实验数据记录.docx
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实验数据记录
实验一叠加定理
一、实验目的
1、熟悉仿真软件Multisim2001的基本用法;
2、通过实验加深理解和验证电路叠加定理;;
3、学会直流电压和直流电流的测量方法;
4、学会分析计算误差的方法。
二、实验仪器与器件
1、计算机
2、仿真软件Multisim2001
三、实验内容及步骤
1、熟悉和设置仿真软件Multisim2001
(1)启动Multisim2001仿真系统
(2)选择Options/Perfernces…菜单,设置软件运行环境
Multisim2001运行环境的设置主要包括以下几方面:
①Circuit:
电路设置页面,包括Show显示控制、Color颜色设置、Workspace图纸设置、Wiring连线设置、ComponentBin元件库设置、Font字形字体字号设置、Miscellaneous其他设置等选项
图2电路显示及颜色设置
A、按照图2所示进行电路显示及颜色设置,其中:
Showcomponentlable显示元件标记
Showcomponentreference显示元件参考记号
Shownodenames显示节点名称
Showcomponentvalues显示元件数值
Showcomponentattribute显示元件属性
Adjustcomponentidentifiers调整元件标示符
B、单击ComponentBin元件库设置选项卡,设置元件符号标准。
Multisim2001中有两套元件标准符号,一套是美国标准符号ANSI,另一套是欧洲标准符号DIN,勾选DIN标准,这种标准与我国标准接近。
在该选项卡中元件工具条功能设置componenttoolbarfunctionality和元件放置模式设置Placecomponentmode采用系统默认。
C、按照图3所示设置字形字体字号
图3电路显示字形字体字号的设置
其他选项卡均按照系统默认。
(3)放置电路元件及测量仪器
在电路窗口里根据图4所示创建电路。
2、根据图4中给定参数计算理论值,填入表1中。
3、打开仪器仿真开关进行仿真。
4、测量下列3种情况下的各电流和电压值(注意数字万用表的表笔极性于实验电路中电流、电压参考方向的对应)。
将测量数据记录于表1中。
(1)电源Us1、Us2共同作用
(2)电源Us1单独作用时,即Us1=6V,Us2=0
(3)电源Us2单独作用时,即Us2=10V,Us1=0
表1
I1(mA)
I2(mA)
I3(mA)
U1(V)
U2(V)
计算
实测
计算
实测
计算
实测
计算
实测
计算
实测
Us1Us2共同作用
0.02832
0.028
0.03396
0.034
0.06231
0.062
2.8215
2.822
6.8215
6.822
Us1=6V
Us2=0
0.04266
0.043
8.669ma
0.034
4.2663
4.266
1.7337
1.734
Us2=10V
Us1=0
0.014
0.043
0.028
1.4448
1.445
8.5552
8.555
误差Er
四、实验报告要求
1、根据表1中电源、电压的测量值,验证叠加定理
2、将理论计算值与实际所测值相比较,分析误差产生的原因。
五、思考题
1、用电流实测值及电阻标称值计算R1、R2、R3上消耗的功率,以实例说明功率能否叠加?
2、用实验方法验证叠加定理时,如果电源内阻不允许忽略,实验将如何进行?
实验二戴维南定理
一、实验目的
1、熟悉仿真软件Multisim2001的基本用法
2、通过验证戴维南定理,加深对等效概念的理解
3、学会测量有源二端网络的开路电压和等效内阻的方法
二、实验仪器与器件
1、计算机
2、仿真软件Multisim2001
三、实验内容及步骤
1、熟悉Multisim2001软件的运行环境,验证例题2.23
启动Multisim2001仿真系统,放置电路元件及测量仪器,在电路窗口里分别按照教材56页例题2.23中图2.38(b)(c)(d)(e)所示创建电路,打开仪器仿真开关进行仿真,观察仪表显示结果,验证戴维南定理的正确性。
2、按照图5的实验电路图在Multisim2001仿真软件的电路窗口里创建实验电路验证戴维南定理正确性。
其中,Us=12V,R1=100Ω,R2=200Ω,R3=510Ω。
(1)打开开关S1测量开路电压Uo,闭合开关S1和S2短路电流Is,将测量结果及等效内阻Ro计算值填入表2中。
表2
Uo(V)
Is(mA)
Ro=Uo/Is(Ω)
图5戴维南定理实验电路图
(2)测量有源二端网络的外特性U=f(I):
闭合开关S1,打开开关S2,负载电阻RL按表3中所列电阻值分别取值,将不同电阻时RL两端的电压U和RL支路的电流I,填入表3中。
表3
RL(Ω)
0
70
200
300
450
1300
U(V)
I(mA)
(3)测量等效电压源的外特性U’=f(I):
用测得的等效参数Uo、Ro组成戴维南等效电源,如图6所示,负载电阻RL按表4中所列电阻值分别取值,测量不同电阻时RL两端的电压U和RL支路的电流I,填入表4中。
与表3中外特性相比较,以验证戴维南定理的正确性。
图6戴维南等效电路图
表4
RL(Ω)
0
70
200
300
450
1300
U(V)
I(mA)
四、实验报告要求
根据测量数据,在同一坐标系中绘制等效前、后的外特性曲线,并作比较,说明比较的结果。
五、思考题
1、在求有源二端网络等效内阻Ro时,如何理解“原网络中所有独立电源为零值”?
实验中怎样将独立电源置零?
2、若将稳压电源两端并入一个3KΩ的电阻,对本实验的测量结果有无影响?
为什么?
实验三一阶RC电路的时域响应
一、实验目的
1、学习用仿真软件Multisim2001观察和分析电路的时域响应
2、研究RC电路在方波激励情况下充放电的基本规律和特点
3、研究时间常数τ的意义及微分、积分电路的特点。
二、实验仪器与器件
1、计算机
2、仿真软件Multisim2001
三、实验内容及步骤
1、观察一阶RC电路的零输入响应,验证例题3.8
启动Multisim2001仿真系统,在电路窗口里按照教材87页例题3.8中图3.32所示建立实验电路。
启动分析开关,通过示波器窗口观察一阶RC电路的零输入响应曲线,移动标尺,测试电容电压由开关动作开始衰减到初始值的0.368倍时所经历的时间,该时间即为电路的时间常数,将测试的时间常数τ与理论计算结果进行比较。
2、观察方波输入一阶RC电路的响应Uc(t)
(1)启动Multisim2001仿真系统,在电路窗口里分别按照图7所示建立实验电路。
设置函数信号发生器XFG1为方波输出,使其输出幅度Us=5V,频率f=500Hz用示波器观察Uc(t)的波形,测量其电路的时间常数τ。
图7方波输入一阶RC电路的实验电路图
(2)其他参数不变,将图7中的电阻改变为R1=12KΩ,观察波形的变化,同时描绘波形,测量τ值。
3、微分电路
RC微分电路如图8所示,按照图8所示在电路窗口里建立实验电路,输入方波幅度Us=5V,频率f=500Hz的信号,C=0.1μF,R=700Ω.用示波器观察微分电路的输入、输出波形。
7
图8RC微分电路实验电路
4、
积分电路
RC积分电路如图9所示,仿照图8在电路窗口里创建实验电路,输入方波幅度Us=5V,频率f=500Hz的信号,C=0.1μF,R=10KΩ.用示波器观察积分电路的输入、输出波形。
四、实验报告要求
1、将上述实验中各种响应的输入、输出波形截图。
2、将实验中测出时间常数τ的值与计算值相比较,说明影响τ的因素。
五、思考题
1、当电容具有初值时,RC电路在阶跃激励下是否出现无暂态的现象,为什么?
2、电路参数R、C一定时的微分电路,当脉冲频率改变时,输出波形是否变化(由微分电路的条件说明),为什么?
实验四日光灯电路及其功率因素的改善
一、实验目的
1、了解日光灯电路的工作原理与接线。
2、深刻理解交流电路中电压、电流的大小和相位的关系。
3、学习提高功率因数的方法,进一步理解提高功率因数的意义。
二、实验仪器与器件
1、计算机
2、仿真软件Multisim2001
三、实验内容及步骤
1、
日光灯正常工作后的等效电路如图10所示。
图10日光灯正常工作后的等效电路
2、运行仿真软件,按图10的实验线路接线,设置各元件参数:
交流电压源V1=220V/50Hz/0Deg,R=280Ω,r=100Ω,L=1.8H。
电容C为虚拟电容,其值可变。
3、在不并联电容的情况下,测量电源电压Us,灯管电压UR、整流器电压ULr及电路中的电流I、功率P,并记入表5中。
表5
测量数据
计算数据
Us(V)
Ulr(V)
Ur(V)
I(A)
P
R
|Z|
XL
L
cosφ
220
90.412
185.432
0.323
39.646
4、并联电容,将电容值由C=1μF开始逐渐增大,每改变一次电容值,测一次有关参数,并填入表6中。
表6
电容器
测量数据
计算数据
Us(v)
I(A)
IL(A)
IC(A)
P(W)
C
cosφ
1μF
220
0.268
0.323
0.069
39.611
2μF
220
0.222
0.323
0.138
39.605
3μF
220
0.190
0.323
0.207
39.624
4μF
220
0.180
0.323
0.276
39.630
5μF
220
0.196
0.323
0.346
39.600
6μF
220
0.232
0.323
0.415
39.608
7μF
220
0.281
0.323
0.484
39.637
8μF
220
0.337
0.323
0.553
39.598
9μF
220
0.397
0.323
0.622
39.583
四、实验报告要求
1、根据表5和表6中的测量数据,计算所列各项计算值。
2、在同一坐标系中作I=f(c)和cosφ=f(c)曲线,并分析曲线的成因。
五、思考题
1、画出电流相量图,分析在感性负载端并联适当的电容后如何提高线路的功率因数?
并说明功率因数有什么意义。
2、提高感性负载电路的功率因数,为什么不采用给负载串联电容的方法?
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