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/Pefernces…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
Showcomponentreferenee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
Font:
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Sch*m 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。 I2 + US2 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 l1(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 Us1Us 2共同作用 0.028 32 0.0 28 0.033 96 0.034 0.062 31 0.0 62 2.82 15 2.8 22 6.82 15 6.8 22 Us1=6 V Us2=0 0.042 0.0 8.669 0.0 4.26 4.2 1.73 1.7 66 43 ma 34 63 66 37 34 Us2=10V Us1=0 0.0 14 0.043 0.0 28 1.44 48 1.4 45 8.55 52 8.5 55 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=100Q,R2=200Q,R3=510Q。 (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(Q) (2)测量有源二端网络的外特性U=f(l): 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(Q) 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。 RL 表4 Rl(Q) 0 70 200 300 450 1300 u(v) l(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3KQ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t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 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 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电路。 设置函数信号发生器XFG1为方波输出,使其输出幅度 f=500Hz用示波器观察Uc(t)的波形,测量其电路的时间常数 R1K6C1 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 87页例题3.8中图3.32 RC电路的零输入 0.368倍时 T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 电路。 设置函数信号发生器 XFG1为方波输出,使其输出幅度 7所示建立实验 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 XSC1 2kohm C1 Cl XFG1 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R仁12KQ,观察波形的变化,同时描绘波形,测量T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=0.1卩F,R=700Q.用示波器观察微分电路的输入、输出波形。 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R仁12KQ,观察波形的变化, 同时描绘波形,测 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=0.1卩F,R=700Q.用示波器观察微 分电路的输入、输出波形 ■+ 0-1U? XFG1 R1 TOOoitni R1 TOOoitni XSC1 TL 示波器 图8RC微分电路 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=0.1yF,R=10KQ.用示波器观察积分电路的输入、输出波形。 JL 示波器 四、实验报告要求 图9RC积分电路 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T的值与计算值相比较,说明影响T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? 示波器-X5C1B 时间 53.992ns 51.996ms -1.9%ms *258.^67mV 亠269W12耐f -1L145mV 潼道申 反向 保存 时间命 b 通道為 通道B 触发 比例 |1ms/Div: 比例1V/Div 」比例5忡 边沿丰也兰]E■外部 0J YfM0 1vfeSo 电平0V V/r加载B/AA/S AC0DC] •AcjEfocin: 类型正弦标淮自动无 Ext,Trigger 示波器-X5C1B 示波器-X5C1B t/s0 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=280Qr=100QL=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 cos© 220 90.412 185.432 0.323 39.646 4、并联电容,将电容值由C=1卩F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 cos© 1iiF 220 0.268 0.323 0.069 39.611 2卩F 220 0.222 0.323 0.138 39.605 3iF 220 r0.190: 0.323 0.207 39.6241 4iF 220 0.180 0.323 0.276 39.630 5iF 220 : 0.196: 0.323 0.346 39.600: 6iF 220 0.232 0.323 0.415 39.608 7iF 220 0.281 0.323 0.484 39.637 8iF 220 P0.337: 0.323 0.553 39.598 9iF 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cos©=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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