1、 电工电子技术 （上）实训指导书模块 1 直流电路实训 1 欧姆定律仿真实验1. 实验目的1) 学习使用万用表测量电阻。2) 验证欧姆定律 I=U/R。2.元器件选取1)电源：Place SourcePOWER_SOURCESDC_POWER, 选取直流电源,设置电源电压为 12V。2)接地：Place SourcePOWER_SOURCESGROUND，选取电路中的接地。3)电阻：Place BasicRESISTOR,选取 R1=10,R2=2k。4)数字万用表：从虚拟仪器工具栏调取数字万用表 XMM1。5)电流表：Place IndicatorsAMMETER，选取电流表并设置为直流档。
2、6)电压表：Place IndicatorsVOLTMETER，选取电压表并设置为直流档。3.仿真电路图 1-1 数字万用表测量电阻阻值的仿真实验电路及数字万用表面板V112 V R110.0U1DC 1e-0091.200 A+-XMM1a) b)图 1-2 欧姆定律仿真电路及数字万用表面板4.电路原理简述：欧姆定律 I=U/R5.仿真分析(1) 测量电阻阻值的仿真分析1)搭建图 1-1a 所示的用数字万用表测量电阻阻值的仿真实验电路，数字万用表按图设置。2)单击仿真开关，激活电路，记录数字万用表显示的读数。3)将两次测量的读数与所选电阻的标称值进行比较，验证仿真结果。电工电子技术实验（教案
3、）第 2 页 共 9 页(2) 欧姆定律电路的仿真分析1)搭建图 1-2a 所示的欧姆定律仿真电路。2)单击仿真开关，激活电路，电压表和电流表均出现读数，记录 R 两端的电压值 U 和流过 R 的电流值 I。3)根据电压测量值 U、电流测量值 I 及电阻测量值 R 验证欧姆定律。4)改变电源 V1 的电压数值分别为 2V、4V、6V 、8V 、10V、12V，读取 U 和 I 的数值，填入表 1-1， 根据记录数值验证欧姆定律，画出 U(I)特性曲线。表 1-1 记录 U 和 I 的数值I1/A (R1=10) I2/mA (R2=2k)V1/v U/v 测量值 计算值 测量值 计算值2 2
4、0.2 0.2 1 14 4 0.4 0.4 2 26 6 0.6 0.6 3 38 8 0.8 0.8 4 410 10 1.0 1.0 5 512 12 1.2 1.2 6 66.思考题1)当电压一定时，如果电阻阻值增加，流过电阻的电流将如何变化?2)根据所作的 U(I)特性曲线，说明相应的电阻是非线性电阻还是线性电阻?实训 2 基尔霍夫电压定律仿真实验（电阻串联电路实验）1. 实验目的1) 验证基尔霍夫电压定律 U1+U2+U3=U。2) 根据电路的电流和电压确定串联电阻电路的等效电阻。2. 元器件选取1)电源：Place SourcePOWER_SOURCESDC_POWER, 选取直
5、流电源，设置电源电压为 12V。2)接地：Place SourcePOWER_SOURCESGROUND，选取电路中的接地。3)电阻：Place BasicRESISTOR,选取阻值为 1k、3k 和 6k 的电阻。4)数字万用表：从虚拟仪器工具栏调取数字万用表 XMM1。5)电流表：Place IndicatorsAMMETER，选取电流表并设置为直流档。6)电压表：Place IndicatorsVOLTMETER，选取电压表并设置为直流档。3.仿真电路电工电子技术实验（教案）第 3 页 共 9 页图 1-3 串联等效电阻仿真电路及数字万用表面板图 1- 4 基尔霍夫电压定律仿真电路4.电
6、路原理简述（1)两个或两个以上的元件首尾依次连接在一起称为串联，串联电路中流过每个元件的电流相等。（2)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。5.仿真分析(1)电阻串联仿真电路1)搭建图 1-3a 所示的串联等效电阻仿真电路。2)单击仿真开关，激活电路，数字万用表会显示测量到的电阻串联的等效电阻值 R，记录测量值填入表 1-2 中，并与计算值比较。(2)基尔霍夫电压定律仿真电路1)搭建图 1- 4 所示的基尔霍夫电压定律仿真电路。2)单击仿真开关，激活电路，记录电流表显示数据 I12、 I34、I56 和电压表显示数据U23、U45、
7、U60。填入表 1-2 中。3)利用测量的数据，验证基尔霍夫电压定律。表 1-2项 目 R1/ k R2/ k R3/ k R /k U23/v U45/v U60/v I12/mA V1/v测量值 1 3 6 10 1.2 3.6 7.2 1.2 12计算值 1 3 6 10 1.2 3.6 7.2 1.2 126.思考题1)试将等效电阻 R 的计算值和测量值进行比较，情况如何？2)电源电压 V1 与 U23+U45+U60 有什么关系？哪些是电压降，哪些是电压升？实训 3 基尔霍夫电流定律仿真实验（电阻并联电路实验）1. 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)
8、测量并联电阻支路电流，验证基尔霍夫电流定律 I1+I2+I3=I。2. 元器件选取电工电子技术实验（教案）第 4 页 共 9 页1)电源：Place SourcePOWER_SOURCESDC_POWER, 选取直流电源并设置电源电压为 12V。2)接地：Place SourcePOWER_SOURCESGROUND，选取电路中的接地。3)电阻：Place BasicRESISTOR,选取阻值为 1k、2k 和 4k 的电阻。4)数字万用表：从虚拟仪器工具栏调取数字万用表 XMM1。5)电流表：Place IndicatorsAMMETER，选取电流表并设置为直流档。6)电压表：Place I
9、ndicatorsVOLTMETER，选取电压表并设置为直流档。3.仿真电路图 1-5 并联等效电阻仿真电路及数字万用表面板图 1- 6 所示的基尔霍夫电流定律仿真电路4.电路原理简述：（1）并联电阻电路的等效电阻：G1+G2+G3=G ，R=1/G。（2）并联电阻电路的各支路电流：I1=V1/R1，I2=V1/R2，I3=V1/R3。（3）基尔霍夫电流定律 I1+I2+I3=I5.仿真分析(1) 电阻并联仿真电路1)搭建图 1-5a 所示的并联等效电阻仿真电路。2)单击仿真开关，激活电路，用数字万用表欧姆档测量并联电路的等效电阻 R 并填入表 1-3 中。3)将测得的等效电阻值与公式计算得到
10、的等效电阻值相比较。(2) 基尔霍夫电流定律仿真电路1)搭建图 1- 6 所示的基尔霍夫电流定律仿真电路。2)单击仿真开关，激活电路，记录电流表显示数据 I12、I30、I40、I 50。填入表 1-3 中。3)利用测量的数据，验证基尔霍夫电流定律 I30+I40+I50=I12。表 1-3项 目 R1/ k R2/ k R3/ k R / I30/mA I40/mA I50/mA I12/mA V1/v测量值 1 2 4 571.4 12 6 3 21 12计算值 1 2 4 571.4 12 6 3 21 126.思考题1)并联电阻的测量值与计算值比较情况如何?电工电子技术实验（教案）第
11、5 页 共 9 页2)比较电压测量值 U30、U40 和 U50，情况如何?由此可得到什么结论？3)电流 I12 与电流 I30、I40、I50 之和有什么关系?应用这个结果能证实基尔霍夫电流定律的正确性吗?实训 4 直流电路的电功率实验1. 实验目的1) 研究功率与电压电流之间的关系。2) 根据电流和电压计算灯泡的损耗功率。3)研究负载电阻的大小与获得最大输出功率的关系。2. 元器件选取1)电源：Place SourcePOWER_SOURCESDC_POWER, 选取直流电源并设置电压为 12V。2)接地：Place SourcePOWER_SOURCESGROUND，选取电路中的接地。3
12、)电阻：Place BasicRESISTOR,选取阻值为 1 和 1k 的电阻。4)功率表：从虚拟仪器工具栏调取功率表 XWM1 和功率表 XWM2。5)电流表：Place IndicatorsAMMETER，选取电流表并设置为直流档。6)电压表：Place IndicatorsVOLTMETER，选取电压表并设置为直流档。7)灯泡：Place IndicatorsLAMP，选取 12V、25W 的灯泡。3.仿真电路图 1-7 测量灯泡损耗功率的仿真电路及功率表面板图图 1 - 8 负载电阻获得最大传输功率仿真电路及功率表面板图4.电路原理简述5.仿真分析(1)测量灯泡的损耗功率仿真电路1)
13、搭建图 1-7a 所示的测量灯泡损耗功率的仿真电路。2)单击仿真开关，激活电路，测量并记录灯泡两端的电压 U 和流过的电流 I。3)将光标移动到功率表图标上双击鼠标左键，打开功率表面板，读取并记录功率表的读数。4)根据步骤 2)测量的电压 U 和电流 I，计算灯泡的损耗功率 P0，并与步骤 3)读取的功率表读数进行电工电子技术实验（教案）第 6 页 共 9 页比较。(2)负载电阻获得最大传输功率仿真电路1)搭建图 1- 8 所示的负载电阻获得最大传输功率仿真电路。2)单击仿真开关，激活电路，观察记录功率表 XWM1 和功率表 XWM2 显示的读数。在表 1-4 中记录不同负载电阻 R2 对应的
14、功率 P1 和 P0，计算效率 。表 1-4 不同负载实验记录R2/ P1/w P0/w / % R2/ P1/w P0/w /%100 1500400 3000800 500010003)以负载电阻 R2 为横坐标、负载功率 PO 为纵坐标画出负载功率曲线图，并在曲线上标出最大功率点和相应的 R2 值。4)以负载电阻 R2 为横坐标、效率 为纵坐标画出效率变化曲线图，并在曲线上标出最高效率点和相应的 R2 值。6.思考题1)灯泡损耗功率的计算值等于灯泡功率的额定值吗?2)当负载电阻 R2 增大时，负载电压 U 和负载电流 I 发生什么变化?3)为了获得从电源到负载的最大传输功率，需要多大的负
15、载电阻 R2?负载电阻 R2 与电源内阻 R1 之间有什么关系?4)需要多大的负载电阻 R2 才能得到最高功率传输效率 ?与获得最大输出功率的电阻值相同吗 ?实训 5 支路电流分析法仿真实验(基尔霍夫定律实验)1. 实验目的1) 验证基尔霍夫的 2 个定律2) 学会用支路电流分析法求解支路电流。3) 掌握支路电流仿真实验方法，并比较测量值与计算值。2. 元器件选取1)电源：Place SourcePOWER_SOURCESDC_POWER, 选取电压源并根据电路设置电压。2)接地：Place SourcePOWER_SOURCESGROUND，选取电路中的接地。3)电阻：Place Basic
16、RESISTOR,选取电阻并根据电路设置电阻值。4)电流表：Place IndicatorsAMMETER，选取电流表并设置为直流档。3.仿真电路电工电子技术实验（教案）第 7 页 共 9 页Us112 V Us26 V R1510 R21000 R3510 R4510 R5330 A1DC 1e-0097.443m A+ -A3DC 1e-0098.642mA+-A2DC 1e-0091.197m A+-AFE DBC图 1-10 支路电流分析法仿真电路4.电路计算5.仿真分析1)搭建图 1-10 所示的仿真电路。2)单击仿真开关，激活电路，将电流表显示数值记录在表 1-5 中，并比较计算值
17、与测量值，验证支路电流分析法。表 1- 5 支路电流分析法仿真数据项 目 I1/mA I2/mA I3/mA测量值 7.443 1.197 8.642计算值 7.443 1.197 8.6426.思考题1) 比较支路电流值 I1、I 2 和 I3 的测量值与计算值，情况如何?实训 6 叠加定理仿真实验1. 实验目的1) 学会用叠加定理求解电路中某电阻两端的电压。2) 掌握叠加定理仿真实验方法，并比较测量值与计算值。2. 元器件选取1)电源：Place SourcePOWER_SOURCESDC_POWER, 选取电源并根据电路设置电压。2)接地：Place SourcePOWER_SOURCE
18、SGROUND，选取电路中的接地。3)电阻：Place BasicRESISTOR,选取电阻并根据电路设置电阻值。4)电压表：Place IndicatorsVOLTMETER，选取电压表并设置为直流档。3.仿真电路图 1-11 叠加定理仿真电路电工电子技术实验（教案）第 8 页 共 9 页4. 电路计算（略）5. 仿真分析1)搭建图 1-11 所示的叠加定理仿真电路。2)单击仿真开关，激活电路，将电压表显示数值记录在表 1-6 中，并比较计算值与测量值，验证叠加定理。表 1-6 叠加定理仿真数据V1=5V,V2=0V V1=0V,V2=10V V1=5V,V2=10V项 目UR2/v IR2
19、/A UR2/v IR2/A UR2/v IR2/A测量值 2 2 2 2 4 4计算值 2 2 2 2 4 46.思考题1)比较电阻 R2 两端的电压降 UR2 计算值与仿真值，情况如何 ?2)说明叠加定理的应用。实训 7 戴维南定理仿真实验（选做）1. 实验目的1)学会用戴维南定理求解电路。2)掌握戴维南定理仿真实验方法，并比较测量值与计算值。2. 元器件选取1)电压源 V1：Place SourcePOWER_SOURCESDC_POWER,选取电压源并根据电路设置电压。2)电流源 I1：Place Source SIGNAL_CURRUNTDC_CURRUN,选取电流源并根据电路设置电
20、流值。3)接地：Place SourcePOWER_SOURCESGROUND，选取电路中的接地。4)电阻：Place BasicRESISTOR,选取电阻并根据电路设置电阻值。5)数字万用表：从虚拟仪器工具栏调取数字万用表 XMM1。3. 仿真电路图 1-12 戴维南定理仿真电路电工电子技术实验（教案）第 9 页 共 9 页4. 戴维南定理与电路计算5. 仿真分析1)搭建图 1-12b 所示的测量电流的仿真电路，单击仿真开关，激活电路，测量流过 R 上的电流，并将测量数据填入表 1-7。2)搭建图 1-12c 所示的测量开路电压的仿真电路， R 两端开路。3)搭建图 1-12d 所示的测量短路电流仿真电路，单击仿真开关，激活电路，测量短路电流 ISC，填入表 1- 7。表 1- 7 戴维南定理仿真数据I/A Uoc/v Isc/A Ro/测量值计算值6.思考题1)根据 UOC 和 ISC 的测量值，计算戴维南电路等效电阻。2)画出图 1-12 所示电路的戴维南等效电路。
