实验一 叠加定理
一、实验目的
1、熟悉仿真软件Multisim 2001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Multisim 2001
三、实验内容及步骤
1、熟悉和设置仿真软件Multisim 2001
（1） 启动Multisim 2001仿真系统
（2） 选择Options/Perfernces…菜单，设置软件运行环境 Multisim 2001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、Component Bin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：
Show component lable显示元件标记
Show component reference显示元件参考记号 Show node names显示节点名称
Show component values显示元件数值 Show component attribute显示元件属性
Adjust component identifiers调整元件标示符
B 、单击Component Bin元件库设置选项卡，设置元件符号标准。Multisim 2001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component toolbar functionality和元件放置模式设置Place component mode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。
I I 2 ＋
U S1S2 －
图4 叠加定理实验电路图
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
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Multisim 2001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Multisim 2001 三、实验内容及步骤
1、熟悉Multisim 2001软件的运行环境，验证例题2.23
启动Multisim 2001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Multisim 2001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
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R L 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（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R L 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
＋－RL
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3K Ω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Multisim 2001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Multisim 2001 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Multisim 2001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Multisim 2001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=12K Ω, 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。
图8 RC 微分电路
7
图8 RC微分电路实验电路
4、积分电路 R
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。
图9 RC 积分电路 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Multisim 2001 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/0 Deg，R = 280Ω，r = 100Ω，L = 1.8 H。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U R 、整流器电压U Lr 及电路中的电流I 、功率P ，并记入表5中。
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。
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 φ=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?
11
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实验一 叠加定理
一、实验目的
1、熟悉仿真软件Multisim 2001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Multisim 2001
三、实验内容及步骤
1、熟悉和设置仿真软件Multisim 2001
（1） 启动Multisim 2001仿真系统
（2） 选择Options/Perfernces…菜单，设置软件运行环境 Multisim 2001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、Component Bin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：
Show component lable显示元件标记
Show component reference显示元件参考记号 Show node names显示节点名称
Show component values显示元件数值 Show component attribute显示元件属性
Adjust component identifiers调整元件标示符
B 、单击Component Bin元件库设置选项卡，设置元件符号标准。Multisim 2001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component toolbar functionality和元件放置模式设置Place component mode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。
I I 2 ＋
U S1S2 －
图4 叠加定理实验电路图
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
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Multisim 2001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Multisim 2001 三、实验内容及步骤
1、熟悉Multisim 2001软件的运行环境，验证例题2.23
启动Multisim 2001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Multisim 2001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
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R L 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（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R L 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
＋－RL
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3K Ω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Multisim 2001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Multisim 2001 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Multisim 2001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Multisim 2001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=12K Ω, 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。
图8 RC 微分电路
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图8 RC微分电路实验电路
4、积分电路 R
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。
图9 RC 积分电路 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Multisim 2001 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/0 Deg，R = 280Ω，r = 100Ω，L = 1.8 H。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U R 、整流器电压U Lr 及电路中的电流I 、功率P ，并记入表5中。
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。
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 φ=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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