1、电路分析基础实验实验指导书剖析电路分析基础实验指导书刘海刚电子电工实验中心2014.6第1章 概论1.1 基础实验要求及实验方法指导. 21.2 常用元器件简介及识别方法. 41.3 常用仪器设备的使用说明. 91.3.1 MS8050数字多用表 91.3.2 直流稳压电源. 121.3.3 SP1643B 数字函数发生器. 131.3.4 双踪示波器. 14第2章 实验内容2.1 实验二 基尔霍夫定律 242.2 实验三 电源的等效变换 272.3 实验四 戴维南定理和叠加定理 312.4 实验五 RC一阶电路的零输入响应和零状态响应. 362.5 实验七 RLC串联谐振电路. 402.6
2、实验考试. 46第一章 概论1.1 基础实验要求及实验方法指导1.1.1 实验课的作用和目的 实验课是高等教育的一个重要教学环节，是理论联系实际的重要手段。对基础实验来说，主要是通过学生自己的实践，验证和巩固所学的理论知识，训练和掌握基本实验技能，培养学生分析问题和解决问题的实际工作能力。因此，要求通过实验课的学习，达到以下的目的：1、训练学生的基本实验技能。学习基本的电量和非电量的测试技术，学习各种电子仪器、电工仪表等的使用方法。2、巩固加深并扩大所学的理论知识，培养运用基本理论分析、解决实际问题的能力。3、培养学生严肃认真、实事求是、细致踏实的科学作风和良好的实验习惯。1.1.2 实验课的
3、要求1、实验课的准备工作为了使基础实验能顺利进行和达到预期的效果，课前务必作好充分的预习工作，预习要求是：A、认真阅读实验指导书，明确实验目的与要求，并结合实验原理复习有关理论。了解完成实验的方法和步骤，按要求设计好实验线路和实验数据记录表格，认真解答实验指导书中提出的思考题。B、理解并记住实验指导书中提出的注意事项，初步了解实验中所用仪器设备的作用和使用方法。学生在进行实验项目时应把数据测量结果填写在数据记录表中并交给有关老师签字并妥善保管好作为实验报告的凭据，没有数据表记录的实验报告视作无效。学生必须在完成实验项目后按该实验课的有关要求编写实验报告，实验报告采用电子电工实验中心规定的实验报
4、告纸。实验报告内容有如下几项： 实验课标题一、实验目的和要求。二、实验仪器设备。 三、实验内容：实验步骤；实验电路；测量数据表格；特性图形绘制等；5.误差分析与结论。四、实验中遇到的问题及解决方法。五、回答思考题。1.1.3 实验过程中的工作(1)凡约定老师授课时间的班级，学生应按规定时间准时进入实验室，上课期间要认真听取老师的讲解,并做好笔记。(2)进入实验室首先要在签到处签到，然后按签到台号进入座位后，仔细检查电源和仪器设备是否与实验指导书的要求相符并完好无损，方便操作，便于观察和读数，保证安全的原则。(3)接线时，在断开电源开关的情况下，一般按先串联后并联的原则，先接好无源部分，再接有源
5、部分，接好线应反复检查，确认无误后接通电源。(4)实验操作过程中，要胆大心细，用理论指导实验，独立操作。测试数据应在电路正常工作后进行，应特别注意仪表量程的选择，遇有疑难或设备故障时，应请教老师，要注意培养自己独立分析问题和解决问题的能力。(5)实验过程中要注意观察现象，仔细读取数据，随时分析结果的合理性。如发现异常现象或故障，应立即切断电源，查找原因。对违反操作规程而损坏仪器设备的，按学校有关规定处理。(6)学生应携带尺子、计算器、铅珠笔、数据记录表、实验报告纸参加该次实验。每一个实验项目完成后，应切断电源，分析实验数据是否合理，发现数据异常应重新测量。全部实验项目完成后，关好电源，整理数据
6、，拆除线路，把仪器设备、凳子等摆放整齐，并做好桌面和环境卫生工作，方可离开实验室。1.1.4 几个问题的说明一、安全操作注意用电安全，严格遵守实验的各项操作规程，以确保实验过程中人身和设备的安全。1、接线、改线和拆线均应在断开电源状态下进行。2、发现异常情况（如响声、过热、焦臭等）时，应立即切断电源，不可惊慌失措，防止事故扩大。3、注意仪器设备的规格、量程和使用方法，不了解仪器设备的性能和使用方法不得随意使用该设备，不要随意摆弄与本次实验无关的设备。二、线路的联接1、了解所使用仪表类型、量程，注意到测量仪表对测量电路工作状态的影响。2、合理布置仪器设备及实验装置，应遵循的原则是：利于走线，方便
7、操作和测试，防止相互影响。3、正确接线 、根据电路的结构特点，选择合理的接线步骤。一般是“先串后并”， “先分后合”和“先主后辅”。接线时应先接负载线，后接电源线，拆线时应先拆电源线，后拆负载线。、养成良好的接线习惯，走线合理，防止连接线短路，接线不宜过于集中在一点，接线应松紧适度。4、仔细检查电路，参数应调到实验所需值，仪表指零要调好。三、操作，观察，读数和记录操作前要心中有数，目的明确。操作时应做到：手合电源，眼观全局，先看现象，待电路正常工作后，再测量数据。测取数据时，应选准仪表档位、量程及刻度尺，读数时姿势要正确，做到“眼、针、影”成一线。要合理取舍有效数字（最后一位为估计数字），数据
8、记录表格化，实验后不能随意涂改。四、误差处理在电路测量实验中怎样测出误差的大小？1、实验前要教学理论值的计算，然后将理论值与测量值进行比较。2、看误差位是在个位还是在十分位、百分位，然后确定误差大小。3、分析误差来源，确定解决方案。五、图表、特性的绘制实验报告的特性图均应按适当的比例画在坐标面上，坐标轴应注明物理量的符号和单位，标明比例尺和波形、曲线的名称。六、故障现象的检查及排除实验中常会遇到因断线、接错线等原因造成的故障，致使电路不能正常工作，严重时还会损坏设备，甚至危及人身安全。为避免接错线造成事故，线路接好后一定要反复检查，确认无误后方可通电进行实验。 1.2 常用元器件简介及识别方法
9、1.2.1 电阻器电阻元件（resistor）是从实际电阻器抽象出来的模型。在中学物理中，我们已学过由欧姆定律（Ohm,s law）来定义的电阻元件。U(t)=Ri(t)式中U为电阻元件两端的电压，单位为伏（V）；i为流过电阻元件的电流，单位为安（A）；R为电阻，单位为欧（）。R为常数，故U与i成正比。所以，由欧姆定律定义的电阻元件，称为线性（linear）电阻元件。U 、i可以是时间t的函数，也可以是常量（直流）。电阻器是电子线路中用得最多的基本元件，主要用于控制和调节电路中的电流和电压，有时也可作为耗能负载使用，用符号R表示，单位是欧姆。 表1 电阻器的阻值及标称符号电阻值标称符号电阻值标
10、称符号电阻值标称符号0.1100K100K10000M10G0.3333330K330K33000M33G111M1M1105M100G3.3333.3M3M33.3105M330G100100100M100M1106M1T330330330M330M3.3106M3.3T1K1K1000M1000M10106M10T1、 电阻器的识别：（1）直标法：直标法是用阿拉伯字符号在电阻表面上直接标出电阻值、工作电压、误差等。其误差用、级表示。（2）色环表示法：在电阻的表面上用不同颜色的色环来表示电阻器的标称阻值和误差，如图1（a）所示的是一个四环电阻、图1(b)所示的是一个五环电阻。色环电阻的读法：
11、首先应找出误差环靠自己的右边，然后从左向右读，如果是四环电(a) 四环电阻 (b) 五环电阻图1 色环电阻阻，即第一环和第二环为有效环、第三环为倍数环(10的n次方)、第四环为误差环，读出阻值的单位为。如果是一个五环电阻，即第一、二、三环为有效环、第四环为倍数环、第五环为误差环。例如：有一个四环电阻器，读出它的色环为红、棕、黄、金，则这个电阻的阻值为：21104=210000=210K，其误差为5% 。应该表示为：210K5%。表2 色环电阻值表示法颜色有效值环10倍乗数环误差范围环%工作电压环（V）黑01-4棕110116.3红2102210橙3103-16黄4104-25绿5105-35蓝
12、6106-40紫7107-50灰8108-63白9109-金-10-15-银-10-210-无色-20- （3）数字表示法：随着电路元件的集成度越来越高，许多电路板上使用贴片电阻，这种电阻两端没有引脚线，是经过贴片机将贴片电阻粘贴在线路板上，并经红外线炉加热焊在电路板上。由于电阻体积微小，用色环很难区别，所以采用数字符号的方式来分别表示如表3所示：数字电阻的读法是：从左向右读，第一、第二位为有效值、第三位为倍数值；若有效值后面加上“R”、 “R”表示小数点；若数字后面还有字母、即这字母表示电阻的误差、各种字母表示的误差值不同。表3 数字表示与直接表示对照表数字表示电阻值10的n次方实际电阻值1
13、0 0101001010 11010110020 3101032000020K30 430104300000=300K47 5471054700000=4700KR50.510R5D10.55%例如：有一标称为102的电阻，这个电阻的阻值应为10102=1000；又如：有一标称为10R5D的电阻，这个电阻的阻值应为10.5误差为5%、即10.55%。2、 电阻器的种类：电阻器有两大类。一类是固定电阻器如图3a所示：固定电阻器的阻值是固定不变的；另一种是可变电阻器如图3b所示：可变电阻器是在一个固定电阻器上加一个滑动臂而构成，当移动滑动臂时，可在电阻器某一端与滑动臂之间得到不同的阻值。因电阻器制
14、造的材料不同，其名称也不同。如：炭膜电阻器、金属膜电阻器、线绕电阻器、陶瓷电阻器等，电阻器符号如图3所示。a 固定电阻 b 可变电阻图33、 电阻器的功率计算：在电路中通过电流时，电阻器会阻碍电流的通过。在电阻两端产生相应的压降，电阻器的阻值、压降和流经的电流有如下关系：R=U/I或U=IR，其功率为：P=IU=I2R。由此可见电阻器的功率是由电压的高低和流过电流大小决定的。一般电阻器的功率分别有1/8、1/4、1/2、1、2、5、10W等规格。4、 电阻器阻值的计算如图4所示： 串联 R=R1+R2 并联 1/R=1/R1+1/R2 图41.2.2 电容器：电路理论中的电容元件（capaci
15、tor）是（实际）电容器的理想化模型。把两块金属极板用介质隔开就可构成一个简单的电容器。由于理想介质是不导电的，在外电源作用下，两块极板上能分别存贮等量的异性电荷。外电源撒走后，这些电荷依靠电场力的作用，互相吸引，而又为介质所绝缘不能中和，因而极板上的电荷能长久地存贮下去。因此，电容器是一种能存贮电荷的器件。在国际单位制中，C的单位为法拉（中文代号为法，国际代号为F）。 一个电容器，除了标明它的电容量外，还需标明它的额定工作电压。一般电容器被击穿后，它的介质就从原来不导电变成导电，丧失了电容器的作用。因此，使用电容器时不应超过它的额定工作电压。1、 电容器是电路中的基本元件，主要用于交流耦合、
16、滤波、隔直、交流旁路和电容潜张等。单位用：法拉（F）、毫法（mF）、微法（F）、纳法（nF）、皮法（pF）来表示。即：1F=103mF =106uF =109nF =1012pF表4 电容器标称及符号电 容 量标记符号电 容 量标记符号电 容 量标记符号0.1pFp1100000pF100n1000F1m0.33pFp3333000pF330n3300f3m31pF1p1f1100103F100m3.3pF3p33333330103F330m100pF100p100F1001F1F330pF330p330F3303.3F3F32、 电容器基本分为三类：（1）电解电容器：这种电容器具有正负极性之
17、分、如图6(a)所示、两个电极之间用电解质分离。电解电容器一般容量比较大，使用电解电容器时一定要注意电容量、耐压值和正负极性。一旦接反，电容器将爆裂，在电路中一般将电解电容器的正极接在高电位，负极接在低电位，其正负极性一般用颜色或正负号表示。（2）固定通用电容器：这种电容器没有正负极性之分、如图6(b)所示。所用介质不同，如纸介质、涤纶介质、陶瓷介质、钽介质等。（3）可变电容器：两极片分成动片和定片、中间用薄膜片或用空气做为隔离介质如图6(c)所示，移动动片就可以改变电容量。3、 电容器的类型及符号如图6所示： （a）电解电容 (b) 固定通用电容 （c）电容符号 图6 电容器的类型及符号电容
18、容量表示方法：1、直标法：直标法是用阿拉伯数字和单位直接在电容器表面标出电容器的容量、电压等参数，容量单位有F、mF、nF、pF。2、色标法：色标法是用不同颜色的色点或色环来表示电容器的标称容量。色点表示时应从缺口处顺时针方向读起；色环表示应从引脚方向读起，各种颜色所代表的意义与色环电阻相同，读出的单位为pF，。3、数字表示法：用三个阿拉伯数字加上相应的字母标出电容器的标称容量，单位为 pf，读法如电阻器数字表示法相同如表5所示。表5 数字表示与直接表示对照表数字表示电容量10的n次方实际电容量10 210102pf0.001f10 310103pf0.01f10 4 J 100 JE1010
19、4pf0.1f100V10 510105pf1f1H 204 K20104pf0.2fK级2A 563 J56103pf0.056f2A（安）J级4、电容量的计算如图7所示：并联 C=C1+C2 +C3 串联 1/C=1/C1+1/C2+1/C3图71.2.3 电感元件：(一)电路理论中的电感元件（inductor）是（实验）电感的理想化模型。导线中有电流时，其周围即建立磁场。通常我们把导线绕成线圈如图8所示，以增强图8 线圈内部的磁场，称为电感器或电感线圈。磁场也能存贮能量，因此电感线圈是一种能够存贮磁场能量的器件。 图9一个实际的电感线圈，除了标明它的电感量外，还应标明它的额定工作电流。电
20、流过大，会使线圈过热或使线圈受到过大电磁力的作用而发生机械形变，甚至烧坏线圈。 (二)电感量的表示方法：A、直标法：直标法是用阿拉伯数字和单位符号直接在电感器表面标出电感器的电感量、电压等参数，电感量的单位有H、mH、H。B、色标法：色标法是用不同颜色的色点或色环来表示电感器的感量，色点表示应从缺口处顺时针方向读起；色环表示应从引脚方向读起，各种颜色所代表的意义与色环电阻相同，读出电感量的单位为H。C、数字符号表示法：用三个阿拉伯数字加上相应的字母标出电感器的标称感量和允许的误差，单位为 H。读法如电阻器数字表示法相同。前两位是数值，第三位是倍乘数，如100是10H 220是22H，同理。小于
21、10H用NRN 表示，如2R2就是2.2H 1.3 常用仪器设备的使用说明1.3.1 MS8050数字多用表一、前面板说明1、VHz端除电流测量外，所有其它测量功能的输入端，使用红色表等连接。2、COM端所有测量负输入端，使用黑表笔连接。3、A/mA 测量电流A、mA时的正输入端，使用红表笔连接。4、A端 测量0.5A-10A电流时的正输入端，使用红表笔连接。5、档位切换按钮组 用于选择测量功能，例如选择电压、电流、电阻、电容等。6、存储操作按钮组 用于数据存储、回放、删除等功能。7、POWER开关 用于打开或关闭仪表工作电源。8、SELECT键 刚进入某一测量功能时，仪表进入它的第一次测量模
22、式，按SELECT键可以选择第二或第三测量模式。9、RANGE键 用于各种测量时，手动选择量程。在自动量程状态(显示AUTO)下，按RANGE一次，则进入手动量程状态(显示MANUAL)，此后，按RANGE键则改变量程，VFD显示屏左上角的小数字指示现在的量程。当按RANGE键2秒才放开，则仪表返回自动量程状态。10、REL键按动REL进入相对测量状态。11、HOLD键用于保持测量数据不变，再按一次恢复测量。12、MAX/MIN键 按动MAX/MIN键进入最大值、最小值记录状态，同时显示最大值。再按此键测可显示最小值、最大值-最小值、平均值。当按下此键2秒后才放开，则退出最大值、最小值记录状态
23、。频率、二极管和电容测量时按此键无效。13、Hz键 在测量电压或者电流时，按Hz键，仪表将进入线性频率测量状态。14、主显示区 用于第一功能测量结果显示。15、量程显示器 手动量程时用于指示量程。16、第二显示区 用于第二功能测量结果显示。二、使用时的注意事项1、使用仪表前应仔细阅读本手册的操作方法和安全提示，若未按说明书指定的方式使用，可能对仪表造成损坏。2、请勿使用失常仪表。3、不要企图测量超过1000Vac和1000Vdc的电压，超过电压测量的极限可能损坏仪表和操作者的安全。三、操作方法(一)、电阻/通断测试 电阻测量范围0.01-50M，测量方法如下： 1、打开电源开关，按下按钮。 2
24、、将红黑色测试线分别插入VHz输入端和COM输入端。3、按SELECT键选择电阻()或通断测量模式。 4、对于电阻测量，将红、黑色探头接到电阻两端。从显示屏上读取电阻值。若显示OL，说明电阻大于50M。 5、在电阻测量模式时，按RANGE键可以选择量程。 注：在电路板上测量电阻和通断时，应先关闭电路板的电源后再测。由于可能存在其它电路的并联，测试显示的电阻值不一定是电阻器的真正值。(二)、交流伏特/dBm测量测量电压范围AC-1000V(不要试图测量超过1000V的电压)。测量方法如下：1、打开电源开关，按下ACV按钮。 2、将红色、黑色测试线分别插入VHz和COM输入端。3、用红色和黑色的探
25、头将仪表并接到被测电压的两端。 4、从显示屏上读出仪表的数据。若仪表显示LO，表示被测电压超过仪表的量程，应立即将红探头和黑探头从被测电路上取开。 注：探头悬空时，测试线感应电压可能使显示屏有不稳定读数，但不影响测量时精度。(三)、直流伏特/直流伏特+交流伏特测量 测量电压范围AC或DC0.5V-1000V(不要试图测量超过1000V的电压)。测量方法如下：1、打开电源开关，按下DCV按钮。 2、将红色、黑色测试线分别插入VHz和COM输入端。3、用SELECT键选择DCV或DCV+ACV测量模式。 4、测量DCV时，将红色深头接在被测电压的正极、黑色探头接在被测电压的负极。 5、从显示屏上读
26、取测量值。若仪表显示LO，表示被测电压超过仪表的量程，应立即将红探头和黑探头从被测电路上取开。6、测量DCV时，按RANGE键可以手动选择量程，量程指示器显示量程值。注：探头悬空时，测试线感应的电压可径使显示屏有不稳定的读数，但不影响测量时的精度。(四)、直流安培/交流安培/直流安培+交流安培测量 测量电压范围DC0.1mA-10A，AC0.5A-10A(要事先值计被测电流，不要测量超过11A的保险丝电流值)。测量方法如下：1、打开电源开关，按下A按钮。 2、将红色测试线插入A输入端、黑色测试线分别插入COM输入端。3、按SELECT键选择直流A，交流A，直流A+交流A测量模式。4、关闭被测电
27、路的电源，以串联方式将红色探头和黑色探头接到被测电路中，再打开被测电路电源。 5、由显示屏上读取测量值。测量直流时，若仪表显示为正，表示电流由红测试线流入仪表。若仪表显示为负，表示电流由黑测试线流入仪表。若显示OL，说明电流超过仪表的量程。 6、测量直流A或交流A时，按RANGE键可以手动选择量程，直流mA+交流mA测量模式下保持自动量程，按RANGE键无效。注：直流A+交流A测量模式下，由于要进行两种测量的切换以及均方根计算、所以测量数据刷新较慢。 (五)、二极管测量 二极管正向压降测量范围0-2.5V，操作方法如下：1、 打开电源开关，按下按钮。2、将红色测试线插入VHz端、黑色测试线插入
28、COM端。3、将红色探头接二极管正极、黑色探头接二极管负极，显示屏将显示二极管的正向电压降。4、 将黑色探头接二极管正极、红色探头接二极管负极，若显示屏显示OL，表示二极管反向电阻正常，若不显示OL，表示二极管反向漏电。 注：若在电路板上测试二极管，应先关闭电路板的电源后再测。由于可能存在其它电路的并联，测试显示值不一定是3、4所列的结果。1.3.2 直流稳压电源WYK系列数字显示直流稳压电源面板图WYK系列稳压电源为数字显示直流稳压电源。一、WYK直流稳压电源线路形式为线性串联调整式，具有稳定性高，纹波电压低的优点。1、 采用基准电压悬浮迭加式技术，输出电压可以从零伏起调到额定值，输出电流可以从零安培预置到额定值。2、 采用继电器组改变整流桥两端的交流电压，减小调整管的管压降，提高整机率。继电器组的工作壮态是随输出电压变化而改变整流桥电压，所有的继电器释放时桥两端
