实验一基尔霍夫电压定律一、实验目的1、测量串联电阻电路的等效电阻并比较测量值和计算值。

2、确定串联电阻电路中流过每个电阻的电流。

3、确定串联电阻电路中每个电阻两端的电压。

4、根据电路的电流和电压确定串联电阻电路的等效电阻。

5、验证基尔霍夫电压定律。

二、实验器材直流电压源 1个数字万用表 1个电压表 3个电流表 3个电阻 3个三、实验原理及实验电路两个或两个以上的元件首尾依次连在一起称为串联，串联电路中流过每一个元件的电流相等。

若串联的元件是电阻，则总电阻等于各个电阻值和。

因此，在图1—1所示电阻串联电路中R=R1+R2+R3。

图1—1电阻串联电路串联电路的等效电阻确定以后，由欧姆定律，用串联电阻两端的电压U除以等效电阻R，便可求出电流I，即 I=U/R 。

基尔霍夫电压定律指出，在电路中环绕任意闭合路径一周，所有电压降的代数和必须等于所有电压升的代数和。

这就是说，在图1—2所示电路中，串联电阻两端电压降之和必须等于串联电路所加的电源电压之和。

因此，由基尔霍夫电压定律有：U 1=Ubc+Ude+Ufo式中，Ubc=IR1，Ude=IR2，Ufo=IR3。

图1—2基尔霍夫电压定律实验电路四、实验步骤1、建立如图1—1所示的电阻串联实验电路。

2、用鼠标左键单击仿真电源开关，激活实验电路，用数字万用表测量串联电路的等效电阻R，记录测量值，并与计算值比较。

3、建立如图1—2所示的基尔霍夫电压定律实验电路。

4、用鼠标左键单击仿真电源开关，激活实验电路，记录电流Iab 、Icd、Ief及电压Ube 、Ude、Ufo。

5、利用等效电阻R，计算电源电压U1和电流I 。

6、用R1两端的电压计算流过电阻R1的电流IR1。

7、用R2两端的电压计算流过电阻R2的电流IR2。

8、用R3两端的电压计算流过电阻R3的电流IR3。

9、利用电路电流Iab 和电源电压U1计算串联电路的等效电阻R 。

10、计算电压Ubc 、Ude、Ufo之和。

五、思考题1、等效电阻R的计算值和测量值比较情况如何？2、电源电流的计算值Iab与电流测量值比较情况如何？3、将电流Iab 、Icd、Ief相比较可得出什么结论？4、电源电压U1与Ubc+Ude+Ufo有什么关系？这个结果能证实基尔霍夫电压定律吗？六、该实验的仿真电路见EWB5.0中《基尔霍夫电压定律》实验二基尔霍夫电流定律一、实验目的1、测量并联电阻电路的等效电阻并比较测量值和计算值。

2、确定并联电阻电路中流过每个电阻的电流。

3、确定并联电阻电路中每个电阻两端的电压。

4、由电路的电流和电压确定并联电阻电路的等效电阻。

5、验证基尔霍夫电流定律。

二、实验器材直流电压源 1个数字万用表 1个电压表 3个电流表 4个电阻 3个三、实验原理及实验电路两个或两个以上的元件首首相接和尾尾相接称为并联，并联电路每个元件两端的电压都相同。

若并联元件是电阻，则并联电阻的等效电阻R的倒数等于每个电阻的倒数之和。

因此，在图2—1电阻并联电路中：图2—1电阻并联电路在图2—2所示的电路中，由欧姆定律，用并联电阻两端的电压U1除以流过并联电阻的总电流Iab ，便可求出等效电阻R，即R=U1/Iab图2—2 基尔霍夫电流定律实验电路基尔霍夫电流定律指出，在电路的任何一个节点上，流入节点的所有电流的代数和必须等于流出节点的所有电流的代数和。

这就是说，在图2—2电路中，流入各个电阻支路的电流之和必须等于流出电阻并联电路的总电流。

所以I ab =Ibc+Ibd+Ibe式中，Ibc =U1/R1，Ibd=U1/R2,Ibe=U1/R3。

四、实验步骤1、建立图2—1电阻并联实验电路。

2、以鼠标左键单击仿真电源开关，激活实验电路，用数字万用表测量R1、R 2和R3并联电路的等效电阻R 。

3、用公式计算出这三个并联电阻的等效电阻R 。

4、建立如图2—2所示的实验电路。

5、以鼠标左键单击仿真电源开关，激活实验电路，记录电流Iab 、Ibc、Ibd、Ibe。

6、用步骤3计算的等效电阻R及电源电压U1，计算电源电流Iab。

7、用R1两端的电压及R1的电阻值，计算流过R1的电流Ibc。

8、用R2两端的电压及R2的电阻值，计算流过R2的电流Ibd。

9、用R3两端的电压及R3的电阻值，计算流过R3的电流Ibe。

10、用电路电流Iab 及电压U1，计算并联电路的等效电阻R。

11、计算电流Ibc 、Ibd、Ibe之和。

五、思考题电流Iab 与电流Ibc、Ibd、Ibe之和有什么关系？应用这个结论能证实基尔霍夫电流定律的正确性吗？六、该实验的仿真实验见EWB5.0《基尔霍夫电流定律》。

实验三、戴维南定理和诺顿定理的研究一、实验目的1、求出一个已知网络的戴维南等效电路。

2、求出一个已知网络的诺顿等效电路。

3、验证戴维南定理和诺顿定理的正确性。

二、实验器材直流电压源1个电压表1个电流表1个电阻3个三、实验原理及实验电路1、戴维南定理任何一个具有固定电阻和电源的线性二端网络，都可以用一个串联电阻的等效电压源来代替。

这个等效电压源的电压可称为戴维南电压Uth，它等于原网络开路时的端电压Uoc，如图3－1所示为测量二端网络开路端电压实验电路。

串联电阻可称为戴维南电阻Rth ，它等于原网络两端的开路电压Uoc除以短路电流Isc。

所以Uth =UocRth＝Uoc／Isc图3—1 测试二端网络开路端电压短路电流Isc可在原网络两端连接一个电流表来测量，如图3—2所示为测试二端网络短路电流实验电路。

短路电流Isc也可在原网络的输出端连接一条短路线来计算。

图3—2 测试二端网络短路电流确定戴维南电阻Rth的另一种方法是，将含源网络中所有的电压源用短路线代替，把所有的电流源断路，这时输出端的等效电阻就是Rth。

在实验室里对一个未知网络确定确定其戴维南电阻Rth的最好方法是，在未知网络两端连接一个可变电阻，然后调整阻值至端电压等于开路电压U oc 的一半，这时可变电阻的阻值就等于戴维南电阻th 。

2、诺顿定理任何具有固定电阻和电源的线性二端网络都可用一个并联电阻的等效电流源来代替。

这个等效电流源的电流称为诺顿电流I n ，并等于原网络两端之间的短路电流I sc 。

并联电阻称为诺顿电阻R n ，并等于戴维南等效电路里的戴维南电阻R th 。

这个并联电阻的求法也与戴维南电阻R th 的求法一样。

在图3—3中，当电阻R L 连接在网络两端时，端电压U ab 与在戴维南等效电路两端连接R L 时的电压是一样的。

R L 连接在诺顿等效电路的两端情况也相同。

如图3—4、图3—5所示。

图3—3 电阻R L 连接在网络两端。

图3—4 电阻R L 连接在戴维南等效电路两端图3—5 电阻RL连接在诺顿等效电路两端四、实验步骤1、建立如图3—1所示测量二端口网络开路端电压实验电路。

2、用鼠标左键单击仿真电源开关，激活该电路，测量a、o两端开路电压Uoc。

3、根据图3—1所示的电路元件值，计算a、o两端的电压Uoc。

4、建立如图3—2所示的测量二端网络短路电流实验电路。

5、用鼠标左键单击仿真电源开关，激活该电路，测量a、o两端的短路电流Isc。

6、根据图3—2所示的电路元件值，计算短路电流Isc。

7、根据Uoc 和Isc的测量值，计算戴维南电压Uth和戴维南电阻Rth。

8、根据步骤7的计算值，画出戴维南等效电路。

9、在图3—2所示的电路中，断开电流表，以一条短路线代替电压源V1，用这个电路计算原网络的戴维南电阻Rth。

10、根据Uoc 和Isc的测量值，计算诺顿电流In和诺顿电阻Rn。

画出诺顿等效电路。

11、建立如图3—3所示的电阻RL连接在网络两端实验电路。

并建立图3—4、图3—5所示的等效后的实验电路。

12、以鼠标左键单击仿真电源开关，激活该电路，测量电压Uao。

13、根据图3—3 、图3—4、图3—5所示的电路的元件值，计算电压Uao。

14、以步骤8中的戴维南等效电路代替图3—3中a、o端左边的电路，用这个电路求出电压Uao。

15、以步骤11中诺顿等效电路代替图3—3中a、o端左边的电路，用这个电路求出电压Uao。

五、思考题将上述所测得数据与计算出的相应数据比较，情况如何？找出误差所在。

六、该实验的仿真线路见EWB5.0《戴维南定理和诺顿定理的研究》实验四受控源研究一、实验目的1、通过实验加深对受控源概念的理解。

2、通过对电压控制电压源（VCVS）和电压控制电流源（VCCS）的测试，加深对两种受控源的受控特性及负载特性的认识。

3、通过实验熟悉运算放大器的使用。

二、实验器材直流电压源 1个电流表 1个直流电压表 1个电阻数个运算放大器 1个三、实验原理及实验电路受控源是对某些电路元件物理特性的模拟，反映电路中某条支路的电压或电流受另一条支路的电压或电流的控制的关系。

测量受控量与控制量之间的关系，就可以掌握受控源输入量与输出量间的变化规律。

受控源具有独立源的特性，受控源的受控量仅随控制量的变化而变化，与外加负载无关。

根据控制量与受控量的不同，受控源可分为四种类型。

即：电压控制电压源（VCVS）、电流控制电压源（CCVS）、电压控制电流源（VCCS）、电流控制电流源（CCCS）。

1、受控源可以用运算放大器来实现。

运算放大器是一种高增益，高输入阻抗和低输出阻抗的放大器。

它有两个输入端、一个输出端和电源端。

两个输入端中一个叫同相输入端，另一个叫反相输入端。

所谓同相输入端是指：当反向输入端电压为零时，输出电压的极性和输入端的电压极性相同，所谓反相输入端是指：当同相输入端电压为零时，输出电压的极性和该输入端电压的极性相反。

并且，两个输入端可以认为是等电位，通常称为“虚短路”。

运算放大器的输入端电流等于零，通常称为“虚断路”。

2、如图4—1所示电路为由运算放大器构成的电压控制电压源（VCVS ）。

由于以上所述运算放大器的特点，所以有：U 1＝I 1R 1 I 2＝I 1U 2＝－这说明运算放大器的输出电压U 2受输入电压U 1的控制，其电压比µ＝－。

图4—1 电压控制电压源3、图4—2所示为由运算放大器组成的电压控制电流源。

由图可见：I 2＝I 1＝＝g m U 1 。

上式说明负载电流I 2受输入电压U 1的控制，其大小与负载电阻R L 无关，这种关系说明此电路的特性是一个电压控制电流源。

其比例系数g m ＝＝。

图4—2 电压控制电流源四、实验步骤1、建立如图4—1电压控制电压源电路，测试电压控制电压源的受控特性和负载特性。

2、用鼠标左键单击仿真电源开关，激活该电路。

不断改变U1的电压值，测量U2的大小。

3、在步骤2中，保持U1＝3V不变，改变RL的阻值，测量U2的变化情况。

4、建立如图4—2电压控制电流源电路，测试电压控制电流源的受控特性和负载特性。