1、武汉大学计算机学院教学实验报告课程名称 电路与电子技术实验 成 绩 教师签名实验名称 复杂直流电路与电路暂态的仿真分析实验序号 2 实验日期 2012.11.25姓 名 学 号 专 业 年级-班 一年级一班1、实验目的及实验内容（本次实验所涉及并要求掌握的知识；实验内容；必要的原理分析）小题分：实验目的：1.熟悉基本定理、定律；2.掌握电压法和电流法；3.了解电阻的 Y/等效变换，电源的 Y/U 等效变换。实验内容：1.测量复杂直流电路中各元件上的电压；2.测量复杂直流电路中各元件上的电流；3.测量复杂直流电路中各电源单独作用下各元件的电压与电流；4.测量复杂直流电路的等效电阻；5.测量复杂直
2、流电路的等效电源；6.测量复杂直流电路的节点电压；7.测量复杂直流电路的支路电流；8.测量 RC 电路的电压波形；9.测量 RL 电路的电压波形。原理分析：1.基 尔 霍 夫 电 流 定 律 ： 在任一瞬时，流向某一结点的电流之和恒等于由该结点流出的电流之和；2.基 尔 霍 夫 电 压 定 律 ： 在任一瞬间，沿电路中的任一回路绕行一周，在该回路上电 动势 之和恒等于各电阻上的电压降之和；3.叠加原理：在线性电路中，有多个电源同时作用时，任一支路的电流或电压都是电路中每个独立电源单独作用时在该支路中所产生的电流或电压的代数和； 4.戴维宁定理：任何一个线性有源二端网络，总可以用一个理想电压源和
3、一个等效电阻串联来代替；5.等效电阻：几 个 连 接 起 来 的 电 阻 所 起 的 作 用 ， 可 以 用 一 个 电 阻 来 代 替 ， 这 个 电 阻就 是 那 些 电 阻 的 等 效 电 阻 ；6.RC 电 路 动 态 响 应 ： 开 关 闭 合 、 断 开 ， 电 容 会 相 应 充 电 、 放 电 ；7.RL 电 路 动 态 响 应 ： 开 关 闭 合 、 断 开 ， 电 感 会 储 藏 、 释 放 电 磁 能 。2、实验环境及实验步骤（本次实验所使用的器件、仪器设备等的情况；具体的实验步骤）小题分：实验环境：1.实验平台：Multisim；2.虚拟仪器：万用表、示波器、信号源等；
4、3.虚拟器件：电源、电阻、电容、电感、开关等。实验步骤：一、基尔霍夫电压定律1.画好电路图；2.取 E1=12V、E 2=10V、R 1=1k、R 2=2k、R 3 分别取 1、2、3、4、5k；3.按电路图连接完毕；4.更换 R3 阻值，分别测量 R1、R 2、E 1、E 2 两端电压；5.记录数据；6.分析数据，计算 UE1UR1UR2UE2 是否等于零。2、基尔霍夫电流定律1.画好电路图；2.取 E1=12V、E 2=10V、R 1=1k、R 2=2k、R 3 分别取 1、2、3、4、5k；3.按电路图连接完毕；4.更换 R3 阻值，分别测量通过 R1、R 2、R 3 的电流；5.记录数
5、据；6.分析数据，计算 IR2+IR3=IR1 是否成立。3、电源叠加原理1.画好电路图；2.取 E1=12V、E 2=10V、R 1=1k、R 2=2k、R 3 分别取 1、2、3、4、5k；3.按电路图连接完毕；4.先使 E1 单独作用，更换 R3 阻值，测量 R3 两端电压 UE1 及通过它的电流 IE1；5.再使 E2 单独作用，更换 R3 阻值，测量 R3 两端电压及 UE2 通过它的电流 IE2；6.让 E1、E 2 同时作用，更换 R3 阻值，测量 R3 两端电压 UR3 及通过它的电流 IR3；7.记录数据；8.分析数据，计算 UE1+UE2=UR3、I E1+IE2=IR3
6、是否成立。四、等效电阻1.画好电路图；2.取 E1=12V，E 2=10V，R 1=R5=0.5，R 2=1k，R 4=2k，R 3 分别取1、2、3、4、5k，R 6=2、3、4、5、6k，R 7=3、4、5、6、7k；3.按电路图连接完毕，计算等效阻值 RL 的值；4.测原电路电压与等效电阻两端电压作对比。五、等效电源1.画好电路图；2.根据要求屈指相应数值的元件，连接元件；3.计算等效电阻；4.测量等效电阻出断路电压、短路电流；5.根据所测数据计算等效电源内阻。六、RC 直流电路暂态分析1.画好电路图；2.选取所需元件连接电路图；3.测量电容 C 两端电压在开关闭合、断开瞬间的变化；4.
7、在示波器中观察该变化。七、RL 直流电路暂态分析1.画好电路图；2.选取所需元件连接电路图；3.测量电感 L 两端电压在开关闭合、断开瞬间的变化；4.在示波器中观察该变化。3、实验过程分析（详细记录实验过程中发生的故障和问题，进行故障分析，说明故障排除的过程及方法。根据具体实验，记录、整理相应的数据表格、绘制曲线、波形等）小题分：测量复杂直流电路中各元件上的电压（验证 KVL）R3（k） 1 2 3 4 5UR1(V) 5.2 3.5 2.727 2.286 2UR2(V) 3.2 1.5 0.727 0.286 0UE1(V) 12 12 12 12 12UE2(V) 10 10 10 10
8、 10根据数据，有无论 R3 取何值，都有 UE1UR1UR2UE2=0.测量复杂直流电路中各元件上的电流（KCL）R3（k） 1 2 3 4 5IR3（mA） 6.801 4.249 3.091 2.428 2IR1（mA） 5.2 3.499 2.727 2.286 2IR2（mA） 1.6 0.751 0.364 0.140 0根据数据，有无论 R3 取何值，都有 IR2+IR3=IR1。复杂直流电路中各电源 E1 单独作用下各元件的电压与电流R3（k） 1 2 3 4 5UE1(V) 4.8 6 6.545 6.858 7.059IE1（ mA） 4.8 3 2.182 1.714 1
9、.412复杂直流电路中各电源 E2 单独作用下各元件的电压与电流R3（k） 1 2 3 4 5UE2(V) 2 2.5 2.727 2.857 2.941IE2（ mA） 2 1.25 0.909 0.714 0.588复杂直流电路中各电源 E1 和 E2 一同作用下各元件的电压与电流R3（k） 1 2 3 4 5URL（V) 6.8 8.501 9.273 9.715 10IRL（mA ） 6.8 4.249 3.091 2.428 2分析数据得，不论 R3 为何值，都有 UE1+UE2=UR3、I E1+IE2=IR3。戴维宁定理的验证 R3 开路电压 UR3(V) 11.333R3 短路
10、电流 IR3(mA) 17所以，等效电源电动势为U0=11.333V等效电阻 R0=U0/IR3=666.65复杂直流电路中的等效电阻R3（k） 1 2 3 4 5R6（k） 2 3 4 5 6R7（k） 3 4 5 6 7RL（k） 2.2 3.714 5.222 6.727 8.230URL（V) 8.696 9.608 10.094 10.31 10.484IRL（ mA） 3.954 2.586 1.924 1.533 1.274URL（V) 8.696 9.608 10.094 10.31 10.484IRL（mA） 3.954 2.588 1.924 1.533 1.274复杂直流
11、电路中的等效电源R3（k） 1 2 3 4 5R6（k） 2 3 4 5 6R7（k） 3 4 5 6 7E1（V） -12 -6 0 6 12E2（V） 0 2 4 6 12RL（k） 2.2 3.714 5.222 6.727 8.230IRL（ mA） -2.791 -0.761 0.226 0.812 1.348IRL（mA） -2.791 -0.761 0.226 0.812 1.348RC 动态电路RL 动态电路4、实验结果总结（对实验结果进行分析，完成思考题目，总结实验的新的体会，并提出实验的改进意见）小题分：实验总结：1.成功验证了基尔霍夫定律、戴维宁定理、电源叠加原理；2.验证了等效电阻在电路中的作用与原电阻相同；3.成功观察了 RC 电路充放电、RL 电路储能释能。体会与改进：1.关于 RC、RL 动态电路观察可以考虑用方波信号代替直流电源，这样就可以自动模拟开关的闭合与断开；2.为了更好观察电容充放电现象，可以增大电容值。
