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1、电阻伏安特性的测量实验报告一、实验目的1 .学习测量电阻元件伏安特性的方法；2 .掌握线性电阻、非线性电阻元件伏安特性的逐点测试法；3 .掌握直流稳压电源和直流电压表、直流电流表的使用方法。二、实验原理在任何时刻，线性电阻元件两端的电压与电流的关系，符合欧姆定律。任何一个二端电阻元件的特性可用该元件上的端电压U与通过该元件的电流I之间的函数关系式l=f(U)来表示，即用I-U平面上的一条曲线来表征，这条曲线称为电阻元件的伏安特性曲线。根据伏安特性的不同，电阻元件分为两大类：线性电阻和非线性电阻。线性电阻元件的伏安特性曲线是一条通过坐标原点的直线，如图(a)所示。该直线的斜率只由电阻元件的电阻值
2、R决定，其阻值R为常数，与元件两端的电压U和通过该元件的电流I无关；非线性电阻元件的伏安特性曲线不是一条经过坐标原点的直线，其阻值R不是常数，即在不同的电压作用下，电阻值是不同的。常见的非线性电阻如白炽灯丝、普通二极管、稳压二极管等，它们的伏安特性曲线如图1-1(b)、(c)、(d)所示。在图1-1中，U0绘制伏安特性曲线通常采用逐点测试法，电阻元件在不同的端电压U作用下，测量出相应的电流I,然后逐点绘制出伏安特性曲线l=f(U),根据伏安特性曲线便可计算出电阻元件的阻值。三、实验设备与器件1台2 ,直流电压表13 .直流电流表14 .万用表15 .白炽灯泡16 .二极管17 .稳压二极管18
3、 .电阻元件2块块块只只只只四、实验内容1.测定线性电阻的伏安特性图1-2测定线性电阻的伏安特性图1-3测定非线性电阻的伏安特性按图12接线。调节直流稳压电源的输出电压U,从O伏开始缓慢地增加(不得超过10V),在表1-1中记下相应的电压表和电流表的读数。表1-1测定线性电阻的伏安特性U(V)O12345678910I(mA)O12,测定白炽灯泡的伏安特性将图12中的IkC线性电阻R换成一只的灯泡，重复1的步骤，在表1-2中记下相应的电压表和电流表的读数。表1-2测定白炽灯泡的伏安特性U(V)0.11234KmA)203.测定半导体二极管的伏安特性管的正向特性时，其正向电流不得超过35mA,二
4、极管D的正向压降可在0、D+之间取值。特别是在之间更应取几个测量点。测反向特性时，将直流稳压电源的输出端正、负连线互换，调节直流稳压输出电压U,从0伏开始缓慢地增加，其反向施压UD可达-30V,数据分别记入表13和表1-4o表1-3测定二极管的正向特性J(V)0I(mA)表1-4测定二极管的反向特性UD(V)0-5-1015-20-25-30I(mA)00000004.测定稳压二极管的伏安特性(1)正向特性实验将图13中的二极管1N4007换成稳压二极管2CW51,重复实验内容3中的正向测量。Uz+为2CW51的正向施压，数据记入表1-5o表15测定稳压管的正向特性Lk(V)0I(mA)000
5、00000(2)反向特性实验将图1-3中的稳压二极管2CW51反接，测量2CW51的反向特性。稳压电源的输出电压U从(T20V缓慢地增加，测量2CW51二端的反向施压UZ及电流I,由Uz_可看出其稳压特性。数据记入表1-6。表1-6测定稳压管的反向特性U(V)012345810121820U7(V)0I(mA)0五、实验预习1 .实验注意事项(1)测量时，可调直流稳压电源的输出电压由。缓慢逐渐增加，应时刻注意电压表和电流表，不能超过规定值。(2)直流稳压电源输出端切勿碰线短路。2 .预习思考题(1)线性电阻与非线性电阻的伏安特性有何区别？它们的电阻值与通过的电流有无关系？答：线性电阻元件的伏安
6、特性曲线是一条通过坐标原点的直线，电压与电流的关系，符合欧姆定律。线性电阻元件的阻值R为常数，与元件两端的电压U和通过该元件的电流I无关。非线性电阻元件的伏安特性曲线不是一条经过坐标原点的直线，其阻值R不是常数，即在不同的电压作用下，电阻值是不同的。(2)请举例说明哪些元件是线性电阻，哪些元件是非线性电阻，它们的伏安特性曲线是什么形状？答：电阻器是线性电阻，其伏安特性曲线的形状见图1-1(a)所示。白炽灯丝、普通二极管、稳压二极管等是非线性电阻，它们的伏安特性曲线如图1-1、(c)、(d)所示。(3)设某电阻元件的伏安特性函数式为l=f(U),如何用逐点测试法绘制出伏安特性曲线。答：在平面内绘
7、制XOy直角坐标系，以X轴为电压U,y轴为电流I,计算出电流I和电压U的数据，根据数据类型，合理地绘制伏安特性曲线。六、实睑报告1 .根据实验数据，分别在方格纸上绘制出各个电阻的伏安特性曲线(其中二极管和稳压管的正、反向特性均要求画在同一张图中，正、反向电压可取为不同的比例尺)。2 .根据线性电阻的伏安特性曲线，计算其电阻值，并与实际电阻值比较。3 .必要的误差分析。4 .实验总结及体会。第一学期电路分析(1)试题系别班级学号姓名题号三四五六七总分得分提醒：全部答案写清题号，做在答题纸上。核分人签名一、填空题(每空1分，共10分)1、图示元件吸收的功率为瓦。,U=5V+-OOI=7Al2、图示
8、电流源吸收的功率为瓦。U=-8V_CT)I=3A3、在一阶动态电路中，换路定则指的是电容元件的不能跃变，电感元件的不能跃变。4、已知某元件电压的有效值相量U=6三37。V,频率f=50Hz,则它相对应的正弦电压u(t)表示式为Vo5、R、L、C串联电路，R=0.5,L=0.4mH,C=0.25F电路中的电流i(t)=20cos(4t+45)A0贝心电阻元件消耗的平均功率是瓦。电感元件瞬时功率变化的角频率是弧度/秒。电感元件吸收的平均功率是瓦。电容元件的平均储能焦耳。6、某单口网络的电压、电流分别为：U=IOocos(10t20)V;i=2cos(1Ot40。)A则单口网络的等效阻抗等于o二、单
9、项选择题(每题3分，共30分)1、如图所示Y型电路，转换为型电路后，跨接在R之间的电阻为A)3;B)9;C)27;D)2、如图所示电路中I等于()。A) 2A；B)IA；A；A3、电路如图所示，其开路电压等于VoA)12V；B)6V；C)18V；D)66V4、图示单端口电路的等效电阻R等于()o5、电路如图所示，t0时，电感元件的电流i的表达式为()。A) i = e-oitA i = e - WtAC) L6、设有两个相同频率的正弦电流: i (t) = I cosf + %； i =I 1 m (4 )2下列四个选项哪个是正确的？A) i 滞后i /4 12C) i 滞后i 3 4 127
10、、某元件的电压、B) i滞后i 兀/4 21D) i滞后i3兀/421A)电阻10业B) 电感IOHC)电容100山FD) 电容10山FB) i=12e-otAi=2Oe-o.nAD)L电流(关联方向)分别为：u=10cos(1000t-45)V;i=1cos(1000t+45)A则该元件为何元件，元件值等于多少?8、图示电路的输入阻抗Z等于 o9、如图所示单口网络的开路电压和等效电阻分别为:A)6V2；B)2V2C) 1V2；D)8V2o则电压源10、图中电压表的读数分别为：V=40V;V=80V;V=123的电压有效值U=VOsA)90V；B)170V；C)50V；D)10V三、计算题（共
11、60分）1、（10分）利用网孔电流法，求所示电路中的网孔电流I、I和I。1232、（10分）如图所示电路，列写关于U和U的节点电压方程。n123、（6分）如图所示电路为含有理想运放的加法运算电路，试证明:4、（14分）电路如图所示，开关合在1时电路已达稳定状态。t=0时,开关由1合向2,求t0时电感中的电流i和电压U的表达式。1.L5、（10分）施加于电路的电压U=100cbs（314t+30o）V,输入电流片5。次。幽4t+6O）A,电压、电流为关联参考方向，问电路的平均功率、无功功率、视在功率、复功率、功率因数角各是多少？6、（10分）单口网络如下图所示。（1）求出其戴维南等效电路。（2）
12、当负载为何值时获得最大功率？（3）最大功率为多少？附加题：如图电路为使负载R获得最大功率，R应为何值?它获得的最1.L大功率为多少瓦？20082009学年第一学期电路分析(1)试题答案及评分标准一、填空题(每空1分，共10分)1、352、243、电压、电流4、u=6cos(314t+370)5、100、8、0、256、25+j25否Q或50三600二、单项选择题(每题3分，共30分)5:C、C、C、B、C610：A、C、A、A、C三、计算题(共60分)1、解：1)、列向孔电流方程：(6分)(1) (10+5+10)1-51-101=40123(2) I=0.1U2(3) -101+(5+10)
13、1=1011312)、附加方程：(2分)U=10(1-I)133)、解方程求电流：(2分)I=3A;I=-1A;l=4A1232、解:1）、设流过无伴受控电压源的电流为Io（2分）2）、节点1的电压方程为：（2分）3）、节点2的电压方程：（2分）（2+l）u=117421124）、附加方程：（4分）1 n 2uu=3Iun2=213、解：（1）、根据规则2确定U电压。（1分）u=u=0一+（2）、根据规则1确定i电流。（1分）i=0、根据KCL列方程。（4分）U-uxu-U-u-UUU-64-+-SRRR0RSIRS24、解：1、根据换路前的电路求初始值（2分）i(0+)=i(0)=4A1.L
14、202、求换路后的等效电路(7分)u=OX4+iX4+2i=6i=62A=12VOC111sc1i4+2i=iX4Cni=1.2A11SCSC(3)求等效阻抗i=i；u=i4+i4+2i=10i；R=10111q(4)画出换路后的等效电路若求需用R；户贵方求得等效电阻。若求(3)需用0=1.2A求得短路电流。10因为电感上的初始电流I=i(0+)=-4A,外加激励电流I=i=1.2A,0LSsc所以电路响应为一阶RL电路的全响应。因为电路的电阻R=R=10,电感的自感系数L=0.1H,所以电路的eq时间常数为：t=LR=0,1h-=0.01s10代入全响应计算公式得：i=-4-oot+1.2(
15、1-100t)=1.25.2-oot（八）4、求电压响应(2分)UL=(1.2-iL)10=12-10i=52e-oot(V)5、解：根据给定的电压、电流可知：U=IoO;I=50;Q=OO=3Oo-6Oo=-300ui因此可得：P=UlcoSQ=IoO人50人cos(300)=250次必4330W(2分)Q=UIsinQ=100人50人sin(3Oo)=-2500(var)(2分)S=UI=100人50=5000(V.A)(2分)S=P+jQ=250函一2500j(V.A)(2分)Q=OO=3Oo-6Oo=-3Oo(2分)Zui6、解：（；）、.求戴维南等效电路1、求开路电压（2分）Uoc=
16、3U才U#4U亍4人2三OoA1OQ=8OOoV2、求等效阻抗(2分)U=I人j30Q+3U1+U1=j30Q+4人IA10Q=I人(40+30j)QZ=(40+30j)Qeq3、画出戴维南等效电路（2分）（2）、由戴维南等效电路可知当负载Z=Z=（403Oj）Q时获得最大功eq率。（2分）（3）最大功率为：P=U2。J=802=4oW（2分）max4R4X40eq电路分析2试题（A卷）院别班级学号姓名题号-二三四五六七八总分得分核分人签名一、填空题（每小题1分，共10分）1、对两个有耦合的线圈各取一个端子，当从这两个端子同时流入或流出电流时,它们在线圈中产生的自感磁通和互感磁通的方向相同，即
17、“磁通互助”，则称这一对端子为G2、从三相电源的三个正极性端子各引出一根输出线，三相电源的三个负极性端子联结为一点引出一根输出线，这种联接方式称为联接。3、已知采用正相序的对称星形连接的三相电源的A相电压相量为U*=22O3Oo,则其B相电压相量U，=。AB4、在三相负载星形联接时，若i,i,i对称时，中线电流i=oABCN5、在三相三线制电路中，不论是否对称，均可以采用法来测量三相功率。6、分析非正弦周期电流电路常采用o7、是求解高阶复杂动态电路的有效而重要的方法之8、对于一个具有n个结点和b条支路的连通图，有个单树枝割集，称为基本割集组。9、无源线性二端口的等效电路有型和型两种形式。10、
18、非线性电容的电荷量的变化量与电压的变化量之比称为二、计算填空题（每小题4分，共20分）1、某理想变压器，一次侧线圈为100O匝，二次侧线圈为100匝，当二次侧接入IOQ负载时，一次侧的等效阻抗为o若此时一次侧有IA的电流,则二次侧的电流为Ao2、对称三角形连接的三相电源，若其A相电流相量为2三300,则在其B线上流过的电流相量为O3、已知某对称三相电路，A线上的线电流为1A,A、B线之间的线电压为380V,功率因数为0.8,则此三相电路的平均功率为Wo4、已知某对称二端口网络的两个H参数为H=4Q;H=3,则其另外1112两个H参数H=,H=so21225、一个回转器的回转电阻为50k,当其输
19、出端口接一个IUF的电容时,其输入端相当于一个H的电感。二、已知：R=R=4,(DL=(DL=COM=2,U=100L=5,mL=40Q,-=45.1212（DC求：电磁式电压表、电流电流表的读数。（本题共10分）五、电路如图，已知：R=R=1,L=1H,C=1Fju=1V,12开关S闭合前电路已达稳态。用运算法求开关S闭合后的电感电压U（本题共15分）六、图示P为互易二端口网络，负载电阻R可调。已知当R=W时,OLLU=24V,I=2.4A;当R=O时，I=_1.6Ao试写出互易二端口网21L2七、图示电路中，已知当U=9V,u(t)根10.3CoS(IO3t)V,R=6Q,0S(312C1
20、.=16mH,非线性电阻的伏安特性为：u=l0o试用小信号1.3i2i(L+L+2M)8+8j一77j-121212.5J5三Oo_=12.5二45245o(2)、图电路中两个耦合线圈同侧并联,其等效电路为:J1OM;(L1-MUP(L2-M)苏L1Rl片2O设LT=IOa必三Oo作为参考相量，则:1_100后0。R+j(L-M)R+j(fi(L-M)+jM2+2j11225OOo5O三三Oo-=T三=5O-45o1+1j必三45评分标准：第一问共4分，指出耦合线圈顺向串联，求出等效电感2分；求出电流2分。第二问共6分，指出耦合线圈同侧并联，画出等效电路3分；求出电流3分。四、解：设流过电流表
21、的电流为i;电压表两端的电压为u/。(1)、直流分量单独作用时；(2分)20V20v =4A;1 + 4=lR=4A4=16V002(2)、基波分量单独作用时；(3分)上=20三0。2O三Oo1R+R+jL/(jL-j-J5吵俗一的122ImCj40+(j5-j45)：I=OjUz=O11(3)、三次谐波分量单独作用时；(3分).159Oo31R+Rj3rnL/(j3mL-j)1 2213C15三9Oo_=3=90。Ajl20(15-jl5)+H9-ffl“4、：I=3A;LJ/=IR=34=12V3332(4)、电流表的读数为：(2分)I=J22+2=&+。2+32=5AYO13电压表的读数
22、为：U/=ju,2+(U2+(U,2=62+O2i22=20V五、解：(1)、求动态元件的初时值：(2分)开关S闭合前电路已达稳态，电感看作短路，电容看作开路，所以有:U(O)=U=1V;i(O)=0CL-(3)、选定两个网孔作为独立回路，设定回路电流及其绕行方向，列出回路电流方程：(4分)(R+sL+R)l(s)-RI(三)=11 2122S_R/(s)+(R+:l (s) = sLI (s)|Ua)=-u(0L2 1(2SC)2S(4)给方程代入已知数据：(1分)(1+s+1)I(s)-11(s)=112S-11(三)+(1+L)I(三)=-2(5)求解方程得出结果：(2分)I(s)=I(
23、三)=11Ls(s2+2s+2)1s 2 + 2s + 21=ss(s2+2s+2)(6)、进行拉氏反变换求得原函数：(2分):UL(三)=-Je-t(cost+sint)V六、解：(1)二端口网络的传输参数方程为：(U=AU-BI(122Il=CU2-Dl2因为已知当R=时，I=OA,U=24V,I=2.4A,U=48V。L2211所以：(48=24A(24=24C得：A=2jC=0.1S因为已知当R=O时，I=-1.6A,=0V,U=48Vo1.221所以：48=1.6B,得：B=30Q因为P为互易二端口网络，所以有：AD-BC=1,得：D=1.5O0230(5)互易二端口网络P的传输参数
24、矩阵为：T=YYI0lLO.115Jl评分标准：每求出1个参数得2分，最后写出参数矩阵的2分。七、解：(1)求静态工作点Q。(3分)令U(t)=0,此时电感L相当于短路，得:su=9-6iI/禺：=1rads)(10分)0.2?四、图示电路中，R=3,/1C)C=ISn,输入电源为：u=10+150cos(t)+45s(3t)+15cos(5t)+(V)。S111求电路中电流的有效值I及电阻吸收的平均功率P?(10分)五、电路如图所示，原处于稳定状态，t=0时开关S闭合，试用运算法求解流过电阻Rl的电流If)。(提示：lu(三)=山=%)(16分)七、电路如下，(1)、画出电路的有向图；(2)
25、、以结点为参考结点写出其降阶关联矩阵A；(3)、选择支路1、2、3为树，写出其基本割集矩阵Q；f(4)、选择支路4、5、6为树，写出其基本回路矩阵Bof(本题共12分)八、电路如图，设非线性电阻的伏安特性为：u = -2i + L3i3,若信号源电压为：u=COStV,试求电流i。(本题共12分)s20082009学年第二学期电路分析2试题（B卷）标准答案及评分标准一、填空题（每小题1分，共101、自感；互感3、05、中点位移；中线）7、拉普拉斯反变换9、级联（链联），串联和并联二、计算填空题（每小题4分,3分）2、三相四线4、u=2204bos（314t+90。）c6、非正弦周期电流8、Lf
26、（t）*Ht）=F（gs）121210、小信号；分段线性化-20分）2、1；223、U* =38O-6OoBC4、5285、 12； 5三、四、解：（二）、求电路中电流的有效值I：（共7分）1、求解直流电流分量：（1分）=0A2、求解1次谐波电流分量的幅值：（1分）I-J50.9.80Am（1）7l73、求解3次谐波电流分量的幅值：（1分）I=,457.72A3，Ja2i三4、求解5次谐波电流分量的幅值：（1分）I三,153.54A倒5、求解电路中电流的有效值I：（3分）（二）、求电阻吸收的平均功率P：（3分）111PFR+5R+2R+2R25226W五、解:（1）根据提示及电感电流、电容电压
27、的初始值画出电路的运算电路（4分）Ju（三）=li1s,由于开关闭合前电路已处于稳态，所以电感电流i(O)=0,电容电压U(O)=1V.可画出电路的运算电路如下图所示:LC-(2)选定回路电流及其绕行方向，用回路电流法列出回路电流方程(6分)选用两个网孔作为回路，均选择顺时针方向，设两个回路电流分别为I(s),I(三)得方程如下：abq+三l/sc：(三)-X用=)c-s.I+。+1)|US)=U(O)cSCa(2SC)bS(3)给方程代入已知数据(4分)fl+5+lV(s)-b(三)=0；-JI(s)+(1+J)(三)=2(S)aSbSaSbS(4)求解方程得出结果(2分)1I(s)=I(s
28、)=-1aS(S2+2s+2)八、4个Y参数每个2分,写出参数的矩阵形式2分。七、解：(1)、画出电路的有向图；(3分)（l）（2）1I1 12 O - 1I3 L- 1 O（3）、选择支路1、2、3为树,写出其基本割集矩阵;（3分）（l）（2）C Q l 10Q=Ilf Q 012IQ3LO 0（3）（4）（5）（6）0150 0- 11- 1I101-1J、选择支路4、5、6为树写出其基本回路矩阵（3分）（2）（3）（4）R-1I1000Bf -2。1013|_001-1（5）（6）11 I11-IOJ（2）、以结点为参考结点写出其降阶关联矩阵A；（3分）（3）（4）（5）（6）OOO-1|1100IO=U令、 I、: D 7 ft /(先求电路的静态工作点：（4分）0-110J由KVL得：Ri+u=US将非线性电阻的伏安特性U=-2i+3代入上式得:312i2i=i3=9解得：I3A;U=3VQQ（2）、求工作点处的动态电阻：（2分）2+21=7li=3A12+79（5）、原电路的总电流为：（2分）i=I+i=（3CoSt）AQ19
