电路基础实验指导书

目 录

一、电路元件伏安特性的测绘????????????????????????9 二、电位、电压的测定及电路电位图的绘制??????????????????12 三、基尔霍夫定律的验证??????????????????????????14 四、叠加原理的验证????????????????????????????16 五、电压源与电流源的等效变换???????????????????????29 六、戴维南定理和诺顿定理的验证??????????????????????22 七、最大功率传输条件的测定????????????????????????26 八、用三表法测量交流电路等效参数????????????????????42 九、正弦稳态交流电路相量的研究?????????????????????45 十、电路方程法分析的研究（一）——支路电流法 十一、 电路方程法分析的研究（二）——回路电流法 十二、 电路方程法分析的研究（三）——节点电压法

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实验一 电路元件伏安特性的测绘

一、实验目的

1. 学会识别常用电路元件的方法。

2. 掌握线性电阻、非线性电阻元件伏安特性的测绘。 3. 掌握实验台上直流电工仪表和设备的使用方法。 二、原理说明

任何一个二端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I＝f(U)来表示，即用I-U 平面上的一条曲线来表征，这条曲线称为该元件的伏安特性曲线。

1. 线性电阻器的伏安特性曲线是一条 通过坐标原点的直线，如图3-1中a所示， 该直线的斜率等于该电阻器的电阻值。

2. 一般的白炽灯在工作时灯丝处于 高温状态， 其灯丝电阻随着温度的升高 而增大，通过白炽灯的电流越大，其温度 越高，阻值也越大，一般灯泡的“冷电阻” 与“热电阻”的阻值可相差几倍至十几倍， 所以它的伏安特性如图3-1中b曲线所示。

3. 一般的半导体二极管是一个非线性

电阻元件，其伏安特性如图3-1中 c所示。 图3-1 正向压降很小（一般的锗管约为0.2～0.3V，

硅管约为0.5～0.7V），正向电流随正向压降的升高而急骤上升，而反向电压从零一直增加到十多至几十伏时，其反向电流增加很小，粗略地可视为零。可见，二极管具有单向导电性，但反向电压加得过高，超过管子的极限值，则会导致管子击穿损坏。

4. 稳压二极管是一种特殊的半导体二极管，其正向特性与普通二极管类似，但其反向特性较特别，如图3-1中d所示。在反向电压开始增加时，其反向电流几乎为零，但当电压增加到某一数值时（称为管子的稳压值，有各种不同稳压值的稳压管）电流将突然增加，以后它的端电压将基本维持恒定，当外加的反向电压继续升高时其端电压仅有少量增加。

注意：流过二极管或稳压二极管的电流不能超过管子的极限值，否则管子会被烧坏。

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DbddC-30-20-1000.51( )ICDbU(V)三、 序号 1 2 3 4 5 6 7 8

实验设备

名 称 可调直流稳压电源 万 用 表 直流数字毫安表 直流数字电压表 二 极 管 稳 压 管 白 炽 灯 线性电阻器 型号与规格 0~30V FM-47或其他 0~200mA 0~200V IN4007 2CW51 12V，0.1A 200Ω，1KΩ/8W 数量 1 1 1 1 1 1 1 1 备注 自备 DGJ-05 DGJ-05 DGJ-05 DGJ-05 四、实验内容

1. 测定线性电阻器的伏安特性

按图3-2接线，调节稳压电源的输出电压U，从0 伏开始缓慢地增加，一直到10V，记下相应的电压表和电流表的读数UR、I。

＋＋mA－＋200Ω＋＋RmA－＋U－R1KV－U－DIN4007V－图 3-2 图 3-3 UR（V） I（mA） 0 2 4 6 8 10 2. 测定非线性白炽灯泡的伏安特性

将图3-2中的R换成一只12V，0.1A的灯泡，重复步骤1。UL为灯泡的端电压。 UL（V） I（mA） 0.1 0.5 1 2 3 4 5 3. 测定半导体二极管的伏安特性

按图3-3接线，R为限流电阻器。测二极管的正向特性时，其正向电流不得超过35mA，二极管D的正向施压UD+可在0～0.75V之间取值。在0.5～0.75V之间应多取几个测量点。测反向特性时，只需将图3-3 中的二极管D反接，且其反向施压UD－可达30V。 正向特性实验数据

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UD+ (V) I（mA） 0.10 0.30 0.50 0.55 0.60 0.65 0.70 0.75 反向特性实验数据 UD－(V) I（mA） 0 -5 -10 -15 -20 -25 -30 4. 测定稳压二极管的伏安特性 （1）正向特性实验：将图3-3中的二极管换成稳压二极管2CW51，重复实验内容3中的正向测量。UZ+为2CW51的正向施压。 UZ+（V） I（mA） （2）反向特性实验：将图3-3中的R换成1KΩ，2CW51反接，测量2CW51的反向特性。稳压电源的输出电压UO从0～20V，测量2CW51二端的电压UZ－及电流I，由UZ－可看出其稳压特性。 UO(V) UZ－（V） I（mA） 五、实验注意事项

1. 测二极管正向特性时，稳压电源输出应由小至大逐渐增加， 应时刻注意电流表读数不得超过35mA。

2. 如果要测定2AP9的伏安特性，则正向特性的电压值应取0，0.10，0.13，0.15，0.17，0.19，0.21，0.24，0.30（V），反向特性的电压值取0，2，4，??，10(V)。

3. 进行不同实验时，应先估算电压和电流值，合理选择仪表的量程， 勿使仪表超量程，仪表的极性亦不可接错。 六、思考题

1. 线性电阻与非线性电阻的概念是什么？ 电阻器与二极管的伏安特性有何区别？

2. 设某器件伏安特性曲线的函数式为I＝f(U)，试问在逐点绘制曲线时，其坐标变量应如何放置？

3. 稳压二极管与普通二极管有何区别，其用途如何？ 4. 在图3-3中，设U=2V，UD+=0.7V，则mA表读数为多少？ 七、实验报告

1. 根据各实验数据， 分别在方格纸上绘制出光滑的伏安特性曲线。（其中二极管和稳压管的正、反向特性均要求画在同一张图中，正、反向电压可取为不同的比例尺）

2. 根据实验结果，总结、归纳被测各元件的特性。 3. 必要的误差分析。 4. 心得体会及其他。

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实验二 电位、电压的测定及电路电位图的绘制

一、实验目的

1.验证电路中电位的相对性、电压的绝对性

2. 掌握电路电位图的绘制方法 二、原理说明

在一个闭合电路中，各点电位的高低视所选的电位参考点的不同而变，但任意两点间的电位差（即电压）则是绝对的，它不因参考点的变动而改变。

电位图是一种平面坐标一、四两象限内的折线图。其纵坐标为电位值，横坐标为各被测点。要制作某一电路的电位图，先以一定的顺序对电路中各被测点编号。以图4-1的电路为例，如图中的A～F, 并在坐标横轴上按顺序、均匀间隔标上A、B、C、D、E、F、A。再根据测得的各点电位值，在各点所在的垂直线上描点。用直线依次连接相邻两个电位点，即得该电路的电位图。

在电位图中，任意两个被测点的纵坐标值之差即为该两点之间的电压值。

在电路中电位参考点可任意选定。对于不同的参考点，所绘出的电位图形是不同的，但其各点电位变化的规律却是一样的。 三、实验设备 序号 1 2 3 4 名称 直流可调稳压电源 万 用 表 直流数字电压表 电位、电压测定实验电路板 型号与规格 0~30V 0~200V 数量 二路 1 1 1 备注 自备 DGJ-03 四、实验内容

利用DGJ-03实验挂箱上的“基尔霍夫定律/叠加原理”线路，按图4-1接线。

E－FI1R1510AI3R21KI2B＋mA－＋U16VU212V＋电源插头510RD3－R4R5330510C电流插座图4-1

1. 分别将两路直流稳压电源接入电路，令 U1＝6V，U2＝12V。（先调准输出电压值，

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