直流电路基础理论综合实验.doc

直流电路基本理论综合实验实验目的 验证基尔霍夫定律、叠加原理及戴维南定理的正确性，加深对这些基本理论的认识与理解。 进行电源外特性的测试，验证电压源与电流源的等效变换条件。 实验设备 表2-1 实验设备表 序号 名称 型号与规格 数量 备注 1 GSY-I型 1 2 数字万用表 1 3 可调直流稳压电源 1 DG04 4 可调直流恒流源 1 DG04 5 实验电路箱 1 DG05 实验电路箱 1 DG21 基尔霍夫定律的验证 原理说明 基尔霍夫定律包括基尔霍夫电流定律（KCL）和基尔霍夫定律电压定律（KVL），基尔霍夫电流定律指出，对电路中任一节点而言；基尔霍夫电压定律指出，对电路中任一闭合回路而言。 实验内容 实验电路如图2-1所示，E1=12V，E2=6V，为两路直流稳压电源的输出。用GSY型高性能数字化组合型测量仪表测量实验电路中的三个电流I1、I2、I3，将测量数据记录于表2-2中。GSY型高性能数字化组合型测量仪表 用GSY型高性能数字化组合型测量仪表测量表2-2中要求的各电压值，将测量数据记录于该表中。 图2-1表2-2 实验测量项目和数据 测量 项目 I1 （mA） I2 （mA） I3 （mA） E1 （V） E2 （V） UFA （V） UAB （V） UAD （V） UCD （V） UDE （V） 计算值 测量值 叠加原理的验证 原理说明 叠加原理指出：在几个独立电源共同作用的线性电路中，任一支路电流（或电压）都是电路中各独立电源单独作用时在该支路所产生的电流（或电压）的叠加。齐性定理是叠加原理的推广，齐性定理指出：在线性电路中，当所有激励（独立电源）都增大或缩小K倍（K为实常数），响应（电流或电压）也将同样增大或缩小K倍。实验内容 实验电路如图2-2所示，E1=12V，E2=6V，为两路直流稳压电源的输出。 图2-2 按表2-3所列，首先将开关S3投向电阻侧，分四种情况，分别测量I1、I2、I3、和UAD，将测量数据记录于表2-3中。 E1、E2共同作用（即开关S1投向E1侧，开关S2投向E2侧）。 令E1单独作用（即开关S1投向E1侧，开关S2投向短路侧）。 令E2单独作用（即开关S1投向短路侧，开关S2投向E2侧）。 将E2调至12V，令E2单独作用（即开关S1投向短路侧，开关S2投向E2侧）。 按表2-3所列，再将开关S3投向二极管侧，亦分四种情况，重复实验内容1的测量。表2-3 叠加原理验证实验项目和数据 测量项目 实验内容 I1（mA） I2（mA） I3（mA） UAD（V） 开关S3 投向电阻侧 E1、E2共同作用 E1单独作用 E2单独作用 2E2单独作用 开关S3 投向二极管侧 E1、E2共同作用 E1单独作用 E2单独作用 2E2单独作用 戴维南定理的验证 原理说明 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一个有源二端网络。戴维南定理指出：任何一个线性有源二端网络，总可以用一个等效电压源来代替，该等效电压源的电动势Es等于有源二端网络的开路电压Uoc，等效内阻Ro等于有源二端网络除源后所得到的无源二端网络的等效电阻。Es、Ro称为有源二端网络的等效参数。 有源二端网络等效参数的测量方法 开路电压、短路电流法 在有源二端网络输出端开路时，用电压表直接测量其输出端的开路电压Uoc，然后将输出端短路，用电流表测量其短路电流Isc，则等效电阻为 伏安法 若二端网络内阻很小时，不宜测量其短路电流，则可采用伏安法。 先用电压表测量开路电压Uoc，然后在输出端接负载，分别测出负载端电压U及负载电流I，则等效电阻为 图2-3 图2-4 半电压法 如图2-3所示，当负载电压为被测网络开路电压一半时，负载电阻即为被测二端网络的等效电阻。 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2-4所示。 零示测量法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。 实验内容 实验电路如图2-5所示，其中图2-5（a