電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)與Multisim14仿真課件：電路分析基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)

電路分析基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?．掌握直流電路常用的電路元器件及設(shè)備使用方法。2．掌握電阻元件、二極管和穩(wěn)壓管的伏安特性及其測(cè)定方法。3．掌握應(yīng)用Multisim14軟件調(diào)用元器件及連接電路圖。4．掌握應(yīng)用Multisim14軟件驗(yàn)證電阻、二極管和穩(wěn)壓管的伏安特性。實(shí)驗(yàn)2.1電路元件的伏安特性二、實(shí)驗(yàn)設(shè)備及材料1.裝有Multisim14的計(jì)算機(jī)。2.可調(diào)直流穩(wěn)壓電源

0-30V

一臺(tái)3.可調(diào)直流電流源

0-200mA

一臺(tái)4.直流電壓表

0-500V

一塊5.直流電流表

0-5A

一塊6.數(shù)字萬(wàn)用表

一塊7.

電阻

1kΩ、200Ω

各一只8.白熾燈

12V

一只9.二極管

1N4007

一只10.穩(wěn)壓管

2CW51

一只實(shí)驗(yàn)2.1電路元件的伏安特性三、實(shí)驗(yàn)原理實(shí)驗(yàn)2.1電路元件的伏安特性

電阻的伏安特性用歐姆定律描述。在U和I關(guān)聯(lián)參考方向條件下：

U=IR若U，I為非關(guān)聯(lián)參考方向情況下，則歐姆定律的形式為：

U=-IR1.線性電阻元件伏安特性特性曲線如圖所示：三、實(shí)驗(yàn)原理實(shí)驗(yàn)2.1電路元件的伏安特性

非線性電阻的u~i函數(shù)關(guān)系不再是一條直線，一般可以分為三種類型：電流型電阻元件，圖（a）所示；電壓型電阻元件，見圖（b）所示；即是電流型又是電壓型的電阻元件，見圖（c）所示。2.非線性電阻元件伏安特性四、計(jì)算機(jī)仿真實(shí)驗(yàn)內(nèi)容實(shí)驗(yàn)2.1電路元件的伏安特性1.線性電阻伏安關(guān)系仿真四、計(jì)算機(jī)仿真實(shí)驗(yàn)內(nèi)容實(shí)驗(yàn)2.1電路元件的伏安特性探針法萬(wàn)用表法電壓表、電流表測(cè)量法四、計(jì)算機(jī)仿真實(shí)驗(yàn)內(nèi)容實(shí)驗(yàn)2.1電路元件的伏安特性2.非線性電阻伏安關(guān)系仿真（1）非線性白熾燈泡的伏安特性測(cè)定四、計(jì)算機(jī)仿真實(shí)驗(yàn)內(nèi)容實(shí)驗(yàn)2.1電路元件的伏安特性（2）半導(dǎo)體二極管的伏安特性測(cè)定實(shí)驗(yàn)2.1電路元件的伏安特性（3）穩(wěn)壓二極管的伏安特性測(cè)定四、計(jì)算機(jī)仿真實(shí)驗(yàn)內(nèi)容五、實(shí)驗(yàn)室操作實(shí)驗(yàn)內(nèi)容實(shí)驗(yàn)2.1電路元件的伏安特性1.測(cè)量線性電阻器的伏安特性2.測(cè)量非線性白熾燈泡的伏安特性五、實(shí)驗(yàn)室操作實(shí)驗(yàn)內(nèi)容實(shí)驗(yàn)2.1電路元件的伏安特性3.測(cè)量半導(dǎo)體二極管的伏安特性4.測(cè)量穩(wěn)壓二極管的伏安特性一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康膶?shí)驗(yàn)2.2基爾霍夫定律與疊加定理1．驗(yàn)證基爾霍夫定律，加深對(duì)基爾霍夫定律的理解。2．驗(yàn)證疊加定理內(nèi)容和適用范圍，加深對(duì)線性電路的疊加性和齊次性的認(rèn)識(shí)和理解。3.

加深對(duì)基爾霍夫定律擴(kuò)展的認(rèn)識(shí)和理解。4．掌握應(yīng)用Multisim14軟件驗(yàn)證基爾霍夫定律和疊加定理。二、實(shí)驗(yàn)設(shè)備及材料實(shí)驗(yàn)2.2基爾霍夫定律與疊加定理1．裝有Multisim14的計(jì)算機(jī)。2．可調(diào)直流穩(wěn)壓電源

0-30V

一臺(tái)3．可調(diào)直流電流源

0-200mA

一臺(tái)4．直流電壓表

0-500V

一塊5．直流電流表

0-5A

一塊6．?dāng)?shù)字萬(wàn)用表

一塊7．基爾霍夫定律/疊加定理實(shí)驗(yàn)板DDL-22

一塊三、實(shí)驗(yàn)原理實(shí)驗(yàn)2.2基爾霍夫定律與疊加定理

在集總電路中，任何時(shí)刻，對(duì)任一節(jié)點(diǎn)，流入該節(jié)點(diǎn)的電流的總和等于流出該節(jié)點(diǎn)電流的總和，即所有流出或流入節(jié)點(diǎn)的支路電流的代數(shù)和恒等于零。

1.基爾霍夫電流定律（KCL）

在集總電路中，任何時(shí)刻，沿任一回路，所有支路的電壓降之和等于電壓升之和，即所有支路的電壓的代數(shù)和恒等于零。

2.基爾霍夫電壓定律（KVL）三、實(shí)驗(yàn)原理實(shí)驗(yàn)2.2基爾霍夫定律與疊加定理3.疊加定理

在線性電阻電路中，多個(gè)激勵(lì)源共同作用時(shí)產(chǎn)生的響應(yīng)（電路中各處的電壓和電流）等于各個(gè)激勵(lì)源單獨(dú)作用時(shí)（其他激勵(lì)源置零）所產(chǎn)生響應(yīng)的疊加（代數(shù)和），如圖所示。

四、計(jì)算機(jī)仿真實(shí)驗(yàn)內(nèi)容實(shí)驗(yàn)2.2基爾霍夫定律與疊加定理1.基爾霍夫電流定律仿真四、計(jì)算機(jī)仿真實(shí)驗(yàn)內(nèi)容實(shí)驗(yàn)2.2基爾霍夫定律與疊加定理2.基爾霍夫電壓定律仿真四、計(jì)算機(jī)仿真實(shí)驗(yàn)內(nèi)容實(shí)驗(yàn)2.2基爾霍夫定律與疊加定理3.電工臺(tái)基爾霍夫原理圖仿真四、計(jì)算機(jī)仿真實(shí)驗(yàn)內(nèi)容實(shí)驗(yàn)2.2基爾霍夫定律與疊加定理4.疊加定理仿真五、實(shí)驗(yàn)室操作實(shí)驗(yàn)內(nèi)容實(shí)驗(yàn)2.2基爾霍夫定律與疊加定理采用電工臺(tái)“基爾霍夫定律／疊加原理”實(shí)驗(yàn)板如圖所示。實(shí)驗(yàn)板五、實(shí)驗(yàn)室操作實(shí)驗(yàn)內(nèi)容實(shí)驗(yàn)2.2基爾霍夫定律與疊加定理1.將開關(guān)S1打到左邊（接U1）、S2打到右邊（接U2），S3打到上邊，分別

將兩路直流穩(wěn)壓源接入電路，令U1＝6V，U2＝12V，記錄數(shù)據(jù)于表中，驗(yàn)

證基爾霍夫定律。實(shí)驗(yàn)板電路圖五、實(shí)驗(yàn)室操作實(shí)驗(yàn)內(nèi)容實(shí)驗(yàn)2.2基爾霍夫定律與疊加定理2.保持電壓源U1=6V，將電路中電壓源U2用電流源IS替代，令I(lǐng)S=9mA，記

錄數(shù)據(jù)于表中，驗(yàn)證基爾霍夫定律。五、實(shí)驗(yàn)室操作實(shí)驗(yàn)內(nèi)容實(shí)驗(yàn)2.2基爾霍夫定律與疊加定理3.分別將兩路直流穩(wěn)壓源接入電路，令U1＝6V，U2＝12V，S3打到上邊，

令U1單獨(dú)作用。即將開關(guān)S1打到左邊（U1=6V）、S2打到左邊（U2=0），記

錄數(shù)據(jù)于表中，驗(yàn)證疊加定理。一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康膶?shí)驗(yàn)2.3線性有源二端網(wǎng)絡(luò)等效參數(shù)的測(cè)定及功率傳輸最大條件的研究1．用實(shí)驗(yàn)方法驗(yàn)證戴維寧定理和諾頓定理的正確性。2.

學(xué)習(xí)線性有源二端網(wǎng)絡(luò)等效電路參數(shù)的測(cè)量方法。3．驗(yàn)證功率傳輸最大條件。4．掌握應(yīng)用Multisim14軟件驗(yàn)證戴維寧定理及功率傳輸最大條件。二、實(shí)驗(yàn)設(shè)備及材料實(shí)驗(yàn)2.3線性有源二端網(wǎng)絡(luò)等效參數(shù)的測(cè)定及功率傳輸最大條件的研究1．裝有Multisim14的計(jì)算機(jī)。2．可調(diào)直流穩(wěn)壓電源

0-30V

一臺(tái)3．可調(diào)直流電流源

0-200mA

一臺(tái)4．直流電壓表

0-500V

一塊5．直流電流表

0-5A

一塊6．?dāng)?shù)字萬(wàn)用表

一塊7．1K電位器、變阻箱

各一支8.戴維南定理/諾頓定理實(shí)驗(yàn)板 DDL-22 一塊三、實(shí)驗(yàn)原理實(shí)驗(yàn)2.3線性有源二端網(wǎng)絡(luò)等效參數(shù)的測(cè)定及功率傳輸最大條件的研究1.戴維寧定理

任何有源線性二端口網(wǎng)絡(luò)，對(duì)其外部特性而言，都可以用一個(gè)電壓源串聯(lián)一個(gè)電阻的支路替代，其中電壓源的電壓等于該有源二端口網(wǎng)絡(luò)輸出端的開路電壓UOC，串聯(lián)的電阻R0等于該有源二端口網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部所有獨(dú)立源為零時(shí)在輸出端的等效電阻，如圖所示。三、實(shí)驗(yàn)原理實(shí)驗(yàn)2.3線性有源二端網(wǎng)絡(luò)等效參數(shù)的測(cè)定及功率傳輸最大條件的研究2.諾頓定理

任何一個(gè)線性有源網(wǎng)絡(luò)，總可以用一個(gè)電流源與一個(gè)電阻的并聯(lián)組合來(lái)等效代替，此電流源的電流IS等于這個(gè)有源二端網(wǎng)絡(luò)的短路電流ISC，其等效內(nèi)阻R0定義同戴維寧定理，如圖所示。三、實(shí)驗(yàn)原理實(shí)驗(yàn)2.3線性有源二端網(wǎng)絡(luò)等效參數(shù)的測(cè)定及功率傳輸最大條件的研究3.有源二端網(wǎng)絡(luò)等效參數(shù)的測(cè)量方法（1）開路電壓UOC和短路電流ISC的測(cè)量：

●直接測(cè)量法

●零示法

測(cè)量原理是用理想電壓源與被測(cè)有源二端網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行比較，當(dāng)穩(wěn)壓電源的輸出電壓與有源二端網(wǎng)絡(luò)的開路電壓相等時(shí)，電壓表的讀數(shù)為0，然后將電路斷開，測(cè)量此時(shí)理想電壓電源的輸出電壓，即為被測(cè)有源端網(wǎng)絡(luò)的開路電壓UOC。

當(dāng)有源二端網(wǎng)絡(luò)的等效內(nèi)阻R0遠(yuǎn)小于電壓表內(nèi)阻RV

時(shí)，可將有源二端網(wǎng)絡(luò)的待測(cè)支路開路，直接用電壓表測(cè)量其開路電壓UOC。然后再將其輸出端短路，用電流表測(cè)其短路電流

ISC。三、實(shí)驗(yàn)原理實(shí)驗(yàn)2.3線性有源二端網(wǎng)絡(luò)等效參數(shù)的測(cè)定及功率傳輸最大條件的研究3.有源二端網(wǎng)絡(luò)等效參數(shù)的測(cè)量方法（2）等效電阻R0的測(cè)量：

●直接測(cè)量法

●短路電流法

●伏安法

●半電壓法4.負(fù)載獲得最大功率的條件一個(gè)含有內(nèi)阻R0的電源給RL供電，當(dāng)RL=R0時(shí)，負(fù)載得到最大功率：

四、計(jì)算機(jī)仿真實(shí)驗(yàn)內(nèi)容實(shí)驗(yàn)2.3線性有源二端網(wǎng)絡(luò)等效參數(shù)的測(cè)定及功率傳輸最大條件的研究1.含源二端網(wǎng)絡(luò)仿真四、計(jì)算機(jī)仿真實(shí)驗(yàn)內(nèi)容實(shí)驗(yàn)2.3線性有源二端網(wǎng)絡(luò)等效參數(shù)的測(cè)定及功率傳輸最大條件的研究2.含源二端網(wǎng)絡(luò)等效參數(shù)仿真四、計(jì)算機(jī)仿真實(shí)驗(yàn)內(nèi)容實(shí)驗(yàn)2.3線性有源二端網(wǎng)絡(luò)等效參數(shù)的測(cè)定及功率傳輸最大條件的研究3.戴維寧等效電路仿真4.諾頓等效電路仿真

按表2-22設(shè)定值，仿真運(yùn)行，觀察電壓表與電流表讀數(shù)。

雙擊電流源圖標(biāo)Isc和電阻圖標(biāo)R0，按表2-22設(shè)定數(shù)值，觀察電壓表與電流表讀數(shù)。四、計(jì)算機(jī)仿真實(shí)驗(yàn)內(nèi)容實(shí)驗(yàn)2.3線性有源二端網(wǎng)絡(luò)等效參數(shù)的測(cè)定及功率傳輸最大條件的研究5.最大功率傳輸條件仿真五、實(shí)驗(yàn)室操作實(shí)驗(yàn)內(nèi)容實(shí)驗(yàn)2.3線性有源二端網(wǎng)絡(luò)等效參數(shù)的測(cè)定及功率傳輸最大條件的研究1.測(cè)量等效參數(shù)

先估算有源二端網(wǎng)絡(luò)的參數(shù)，填入表中。然后用上述方法測(cè)量等效參數(shù)，記入表2-23中，并比較理論值與測(cè)量值的誤差。五、實(shí)驗(yàn)室操作實(shí)驗(yàn)內(nèi)容實(shí)驗(yàn)2.3線性有源二端網(wǎng)絡(luò)等效參數(shù)的測(cè)定及功率傳輸最大條件的研究2.測(cè)量有源二端網(wǎng)絡(luò)的伏安特性U=f(I)。3.測(cè)量戴維寧等效電路的伏安特性。4.測(cè)量諾頓等效電路的伏安特性。一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.4RC一階電路的響應(yīng)測(cè)試1．測(cè)定RC一階電路的零輸入響應(yīng)、零狀態(tài)響應(yīng)及全響應(yīng)。2.

學(xué)習(xí)電路時(shí)間常數(shù)的測(cè)量方法。3．掌握有關(guān)微分電路和積分電路的概念。4．進(jìn)一步學(xué)會(huì)用示波器觀測(cè)波形。5．掌握應(yīng)用Multisim14軟件驗(yàn)證一階電路零輸入響應(yīng)、零狀態(tài)響應(yīng)和全響應(yīng)。二、實(shí)驗(yàn)設(shè)備及材料1．裝有Multisim14的計(jì)算機(jī)2．可調(diào)直流穩(wěn)壓電源

0-30V

一臺(tái)3．函數(shù)信號(hào)發(fā)生器

一臺(tái)4．雙蹤示波器

一臺(tái)5．?dāng)?shù)字萬(wàn)用表

一臺(tái)6．電阻、電容

若干2.4RC一階電路的響應(yīng)測(cè)試三、實(shí)驗(yàn)原理1.一階電路的零輸入響應(yīng)

動(dòng)態(tài)電路中無(wú)外加激勵(lì)電源，僅由動(dòng)態(tài)元件初始儲(chǔ)能所產(chǎn)生的響應(yīng)，稱為零輸入響應(yīng)。2.4RC一階電路的響應(yīng)測(cè)試2.一階RC電路的零狀態(tài)響應(yīng)

當(dāng)動(dòng)態(tài)元件（電容或電感）初始儲(chǔ)能為零（即初始狀態(tài)為零）時(shí)，僅由外加激勵(lì)產(chǎn)生的響應(yīng)稱為零狀態(tài)響應(yīng)。3.一階RC電路的全響應(yīng)

當(dāng)一個(gè)非零初始狀態(tài)的一階電路受到激勵(lì)時(shí)，電路的響應(yīng)稱為一階電路的全響應(yīng)?？梢钥闯?，全響應(yīng)=零輸入響應(yīng)+零狀態(tài)響應(yīng)。三、實(shí)驗(yàn)原理2.4RC一階電路的響應(yīng)測(cè)試4.時(shí)間常數(shù)τ的測(cè)定方法

利用信號(hào)發(fā)生器輸出的方波來(lái)模擬階躍激勵(lì)信號(hào)，即利用方波輸出的上升沿作為零狀態(tài)響應(yīng)的正階躍激勵(lì)信號(hào)；利用方波的下降沿作為零輸入響應(yīng)的負(fù)階躍激勵(lì)信號(hào)。用示波器測(cè)量零輸入響應(yīng)的波形，當(dāng)電容電壓下降至0.368Um時(shí)，此時(shí)所對(duì)應(yīng)的時(shí)間就等于τ。同理可用一階零狀態(tài)響應(yīng)波形增加到0.632Um所對(duì)應(yīng)的時(shí)間測(cè)得。零輸入響應(yīng)零狀態(tài)響應(yīng)三、實(shí)驗(yàn)原理2.4RC一階電路的響應(yīng)測(cè)試5.微分電路和積分電路

當(dāng)滿足τ＝RC<<T/2時(shí)（T為方波脈沖的重復(fù)周期），且由R兩端的電壓作為響應(yīng)輸出，則該電路就是一個(gè)微分電路；當(dāng)電路的參數(shù)滿足τ＝RC>>T/2時(shí)，則該RC電路稱為積分電路。微分電路積分電路四、計(jì)算機(jī)仿真實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1.一階RC電路仿真2.4RC一階電路的響應(yīng)測(cè)試（1）繪制如圖2-47所示電路圖，不斷地?fù)軇?dòng)開關(guān)從“a”至“b”，觀察示波器波形。自行改變電阻R1與電容C1的參數(shù)，重新仿真電路，理解時(shí)間常數(shù)的作用。四、計(jì)算機(jī)仿真實(shí)驗(yàn)內(nèi)容2.4RC一階電路的響應(yīng)測(cè)試（2）用信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生的方波替代開關(guān)S1的作用，將激勵(lì)信號(hào)設(shè)置為UPP＝3V、f＝1KHz的方波。仿真運(yùn)行電路，觀察示波器波形，測(cè)算出時(shí)間常數(shù)τ，記入表2-25中。四、計(jì)算機(jī)仿真實(shí)驗(yàn)內(nèi)容2.4RC一階電路的響應(yīng)測(cè)試（3）在圖2-47中加入一個(gè)電壓源，如圖2-50所示，重新仿真電路，觀察示波器波形，采用三要素法理論計(jì)算電容電壓與電阻電壓，與示波器波形對(duì)比，驗(yàn)證三要素法。四、計(jì)算機(jī)仿真實(shí)驗(yàn)內(nèi)容2.4RC一階電路的響應(yīng)測(cè)試（4）如圖2-51所示微分電路,在UPP＝3V，f＝1KHz的方波激勵(lì)信號(hào)作用下，觀測(cè)激勵(lì)與響應(yīng)的波形，記入表2-26中。四、計(jì)算機(jī)仿真實(shí)驗(yàn)內(nèi)容2.4RC一階電路的響應(yīng)測(cè)試（5）如圖2-52所示積分電路,在UPP＝3V，f＝1KHz的方波激勵(lì)信號(hào)作用下，觀測(cè)激勵(lì)與響應(yīng)的波形，記入表2-27中。四、計(jì)算機(jī)仿真實(shí)驗(yàn)內(nèi)容2.4RC一階電路的響應(yīng)測(cè)試2.一階RL電路的仿真（1）繪制如圖2-53所示電路圖。不斷地?fù)軇?dòng)開關(guān)S1，觀察示波器波形。自行改變電阻R1、R2、R3與電感L1的參數(shù)，重新仿真電路。加深理解時(shí)間常數(shù)對(duì)電路暫態(tài)持續(xù)時(shí)間的影響。四、計(jì)算機(jī)仿真實(shí)驗(yàn)內(nèi)容2.4RC一階電路的響應(yīng)測(cè)試（2）在圖2-53中加入一個(gè)電壓源，如圖2-54所示，重新仿真電路，觀察示波器波形，采用三要素法理論計(jì)算電感電壓與電阻電壓，與示波器波形對(duì)比，驗(yàn)證三要素法。五、實(shí)驗(yàn)室操作實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1.時(shí)間常數(shù)τ的測(cè)試

按表2-28設(shè)置參數(shù)，組成RC充放電電路。ui為信號(hào)發(fā)生器輸出的UPP＝3V、f＝1KHz的方波信號(hào)，將激勵(lì)源ui和響應(yīng)uC的信號(hào)分別連至示波器的兩個(gè)通道。可在示波器的屏幕上觀察到激勵(lì)與響應(yīng)的變化規(guī)律，測(cè)算出時(shí)間常數(shù)τ，并用方格紙按1:1的比例描繪波形，記入表2-28。2.4RC一階電路的響應(yīng)測(cè)試五、實(shí)驗(yàn)室操作實(shí)驗(yàn)內(nèi)容2.4RC一階電路的響應(yīng)測(cè)試2.微分電路的測(cè)試

按表2-29設(shè)置參數(shù)，組成微分電路。在UPP＝3V，f＝1KHz的方波激勵(lì)信號(hào)作用下，觀測(cè)并描繪激勵(lì)與響應(yīng)的波形，記入表2-29。五、實(shí)驗(yàn)室操作實(shí)驗(yàn)內(nèi)容2.4RC一階電路的響應(yīng)測(cè)試3.積分電路的測(cè)試按表2-30設(shè)置參數(shù)，組成積分電路。在UPP＝3V，f＝1KHz的方波激勵(lì)信號(hào)作用下，觀測(cè)并描繪激勵(lì)與響應(yīng)的波形，記入表2-30。一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.5二階電路的響應(yīng)測(cè)試1．測(cè)定RC一階電路的零輸入響應(yīng)、零狀態(tài)響應(yīng)及全響應(yīng)。2.

學(xué)習(xí)電路時(shí)間常數(shù)的測(cè)量方法。3．掌握有關(guān)微分電路和積分電路的概念。4．進(jìn)一步學(xué)會(huì)用示波器觀測(cè)波形。5．掌握應(yīng)用Multisim14軟件驗(yàn)證一階電路零輸入響應(yīng)、零狀態(tài)響應(yīng)和全響應(yīng)。二、實(shí)驗(yàn)設(shè)備及材料1．裝有Multisim14的計(jì)算機(jī)。2．可調(diào)直流穩(wěn)壓電源

0-30V

一臺(tái)3．函數(shù)信號(hào)發(fā)生器

一臺(tái)4．雙蹤示波器

一臺(tái)5．?dāng)?shù)字萬(wàn)用表

一臺(tái)6．電阻、電容、電感

若干2.5二階電路的響應(yīng)測(cè)試三、實(shí)驗(yàn)原理1.RLC串聯(lián)二階電路2.5二階電路的響應(yīng)測(cè)試根據(jù)伏安關(guān)系可得：令ɑ=R/2L，

將上式變形為：

三、實(shí)驗(yàn)原理2.5二階電路的響應(yīng)測(cè)試其齊次解為：（1）當(dāng)

，

時(shí)，齊次方程有兩個(gè)不等實(shí)根p1和p2，由初始值可以得到方程：求解方程可確定系數(shù)A1和A2，可得零輸入響，響應(yīng)是非振蕩性的，稱為過(guò)阻尼情況。三、實(shí)驗(yàn)原理2.5二階電路的響應(yīng)測(cè)試2.RLC串聯(lián)二階電路的零輸入響應(yīng)2.5二階電路的響應(yīng)測(cè)試（2）當(dāng)

，

時(shí)，齊次方程有兩個(gè)相等實(shí)根p1=p2=p=-α，由初始值可以得到方程：

求解方程可確定系數(shù)A1，可得零輸入響應(yīng)，響應(yīng)臨近振蕩，稱為臨界阻尼情況。三、實(shí)驗(yàn)原理2.5二階電路的響應(yīng)測(cè)試（3）當(dāng)

，

時(shí)，齊次方程有兩個(gè)共軛復(fù)根，由初始值可以得到方程：三、實(shí)驗(yàn)原理響應(yīng)是振蕩性的，稱為欠阻尼情況，其衰減振蕩角頻率為：2.5二階電路的響應(yīng)測(cè)試（4）當(dāng)R=0時(shí)，齊次方程有兩個(gè)共軛虛根

，由初始值可以得到方程：三、實(shí)驗(yàn)原理

求解方程可確定系數(shù)A1和A2

，響應(yīng)是等幅振蕩性的，稱為無(wú)阻尼情況。等幅振蕩角頻率即為諧振角頻率

，滿足

。（5）當(dāng)R<0時(shí)，響應(yīng)是發(fā)散振蕩性的，稱為負(fù)阻尼情況。2.5二階電路的響應(yīng)測(cè)試三、實(shí)驗(yàn)原理3.GCL并聯(lián)二階電路分析電路如圖2-58所示，伏安關(guān)系為式2.5.17。2.5二階電路的響應(yīng)測(cè)試三、實(shí)驗(yàn)原理這是一個(gè)二階常系數(shù)線性非齊次微分方程，求解得其特征方程為：特征根為：當(dāng)元件參數(shù)G、C、L取不同值時(shí)，固有頻率可分為以下四種情況：2.5二階電路的響應(yīng)測(cè)試三、實(shí)驗(yàn)原理2.5二階電路的響應(yīng)測(cè)試三、實(shí)驗(yàn)原理4.二階電路的衰減系數(shù)

對(duì)于RLC串聯(lián)欠阻尼情況，衰減振蕩角頻率ωd和ɑ衰減系數(shù)可以從響應(yīng)波形中直接測(cè)量并計(jì)算出來(lái)。例如響應(yīng)i(t)的波形如圖2-59所示，利用示波器直接觀察電阻元件對(duì)地的電壓，就可以得到電流的變化波形。2.5二階電路的響應(yīng)測(cè)試三、實(shí)驗(yàn)原理5.二階電路的狀態(tài)軌跡

對(duì)于圖2-56所示的電路，也可以用兩個(gè)一階方程的聯(lián)立（即狀態(tài)方程）來(lái)求解：

對(duì)于所有的不同時(shí)刻，由狀態(tài)變量在狀態(tài)平面上所確定的點(diǎn)的集合，就叫做狀態(tài)軌跡。2.5二階電路的響應(yīng)測(cè)試1.RLC串聯(lián)二階電路響應(yīng)仿真四、計(jì)算機(jī)仿真實(shí)驗(yàn)內(nèi)容四、計(jì)算機(jī)仿真實(shí)驗(yàn)內(nèi)容2.5二階電路的響應(yīng)測(cè)試2.GCL并聯(lián)二階電路的仿真五、實(shí)驗(yàn)室操作實(shí)驗(yàn)內(nèi)容2.5二階電路的響應(yīng)測(cè)試1.實(shí)驗(yàn)電路如實(shí)驗(yàn)原理圖2-56所示。2.選擇L=40mH，C=1uF，R=510Ω,輸入頻率為40Hz，高電平2V,低電平選擇0V的方波信號(hào)。3.選擇R=510Ω，理論計(jì)算此時(shí)電路處于過(guò)阻尼狀態(tài)，觀察電阻電壓波形，根據(jù)歐姆定律，可知道串聯(lián)電路電流波形，根據(jù)示波器顯示波形，畫出uR(t)和i(t)的波形。4.選擇R=100Ω，此時(shí)電路處于欠阻尼狀態(tài)，觀察電阻電壓波形，根據(jù)示波器顯示波形，畫出uR(t)和i(t)的波形。一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?．學(xué)習(xí)使用交流電壓表、交流電流表和功率表測(cè)量元件的交流等效參數(shù)的方法。2．熟悉交流電路實(shí)驗(yàn)中的基本操作方法，加深對(duì)阻抗、阻抗角和相位角等概念的理解。3．驗(yàn)證交流電路中，相量形式的基爾霍夫定律。4．掌握應(yīng)用Multisim14軟件研究交流參數(shù)測(cè)量的方法。實(shí)驗(yàn)2.6交流參數(shù)的測(cè)量二、實(shí)驗(yàn)設(shè)備及材料1.

裝有Multisim14的計(jì)算機(jī)2.

交流電壓表

0-500V

一只3.

交流電流表

0-5A

一臺(tái)4.

交流功率表

0-5A，0-450V

一只5.

白熾燈

25W/220V

一只6.

鎮(zhèn)流器

一只7.

電容器

4.7uF/500V,2.2uF/500V

各一只實(shí)驗(yàn)2.6交流參數(shù)的測(cè)量三、實(shí)驗(yàn)原理由圖2-76可得待測(cè)阻抗為：阻抗的模為：阻抗角為：有功功率為：等效電路R為：等效電抗X為：實(shí)驗(yàn)2.6交流參數(shù)的測(cè)量1.用交流電壓表、交流電流表和功率表測(cè)量元件的等效參數(shù)2.阻抗性質(zhì)的判別

（1）在被測(cè)元件兩端并聯(lián)一只適當(dāng)容量的小試驗(yàn)電容，若電流表讀數(shù)增大，則被測(cè)元件屬于容性；若電流表的讀數(shù)減小，則被測(cè)元件屬于感性。

（2）將被測(cè)元件串聯(lián)一個(gè)適當(dāng)?shù)膶?shí)驗(yàn)電容，若被測(cè)阻抗的端電壓下降，則判為容性，端電壓上升則為感性。

除借助于上述實(shí)驗(yàn)電容測(cè)定法外，還可以利用該元件電流、電壓間的相位關(guān)系，若I超前于U為容性，若I滯后于U則為感性。三、實(shí)驗(yàn)原理實(shí)驗(yàn)2.6交流參數(shù)的測(cè)量3.RLC串聯(lián)電路與GCL并聯(lián)電路

正弦交流電作用下的RLC串聯(lián)電路，應(yīng)用相量法，列KVL方程滿足：則：

正弦交流電作用下的GCL并聯(lián)電路，應(yīng)用相量法，列KCL方程滿足：則：三、實(shí)驗(yàn)原理實(shí)驗(yàn)2.6交流參數(shù)的測(cè)量四、計(jì)算機(jī)仿真實(shí)驗(yàn)內(nèi)容實(shí)驗(yàn)2.6交流參數(shù)的測(cè)量1.單一元件參數(shù)測(cè)試

圖2-79單一電阻元件參數(shù)測(cè)試電路圖四、計(jì)算機(jī)仿真實(shí)驗(yàn)內(nèi)容實(shí)驗(yàn)2.6交流參數(shù)的測(cè)量四、計(jì)算機(jī)仿真實(shí)驗(yàn)內(nèi)容實(shí)驗(yàn)2.6交流參數(shù)的測(cè)量實(shí)驗(yàn)2.6交流參數(shù)的測(cè)量2.RC串聯(lián)元件參數(shù)測(cè)試四、計(jì)算機(jī)仿真實(shí)驗(yàn)內(nèi)容實(shí)驗(yàn)2.6交流參數(shù)的測(cè)量四、計(jì)算機(jī)仿真實(shí)驗(yàn)內(nèi)容3.RL串聯(lián)元件參數(shù)測(cè)試4.RLC串聯(lián)元件參數(shù)測(cè)試四、計(jì)算機(jī)仿真實(shí)驗(yàn)內(nèi)容實(shí)驗(yàn)2.6交流參數(shù)的測(cè)量四、計(jì)算機(jī)仿真實(shí)驗(yàn)內(nèi)容5.GCL并聯(lián)元件參數(shù)測(cè)試實(shí)驗(yàn)2.6交流參數(shù)的測(cè)量圖2-87GCL并聯(lián)元件參數(shù)測(cè)試電路圖五、實(shí)驗(yàn)室操作實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

1.按圖2-76接線，經(jīng)仔細(xì)檢查后，方可接通電源，調(diào)節(jié)變壓器輸出電壓為220V。

2.分別測(cè)量白熾燈(R)，日光燈鎮(zhèn)流器(L)和4.7uF電容器(C)的等效參數(shù)。

實(shí)驗(yàn)2.6交流參數(shù)的測(cè)量

3.測(cè)量L、C串聯(lián)與并聯(lián)后的等效參數(shù)。

4.測(cè)量以上幾種情況下待測(cè)負(fù)載的電壓、電流和功率，并將測(cè)量數(shù)據(jù)記入表2-42中。5.驗(yàn)證用串、并實(shí)驗(yàn)電容法判別負(fù)載性質(zhì)的正確性。實(shí)驗(yàn)電路如圖2-76，但不必接入功率表，結(jié)果記入表2-43。五、實(shí)驗(yàn)室操作實(shí)驗(yàn)內(nèi)容實(shí)驗(yàn)2.6交流參數(shù)的測(cè)量一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?．研究正弦穩(wěn)態(tài)交流電路中電壓、電流相量之間的關(guān)系。2．通過(guò)U、I、P的測(cè)量計(jì)算交流電路的參數(shù)。3．解日光燈電路的組成、工作原理，掌握日光燈線路的接線。4．理解改善電路功率因數(shù)的意義并掌握此方法。5．掌握應(yīng)用Multisim14軟件驗(yàn)證交流電路中相量形式的基爾霍夫定律、伏安關(guān)系、提高功率因數(shù)的方法。2.7

正弦穩(wěn)態(tài)交流電路相量的研究二、實(shí)驗(yàn)設(shè)備及材料1.裝有Multisim14的計(jì)算機(jī)2.交流電壓表

0-500V

一只3.交流電流表 0-5A

一只4.交流功率表 0-5A，0-450V

一只5.白熾燈組 25W/220V

2組6.日光燈管 30W/220V

一只7.鎮(zhèn)流器

一只8.啟輝器

一只9.電容器

2.2uF/500V,4.7uF/500V

各一只2.7

正弦穩(wěn)態(tài)交流電路相量的研究三、實(shí)驗(yàn)原理

在單相正弦交流電路中，用交流電流表測(cè)得各支路的電流值，用交流電壓表測(cè)得回路各元件兩端的電壓值，它們之間的關(guān)系滿足相量形式的基爾霍夫定律，即1.相量形式基爾霍夫定律2.7

正弦穩(wěn)態(tài)交流電路相量的研究三、實(shí)驗(yàn)原理2.RC串聯(lián)電路和相量圖2.7

正弦穩(wěn)態(tài)交流電路相量的研究三、實(shí)驗(yàn)原理3.功率因數(shù)的提高2.7

正弦穩(wěn)態(tài)交流電路相量的研究三、實(shí)驗(yàn)原理4.日光燈的組成及工作原理2.7

正弦穩(wěn)態(tài)交流電路相量的研究三、實(shí)驗(yàn)原理4.日光燈的組成及工作原理2.7

正弦穩(wěn)態(tài)交流電路相量的研究四、計(jì)算機(jī)仿真實(shí)驗(yàn)內(nèi)容2.7

正弦穩(wěn)態(tài)交流電路相量的研究1.動(dòng)態(tài)元件的伏安關(guān)系（驗(yàn)證電壓三角形關(guān)系）圖2-93RC串聯(lián)仿真電路圖四、計(jì)算機(jī)仿真實(shí)驗(yàn)內(nèi)容2.7

正弦穩(wěn)態(tài)交流電路相量的研究2.功率因數(shù)的改善四、計(jì)算機(jī)仿真實(shí)驗(yàn)內(nèi)容2.7

正弦穩(wěn)態(tài)交流電路相量的研究五、實(shí)驗(yàn)室操作實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

1.驗(yàn)證電壓三角形關(guān)系2.7

正弦穩(wěn)態(tài)交流電路相量的研究五、實(shí)驗(yàn)室操作實(shí)驗(yàn)內(nèi)容2.電路功率因數(shù)的改善2.7

正弦穩(wěn)態(tài)交流電路相量的研究一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.通過(guò)空載實(shí)驗(yàn)確定單相變壓器的參數(shù)。2.通過(guò)負(fù)載實(shí)驗(yàn)測(cè)量變壓器的運(yùn)行特性。3.掌握應(yīng)用Multisim14軟件驗(yàn)證理想變壓器變壓、變流、變阻抗的性質(zhì)。4.掌握應(yīng)用Multisim14軟件驗(yàn)證理想變壓器傳遞功率的特性。5.掌握應(yīng)用Multisim14軟件仿真驗(yàn)證最大功率傳輸定理。2.8單相變壓器實(shí)驗(yàn)二、實(shí)驗(yàn)設(shè)備及材料1.裝有Multisim14的計(jì)算機(jī)2.數(shù)字萬(wàn)用表

一只3.交流電壓表

0-500V

一只4.交流電流表

0-5A

一只5.交流功率表

0-5A，0-450V

一只6.單相變壓器

220V/36V，50VA

一臺(tái)7.白熾燈組

25W/220V

3只2.8單相變壓器實(shí)驗(yàn)三、實(shí)驗(yàn)原理1.單相變壓器2.8單相變壓器實(shí)驗(yàn)三、實(shí)驗(yàn)原理2.單相理想變壓器2.8單相變壓器實(shí)驗(yàn)

（1）變電壓

或

（2）變電流

或

三、實(shí)驗(yàn)原理2.單相理想變壓器2.8單相變壓器實(shí)驗(yàn)

（3）變阻抗

（4）功率關(guān)系四、計(jì)算機(jī)仿真實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1.理想變壓器變壓、變流、變阻抗仿真圖2-101理想變壓器仿真電路圖2.8單相變壓器實(shí)驗(yàn)2.理想變壓器功率傳輸特性仿真五、實(shí)驗(yàn)室操作實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

1.降壓空載實(shí)驗(yàn)2.8單相變壓器實(shí)驗(yàn)五、實(shí)驗(yàn)室操作實(shí)驗(yàn)內(nèi)容2.降壓負(fù)載實(shí)驗(yàn)2.8單相變壓器實(shí)驗(yàn)五、實(shí)驗(yàn)室操作實(shí)驗(yàn)內(nèi)容3.升壓空載實(shí)驗(yàn)2.8單相變壓器實(shí)驗(yàn)五、實(shí)驗(yàn)室操作實(shí)驗(yàn)內(nèi)容4.升壓負(fù)載實(shí)驗(yàn)2.8單相變壓器實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?．熟悉三相負(fù)載的星形聯(lián)結(jié)和三角形聯(lián)結(jié)，驗(yàn)證對(duì)稱三相電路的線電壓和相電壓、線電流和相電流之間的關(guān)系。2．了解三相四線制系統(tǒng)的中性線的作用及三相供電方式中三線制和四線制的特點(diǎn)。3．掌握應(yīng)用Multisim14軟件驗(yàn)證對(duì)稱三相電路的線電壓和相電壓、線電流和相電流之間的關(guān)系。實(shí)驗(yàn)2.9三相交流電路的電壓和電流二、實(shí)驗(yàn)設(shè)備及材料1.

裝有Multisim14的計(jì)算機(jī)2.

交流電壓表

0-500V

一只3.

交流電流表

0-5A

一臺(tái)4.數(shù)字萬(wàn)用表一只5.白熾燈組 25W/220V 3組6.電容器4.7uF/500V一只7. 三相調(diào)壓器 TSGC2-1.5KVA 一臺(tái)實(shí)驗(yàn)2.9三相交流電路的電壓和電流三、實(shí)驗(yàn)原理實(shí)驗(yàn)2.9三相交流電路的電壓和電流1.三相負(fù)載的星形聯(lián)結(jié)三、實(shí)驗(yàn)原理

在三相電路中當(dāng)負(fù)載作星形連接時(shí)，如圖2-106所示，不論三線制或四線制，相電流恒等于線電流，在四線制情況下，中性線電流等于三個(gè)線電流的相量和，即：實(shí)驗(yàn)2.9三相交流電路的電壓和電流

當(dāng)電源和負(fù)載都對(duì)稱時(shí)，線電壓和相電壓在數(shù)值上的關(guān)系為：=

在四線制情況下，由于電源對(duì)稱，當(dāng)負(fù)載對(duì)稱時(shí)，中性線電流等于零；當(dāng)負(fù)載為不對(duì)稱時(shí)，中性線電流不等于零。三、實(shí)驗(yàn)原理實(shí)驗(yàn)2.9三相交流電路的電壓和電流

在負(fù)載三角形連接中，如圖2-107所示，相電壓等于線電壓，當(dāng)電源和負(fù)載都對(duì)稱時(shí)，線電流與相電流之間有下列關(guān)系：2.三相負(fù)載的三角形聯(lián)結(jié)實(shí)驗(yàn)2.9三相交流電路的電壓和電流3.三相電源的相序三、實(shí)驗(yàn)原理使星形聯(lián)接的不對(duì)稱負(fù)載的相電壓對(duì)稱。因此，對(duì)于不對(duì)稱的星形負(fù)載應(yīng)該連接其中性線，即采用三相四線制。4.中性線的作用燈泡較亮的一相相位超前于燈泡較暗的一相，而滯后于接電容的一相。四、計(jì)算機(jī)仿真實(shí)驗(yàn)內(nèi)容實(shí)驗(yàn)2.9三相交流電路的電壓和電流1.測(cè)定三相電源的相序四、計(jì)算機(jī)仿真實(shí)驗(yàn)內(nèi)容實(shí)驗(yàn)2.9三相交流電路的電壓和電流2.三相負(fù)載的星形聯(lián)結(jié)?

對(duì)稱星形負(fù)載，有中線?

對(duì)稱星形負(fù)載，無(wú)中線?

不對(duì)稱星形負(fù)載，有中線?

不對(duì)稱星形負(fù)載，無(wú)中線四、計(jì)算機(jī)仿真實(shí)驗(yàn)內(nèi)容實(shí)驗(yàn)2.9三相交流電路的電壓和電流四、計(jì)算機(jī)仿真實(shí)驗(yàn)內(nèi)容實(shí)驗(yàn)2.9三相交流電路的電壓和電流3.三相負(fù)載的三角形聯(lián)結(jié)四、計(jì)算機(jī)仿真實(shí)驗(yàn)內(nèi)容實(shí)驗(yàn)2.9三相交流電路的電壓和電流五、實(shí)驗(yàn)室操作實(shí)驗(yàn)內(nèi)容實(shí)驗(yàn)2.9三相交流電路的電壓和電流1.測(cè)定相序五、實(shí)驗(yàn)室操作實(shí)驗(yàn)內(nèi)容實(shí)驗(yàn)2.9三相交流電路的電壓和電流2.三相負(fù)載作星形連接（三相四線制供電）五、實(shí)驗(yàn)室操作實(shí)驗(yàn)內(nèi)容實(shí)驗(yàn)2.9三相交流電路的電壓和電流3.三相負(fù)載作星形連接（三相三線制供電）五、實(shí)驗(yàn)室操作實(shí)驗(yàn)內(nèi)容實(shí)驗(yàn)2.9三相交流電路的電壓和電流4.負(fù)載三角形連接（三相三線制供電）一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.掌握用三瓦計(jì)法(一瓦計(jì)法)測(cè)量三相電路有功功率的方法。2.掌握用二瓦計(jì)法測(cè)量三相電路有功功率的方法。3.了解用功率表測(cè)量三相對(duì)稱電路無(wú)功功率的方法。4．掌握應(yīng)用Multisim14軟件驗(yàn)證三相交流電路的功率測(cè)量方法。2.10三相交流電路的功率測(cè)量二、實(shí)驗(yàn)設(shè)備及材料1.裝有Multisim14的計(jì)算機(jī)

2.交流電壓表

0-500V

一只3.交流功率表

0-5A，0-450V

三只4.白熾燈組

25W/220V

3只5.電容器4.7uF/500V一只6.三相調(diào)壓器 TSGC2-1.5K·VA 一臺(tái)2.10三相交流電路的功率測(cè)量三、實(shí)驗(yàn)原理

在對(duì)稱三相四線制中，因各相負(fù)載所吸收的功率相等，故可用一只功率表測(cè)出任一相負(fù)載的功率，再乘以3，即得三相負(fù)載吸收得總功率，這種方法稱為一瓦計(jì)法（一表法）。1.三瓦計(jì)法（一瓦計(jì)法）2.10三相交流電路的功率測(cè)量

在不對(duì)稱三相四線制電路中，各相負(fù)載吸收的功率不再相等。這時(shí)可用三只功率表直接測(cè)出每相負(fù)載吸收的功率PA、PB和PC，或用一只功率表分別測(cè)出各相負(fù)載吸收的功率PA、PB和PC，然后再相