验证“基尔霍夫定律/叠加原理”电路 5.用直流数字电压表分别测量两路电源及电阻元件上的电压值，记录表中。 I 12 3 UI U2 UFA UAB UAD UCD UDE 测量 (mA) (mA) (mA) (V) (V) 计算值 测量值 相对 误差 (一)香加原理： 实验线路如图2一1，参考方向在图中已设定。 1.将两路稳压源的输出分别调节为12V和6V,接入U1和U2处。 2.令U1电源单独作用（将开关K1投向U1侧，开关K2投向短路侧）。用 直流数字电压表和毫安表（接电流插头）测量各支路电流及各电阻元件两端 的电压，数据记入表中。 3.令U2电源单独作用（将开关K1投向短路侧，开关K2投向U2侧），重 复实验步骤2的测量和记录，数据记入表中。 4.令U1和U2共同作用（开关K1和K2分别投向U1和U2侧），重复上 述的测量和记录，数据记入表中。 5.将U2的数值调至+12V,重复上述第3项的测量并记录，数据记入表中。 6
6 图 2-1 验证“基尔霍夫定律/叠加原理”电路 5.用直流数字电压表分别测量两路电源及电阻元件上的电压值，记录表中。 测量 I1 (mA) I2 (mA) I3 (mA) U1 (V) U2 (V) UFA (V) UAB (V) UAD (V) UCD (V) UDE (V) 计算值 测量值 相对 误差 （二）叠加原理； 实验线路如图 2—1，参考方向在图中已设定。 1.将两路稳压源的输出分别调节为 12V 和 6V，接入 U1 和 U2 处。 2.令 U1 电源单独作用（将开关 K1 投向 U1 侧，开关 K2 投向短路侧）。用 直流数字电压表和毫安表（接电流插头）测量各支路电流及各电阻元件两端 的电压，数据记入表中。 3.令 U2 电源单独作用（将开关 K1 投向短路侧，开关 K2 投向 U2 侧），重 复实验步骤 2 的测量和记录，数据记入表中。 4.令 U1 和 U2 共同作用（开关 K1 和 K2 分别投向 U1 和 U2 侧）， 重复上 述的测量和记录，数据记入表中。 5.将 U2 的数值调至＋12V，重复上述第 3 项的测量并记录，数据记入表中。 F 1 2
测量 项目 U2 3 UAB UCD UAD UDE UFA 实验 (V) (mA) (mA) (mA】 (V) (V) (V) (V) (V) 单独 作用 独 作 U1、 U2 共同 作用 2U2 单独 作用 五、实验注意事项 1.同实验五的注意1，但需用到电流插座。 2所有需要测量的电压值，均以电压表测量的读数为准。 U1、U2也需测 量，不应取电源本身的显示值。 3.防止稳压电源两个输出端碰线短路 4.用指针式电压表或电流表测量电压或电流时，如果仪表指针反偏，则必 须调换仪表极性，重新测量。此时指针正偏，可读得电压或电流值。若用数 显电压表或电流表测量，则可直接读出电压或电流值。但应注意：所读得的 电压或电流值的正、负号应根据设定的电流参考方向来判断 六、预习思考题 1.根据图2一1的电路参数，计算出待测的电流1、2、3和各电阻上的电 压值，记入表中，以便实验测量时，可正确地选定毫安表和电压表的量程。 2.实验中，若用指针式万用表直流毫安档测各支路电流，在什么情况下可能 出现指针反偏，应如何处理？在记录数据时应注意什么？若用直流数字毫安 表进行测量时，则会有什么显示呢？ 七、实验报告 L.根据实验数据，选定节点A,验证KCL的正确性。 2.根据实验数据，选定实验电路中的任一个闭合回路，验证KVL的正确性。 3.将支路和闭合回路的电流方向重新设定，重复1、2两项验证。 4.误差原因分析。心得体会及其他。 7
7 测 量 项 目 实 验 内容 U1 (V) U2 (V) I1 (mA) I2 (mA) I3 (mA) UAB (V) UCD (V) UAD (V) UDE (V) UFA (V) U1 单 独 作用 U2 单 独 作用 U1、 U2 共 同 作用 2U2 单 独 作用 五、实验注意事项 1.同实验五的注意 1，但需用到电流插座。 2.所有需要测量的电压值，均以电压表测量的读数为准。 U1、U2 也需测 量，不应取电源本身的显示值。 3.防止稳压电源两个输出端碰线短路。 4.用指针式电压表或电流表测量电压或电流时， 如果仪表指针反偏，则必 须调换仪表极性，重新测量。此时指针正偏，可读得电压或电流值。若用数 显电压表或电流表测量，则可直接读出电压或电流值。但应注意：所读得的 电压或电流值的正、负号应根据设定的电流参考方向来判断。 六、预习思考题 1.根据图 2—1 的电路参数，计算出待测的电流 I1、I2、I3 和各电阻上的电 压值，记入表中，以便实验测量时，可正确地选定毫安表和电压表的量程。 2.实验中，若用指针式万用表直流毫安档测各支路电流，在什么情况下可能 出现指针反偏，应如何处理？在记录数据时应注意什么？若用直流数字毫安 表进行测量时，则会有什么显示呢？ 七、实验报告 1.根据实验数据，选定节点 A，验证 KCL 的正确性。 2.根据实验数据，选定实验电路中的任一个闭合回路，验证 KVL 的正确性。 3.将支路和闭合回路的电流方向重新设定，重复 1、2 两项验证。 4.误差原因分析。心得体会及其他
实验三 等效电源定理 一、实验目的 1.掌握电源外特性的测试方法。 2.验证电压源与电流源等效变换的条件。 3.验证载维南定理和诺顿定理的正确性，加深对该定理的理解。 4.掌握测量有源二端网络等效参数的一般方法。 二、实验原理 1.一个直流稳压电源在一定的电流范围内，具有很小的内阻。故在实用中， 常将它视为一个理想的电压源，即其输出电压不随负载电流而变。其外特性 曲线，即其伏安特性曲线U=)是一条平行于I轴的直线 一个实用中的 恒流源在一定的电压范围内，可视为一个理想的电流源。 2.一个实际的电压源（或电流源），其端电压（或输出电流）不可能不随负 载而变，因它具有一定的内阻值。故在实验中，用一个小阻值的电阻（或大 电阻)与稳压源（或恒流源）相串联（或并联）来摸拟一个实际的电压源（或 电流源)。 3.一个实际的电源，就其外部特性而言，既可以看成是一个电压源，又可以 看成是一个电流源。若视为电压源，则可用一个理想的电压源Us与一个电 阻R0相串联的组合米表示：若视为电流源，则可用一个理想电流源s与 电导。相并联的组合来表示。如果这两种电源能向同样大小的负载供出同 样大小的电流和端电压，则称这两个电源是等效的， 即具有相同的外特性 一个电压源与一个电流源等效变换的条件为： 1=U,/R。,g。=1R。 或=R,R。=/g。如图3-1所示 Is=Us/Ro Bo=1/Ro Us=Is-Ro Ro=1/go 图3-1电压源与电流源的等效变换 4.任何一个线性含源网络，如果仅研究其中一条支路的电压和电流，则可将 电路的其余部分看作是一个有源二端网络（或称为含源一端口网络）。 戴维南定理指出：任何一个线性有源网络，总可以用一个电压源与一个 电阻的串联来等效代替，此电压源的电动势Us等于这个有源二端网络的开 路电压U,其等效内阻R等于该网络中所有独立源均置零（理想电压源
8 实验三 等效电源定理 一、实验目的 1.掌握电源外特性的测试方法。 2.验证电压源与电流源等效变换的条件。 3.验证戴维南定理和诺顿定理的正确性，加深对该定理的理解。 4.掌握测量有源二端网络等效参数的一般方法。 二、实验原理 1.一个直流稳压电源在一定的电流范围内，具有很小的内阻。故在实用中， 常将它视为一个理想的电压源，即其输出电压不随负载电流而变。其外特性 曲线，即其伏安特性曲线 U＝f(I)是一条平行于 I 轴的直线。一个实用中的 恒流源在一定的电压范围内，可视为一个理想的电流源。 2.一个实际的电压源（或电流源）， 其端电压（或输出电流）不可能不随负 载而变，因它具有一定的内阻值。故在实验中，用一个小阻值的电阻（或大 电阻）与稳压源（或恒流源）相串联（或并联）来摸拟一个实际的电压源（或 电流源）。 3.一个实际的电源，就其外部特性而言，既可以看成是一个电压源，又可以 看成是一个电流源。若视为电压源，则可用一个理想的电压源 Us 与一个电 阻 Ro 相串联的组合来表示；若视为电流源，则可用一个理想电流源 Is 与一 电导 go 相并联的组合来表示。如果这两种电源能向同样大小的负载供出同 样大小的电流和端电压，则称这两个电源是等效的，即具有相同的外特性。 一个电压源与一个电流源等效变换的条件为： Is＝Us／Ro，go＝1/Ro 或 Us＝IsRo，Ro＝ 1/ go 。 如图 3—1 所示。 图 3-1 电压源与电流源的等效变换 4.任何一个线性含源网络，如果仅研究其中一条支路的电压和电流，则可将 电路的其余部分看作是一个有源二端网络（或称为含源一端口网络）。 戴维南定理指出：任何一个线性有源网络，总可以用一个电压源与一个 电阻的串联来等效代替，此电压源的电动势 Us 等于这个有源二端网络的开 路电压 Uoc， 其等效内阻 R0 等于该网络中所有独立源均置零（理想电压源 ＋ － Us R0 U RL Is=US /R0 g0 = 1/R0 g0 US I s R0 R0=1/ = . ＋ － g0 I U RL ＋ ＋ － I I S
视为短接，理想电流源视为开路)时的等效电阻。 诺顿定理指出：任何一个线性有源网络，总可以用一个电流源与一个电 阻的并联组合来等效代替，此电流源的电流Is等于这个有源二端网络的短 路电流IsC,其等效内阻Ro定义同戴维南定理。Uoc(U,)和Ro或者Lsc(s) 和R称为有源二端网络的等效参数。 5.有源二端网络等效参数的测量方法 (1)开路电压、短路电流法测R 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 Uoc,然后再将其输出端短路，用电流表测其短路电流Is℃，则等效内阻为 Uoc R= 如果二端网络的内阻很小，若将其输 出端口短路则易损坏其内部元件，因此不 宜用此法。 (2)伏安法测R 用电压表、电流表测出有源二端网给 的外特性曲线，如图3一2所示。根据外 32有源二端网络的外特性曲线 特性曲线求出斜率g中，则内阻 △UUe R0=g中 0 R )E 源 也可以先测量开路电压U,再测量电流 为额定值Iw时的输出端电压值UN,则 图33半电压法测R Uoc-UN 内阻为R (3)半电压法测R0 Ro 如图3一3所示，当负载电压为被测网络 电原 开路电压的一半时，负载电阻（由电阻箱的读 数确定)即为被测有源二端网络的等效内阻 值 图3-4零示法测儿 (4)多示法测U0c 在测量具有高内阻有源二端网络的开路电压时，用电压表直接测量会造 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3 -4所示。 零示法测量原理是用一低内阻的稳压电源与被测有源二端网络进行比 9
9 视为短接，理想电流源视为开路）时的等效电阻。 诺顿定理指出：任何一个线性有源网络，总可以用一个电流源与一个电 阻的并联组合来等效代替，此电流源的电流 Is 等于这个有源二端网络的短 路电流 ISC，其等效内阻 R0 定义同戴维南定理。Uoc（Us）和 R0 或者 ISC（IS） 和 R0 称为有源二端网络的等效参数。 5.有源二端网络等效参数的测量方法 (1)开路电压、短路电流法测 R0 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 Uoc，然后再将其输出端短路，用电流表测其短路电流 Isc，则等效内阻为 Uoc R0＝ ── Isc 如果二端网络的内阻很小，若将其输 出端口短路则易损坏其内部元件，因此不 宜用此法。 (2)伏安法测 R0 用电压表、电流表测出有源二端网络 的外特性曲线，如图 3—2 所示。 根据外 3-2 有源二端网络的外特性曲线 特性曲线求出斜率 tgφ，则内阻 △U Uoc R0＝tgφ＝ ──＝── 。 △I Isc 也可以先测量开路电压 Uoc，再测量电流 为额定值 IN 时的输出端电压值 UN，则 图 3-3 半电压法测 R0 Uoc－UN 内阻为 R0＝──── 。 IN (3)半电压法测 R0 如图 3—3 所示，当负载电压为被测网络 开路电压的一半时，负载电阻（由电阻箱的读 数确定）即为被测有源二端网络的等效内阻 值。 图 3-4 零示法测 UOC (4)零示法测 UOC 在测量具有高内阻有源二端网络的开路电压时，用电压表直接测量会造 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 3 —4 所示。 零示法测量原理是用一低内阻的稳压电源与被测有源二端网络进行比 U I A B I U O Δ U Δ I φ s c o c 被 测 有 源 网 络 R 稳 压 电 源 V U 0 US V + - I R E/2 +- E - 测 R 被 源 有 网 络
较，当稳压电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，测量此时稳压电源的输出电压， 即为被测 有源二端网络的开路电压。 实验仪器及设备 序号 名 称 型号与规格 数量备注 可调直流稳压电源 0-30V DG04 可调直流福流源 0500mA DG04 直流数字电压表 0-200V D31 4 直流数字毫安表 0-200mA D31 5 万用表 自备 20,200,300,1K 6 电阻器 DG09 2 可调电阻箱 0-99999.9 DG09 实验线路 DGO5 序号 名 称 型号与规格 数量 备注 可调直流稳压电源 0-30V 1 DG04 可调直流恒流源 0~500mA 1 DG04 直流数字由压表 0-200V 1 D31 直流数字毫安表 0~200mA 1 D31 万用表 自备 6 可调电阻箱 0~99999.90 1 DG09 电位器 1K/2W 1 DG09 戴维南定理实验电路板 1 DG05 四 实验内容与步骤 1.测定直流稳压电源与实际电压原的外特性 (1)按图3一5(a)接线。Us为+12V直流稳压电源（将R短接）。调节R, 令其阻值由大至小变化，记录两表的读数。 000 R12000 2 20 (a) (b) 图3-5测定直流稳压电源与实际电压源的外特性
10 较，当稳压电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，测量此时稳压电源的输出电压， 即为被测 有源二端网络的开路电压。 三、实验仪器及设备 序号 名 称 型号与规格 数量 备 注 1 可调直流稳压电源 0~30V 1 DG04 2 可调直流恒流源 0~500mA 1 DG04 3 直流数字电压表 0~200V 1 D31 4 直流数字毫安表 0~200mA 1 D31 5 万用表 1 自备 6 电阻器 120Ω，200Ω，300Ω，1K Ω DG09 7 可调电阻箱 0~99999.9Ω 1 DG09 8 实验线路 DG05 序号 名 称 型号与规格 数量 备注 1 可调直流稳压电源 0～30V 1 DG04 2 可调直流恒流源 0～500mA 1 DG04 3 直流数字电压表 0～200V 1 D31 4 直流数字毫安表 0～200mA 1 D31 5 万用表 1 自备 6 可调电阻箱 0～99999.9Ω 1 DG09 7 电位器 1K/2W 1 DG09 8 戴维南定理实验电路板 1 DG05 四、实验内容与步骤 1.测定直流稳压电源与实际电压源的外特性 (1)按图 3—5（a）接线。Us 为＋12V 直流稳压电源（将 R0 短接）。调节 R2， 令其阻值由大至小变化，记录两表的读数。 （a） （b） 图 3-5 测定直流稳压电源与实际电压源的外特性 ＋ － 12V Us m A ＋ － V ＋ － R1 R2 200Ω 1 K ＋ － 12V Us m A ＋ － V ＋ － R1 R2 200Ω 1 K 120Ω R0