電路分析實(shí)驗(yàn)教程

前言

　　隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，工業(yè)化生產(chǎn)不斷呈現(xiàn)復(fù)雜性和多樣性，新的產(chǎn)業(yè)也不斷涌現(xiàn)，使得技術(shù)人才的需求越來越趨向?qū)I(yè)化和個(gè)性化。這就給我國當(dāng)前的高等教育提出了前所未有的挑戰(zhàn)。因?yàn)?，現(xiàn)有高等學(xué)校的專業(yè)教學(xué)計(jì)劃和人才培養(yǎng)模式基本上還沒有完全脫離計(jì)劃經(jīng)濟(jì)時(shí)代的框架和模式，教學(xué)條件還沒有完全達(dá)到現(xiàn)代人才培養(yǎng)的基本要求，教學(xué)體系、教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法還不能完全適應(yīng)現(xiàn)代人才培養(yǎng)的需要。特別是電工電子基礎(chǔ)課程，這些課程是電氣信息學(xué)科的基石，歷來被教育界所重視。所以，電工電子基礎(chǔ)課程和實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系的改革必須盡快進(jìn)行，以適應(yīng)我國教育發(fā)展的需要。　　結(jié)合教育部有關(guān)文件精神和我校具體情況，我校正在建設(shè)國家級的電工電子實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心。為此，我們對電工電子基礎(chǔ)課程和實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系進(jìn)行了改革與實(shí)踐，理順了課程體系，更新了課程內(nèi)容，融合了現(xiàn)代教學(xué)方法，并取得了良好的成果。長期以來，實(shí)驗(yàn)都是作為理論課的輔助教學(xué)手段而設(shè)置的，其目的是為了驗(yàn)證理論，幫助學(xué)生加深對概念的理解。受傳統(tǒng)觀念的影響，重理論、輕實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)象在不同的方面表現(xiàn)出來。本書就是在我們幾年來對電路分析實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的基礎(chǔ)上編寫的。　　全書共分為三篇。上篇為電路分析實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)知識，敘述了誤差分析與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理、EWB電路仿真軟件及應(yīng)用、MATLAB基本知識及應(yīng)用。中篇為電路基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)，包括電阻電路實(shí)驗(yàn)、動(dòng)態(tài)電路實(shí)驗(yàn)、正弦交流電路實(shí)驗(yàn)和選頻電路實(shí)驗(yàn)共16個(gè)實(shí)驗(yàn)。下篇為電路的計(jì)算機(jī)輔助分析，包括EWB仿真實(shí)驗(yàn)和MATLAB程序設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)?！　”緯哂幸韵轮饕厣骸　∫?、注意理論在實(shí)驗(yàn)中的指導(dǎo)作用，強(qiáng)調(diào)對實(shí)驗(yàn)結(jié)果能夠做出理論分析和正確解釋。除了對電路理論進(jìn)行驗(yàn)證外，力爭使實(shí)驗(yàn)內(nèi)容成為理論課的延伸和擴(kuò)展?！　《?、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容體現(xiàn)了綜合性，即在設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容時(shí)，強(qiáng)調(diào)對某一類知識的綜合應(yīng)用。所以完成一個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目一般需要4學(xué)時(shí)左右。這樣使實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目減少，而每個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目內(nèi)容增多，有利于知識的綜合應(yīng)用?！　∪?、選用MATLAB作為輔助電路計(jì)算工具，選用EWB仿真軟件作為電路仿真工具。原因很簡單，在國內(nèi)外的工程課程中，已廣泛使用科學(xué)計(jì)算軟件MATLAB和仿真軟件EWB，計(jì)算機(jī)輔助分析、電路仿真、計(jì)算機(jī)自動(dòng)化設(shè)計(jì)也越來越多地處理電路問題。本書在這方面設(shè)計(jì)了12個(gè)實(shí)驗(yàn)，以幫助學(xué)生擴(kuò)展視野，體現(xiàn)“虛實(shí)結(jié)合”、“軟硬結(jié)合”的現(xiàn)代實(shí)驗(yàn)方法。　　四、注重基本技能、測量方法、實(shí)驗(yàn)方法的訓(xùn)練和培養(yǎng)。將常用的儀器設(shè)備反復(fù)使用在不同的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目中，強(qiáng)調(diào)儀器為實(shí)驗(yàn)內(nèi)容服務(wù)，也就是說為了達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康?，合理選用儀器設(shè)備的某些功能。為了便于實(shí)驗(yàn)教學(xué)，本書可靈活使用。教師可根據(jù)本校的情況選取本書中的實(shí)驗(yàn)　　。每個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目中的內(nèi)容也可以根據(jù)本校學(xué)生的程度、實(shí)驗(yàn)時(shí)間等選取。對EWB仿真實(shí)驗(yàn)和MATLAB程序設(shè)計(jì)的內(nèi)容，如課時(shí)受限制，可由學(xué)生在課外自己閱讀和實(shí)踐，教師在課外作適當(dāng)?shù)闹笇?dǎo)?！　”緯歉鶕?jù)作者在長江大學(xué)電信學(xué)院多年的電路分析實(shí)驗(yàn)教學(xué)經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上編寫而成的，力圖反映近年來電路實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革及實(shí)驗(yàn)室建設(shè)的成果。參加本書編寫的有劉焰（第2章和實(shí)驗(yàn)4、6、8、18），蔡昌新（第1章），余仕求（實(shí)驗(yàn)10、13），龍從玉（實(shí)驗(yàn)11、14），金波（第3章和其余所有實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目）。本書由金波擔(dān)任主編并負(fù)責(zé)全書統(tǒng)稿?！　”緯商砉ご髮W(xué)張雪英老師審閱，作者在此表示衷心的感謝?！　∮捎谧髡咚接邢蓿瑫须y免有不妥之處，懇請讀者批評指正。

內(nèi)容概要

本書論述了電路分析實(shí)驗(yàn)的相關(guān)知識、實(shí)驗(yàn)方法和技巧、儀器設(shè)備的使用以及計(jì)算機(jī)輔助電路分析的方法。    本書共分為三篇。上篇為電路分析實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)知識，敘述了誤差分析與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理、EWB電路仿真軟件及應(yīng)用、MATLAB基本知識及應(yīng)用。中篇為電路基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)，包括電阻電路實(shí)驗(yàn)、動(dòng)態(tài)電路實(shí)驗(yàn)、正弦交流電路實(shí)驗(yàn)和選頻電路實(shí)驗(yàn)等。下篇為電路的計(jì)算機(jī)輔助分析，包括EWB仿真實(shí)驗(yàn)和MATLAB程序設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)。    本書適應(yīng)工科電工電子實(shí)驗(yàn)課程體系改革的需要，注重理論知識和實(shí)驗(yàn)技能的結(jié)合，實(shí)做和虛擬的結(jié)合，硬件和軟件的結(jié)合，強(qiáng)調(diào)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的綜合性、實(shí)用性。    本書可作為普通高等院校相關(guān)專業(yè)本科生、專科生和高等職業(yè)教育的教材，也可供有關(guān)人員學(xué)習(xí)參考。

書籍目錄

上篇　　電路分析實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)知識　第1章　誤差分析與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理　　1.1　測量的基本知識　　　1.1.1　測量的內(nèi)容　　　1.1.2　測量的分類　　1.2　測量誤差的基本概念　　　1.2.1　　測量誤差的定義及基本表示法　　　1.2.2　誤差的來源和分類　　　1.2.3　評定測量結(jié)果　　1.3　工程測量誤差的估計(jì)　　1.4　測量數(shù)據(jù)的處理　　1.5　實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的記錄與整理　　　1.5.1　測量數(shù)據(jù)的記錄　　　1.5.2　測量數(shù)據(jù)的整理　　1.6　電路分析實(shí)驗(yàn)的基本要求　第2章　EWB電路仿真軟件簡介　　2.1　EWB的元器件　　　2.1.1　EWB的主窗口　　　2.1.2　元器件庫　　　2.1.3　元器件屬性的設(shè)置　　　2.1.4　元器件位置與方向的調(diào)整　　　2.1.5　元器件的連接　　2.2　EWB的虛擬儀器　　2.3　EWB的基本分析方法　　2.4　EWB應(yīng)用舉例　　　2.4.1　疊加定理的驗(yàn)證　　　2.4.2　戴維南定理的驗(yàn)證　　　2.4.3　電容元件的伏安關(guān)系　第3章　MAT1AB基本知識　　3.1　MAT1AB概述　　　3.1.1　MAT1AB的概況　　　3.1.2　MAT1AB的語言特點(diǎn)　　　3.1.3　MAT1AB的工作環(huán)境　　　3.1.4　MAT1AB的在線幫助　　3.2　MAT1AB基本運(yùn)算與函數(shù)　　　3.2.1　MAT1AB的基本概念　　　3.2.2　矩陣及其元素的賦值與訪問　　　3.2.3　基本函數(shù)和矩陣　　　3.2.4　矩陣和數(shù)組的基本運(yùn)算　　　3.2.5　符號運(yùn)算　　3.3　基本繪圖方法　　　3.3.1　簡單的繪圖　　　3.3.2　顏色和線型、點(diǎn)型的標(biāo)識符　　　3.3.3　子圖的畫法　　　3.3.4　坐標(biāo)、刻度和分格線控制　　　3.3.5　多次疊繪、雙縱坐標(biāo)　　3.4　電路分析中常用的計(jì)算方法　　　3.4.1　方程組的解法　　　3.4.2　復(fù)數(shù)的計(jì)算　　3.4.3　微分方程的解法中篇　電路基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)　　　第4章　　電阻電路實(shí)驗(yàn)　　實(shí)驗(yàn)1　　電位的測量與分壓器設(shè)計(jì)　　實(shí)驗(yàn)2　電源的等效變換　　實(shí)驗(yàn)3　電阻衰減器的設(shè)計(jì)　　實(shí)驗(yàn)4　疊加定理和互易定理的驗(yàn)證　　實(shí)驗(yàn)5　單口網(wǎng)絡(luò)的測試及其等效電路　第5章　動(dòng)態(tài)電路實(shí)驗(yàn)　　實(shí)驗(yàn)6　動(dòng)態(tài)元件伏安關(guān)系的測量　　實(shí)驗(yàn)7　一階電路的響應(yīng)　　實(shí)驗(yàn)8　二階電路的響應(yīng)　第6章　正弦交流電路實(shí)驗(yàn)　　實(shí)驗(yàn)9　RC移相電路的測試　　實(shí)驗(yàn)10　交流等效參數(shù)的測量　　實(shí)驗(yàn)11　日光燈電路與功率因數(shù)的提高　　實(shí)驗(yàn)12　最大功率傳輸與匹配網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)　　實(shí)驗(yàn)13　三相電路的觀測　　實(shí)驗(yàn)14　互感電路的測試　第7章　選頻電路實(shí)驗(yàn)　　實(shí)驗(yàn)15　R1C諧振電路的測試　　實(shí)驗(yàn)16　RC選頻電路的測試下篇　電路的計(jì)算機(jī)輔助分析　　　第8章　EWB仿真實(shí)驗(yàn)　……　第9章　MATLAB程序設(shè)計(jì)　附錄A　函數(shù)信號發(fā)生器簡介　附錄B　示波器簡介　參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

　　上篇　　電路分析實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)知識　　第1章　誤差分析與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)得理　　1.1　測量的基本知識　　測量在科學(xué)技術(shù)和生產(chǎn)實(shí)踐的任何部門都是非常重要的。科學(xué)研究工作經(jīng)常需要對一些事物進(jìn)行試驗(yàn)、探測及證明，這些就是一系列的測量實(shí)驗(yàn)工作。很難想象，如果沒有適當(dāng)?shù)臏y量方法和儀器，科技工作者進(jìn)行復(fù)雜的科研和生產(chǎn)實(shí)踐將是多么地困難。實(shí)際上，測量技術(shù)的進(jìn)步會大大提高科技發(fā)展的速度；反過來，科技的進(jìn)步又會給測量理論水平的提高、技術(shù)的完善創(chuàng)造良好的條件?！　》彩抢秒娮蛹夹g(shù)的測量都稱為電子測量。它能用在電專業(yè)的測量上，例如，對電信號傳輸特性的測量和電路設(shè)備參數(shù)的測量。它也能廣泛地應(yīng)用在非電專業(yè)的測量上，利用能量轉(zhuǎn)換器件，把非電量轉(zhuǎn)換為電量進(jìn)行測量研究，爾后得出或反映出非電量的測量結(jié)果。　　電子測量方法還廣泛地用于科技和生產(chǎn)實(shí)踐的其他領(lǐng)域。這是因?yàn)殡娮訙y量方法具有精確度和靈敏度高，響應(yīng)速度極快，頻率范圍大，容易實(shí)現(xiàn)遙控、遙測等智能測量的特點(diǎn)?！　‖F(xiàn)代的電子測量儀器、儀表在技術(shù)和性能上已取得非常大的進(jìn)展，主要是因?yàn)闇y量方法的數(shù)字化。數(shù)字化測量主要利用微處理器集成電路，使測量獲得了極高的精確度，并進(jìn)入了自動(dòng)化、智能化階段。例如，電子計(jì)算機(jī)和測量儀器相結(jié)合，可組成很完美的測量系統(tǒng)?！　?.1.1　測量的內(nèi)容　　測量的內(nèi)容是極其龐大、繁多的，甚至可以說是無所不包的。所以，在此只能對電路測量的內(nèi)容做一簡略的敘述：　?。?）電能量的測量（電流、電壓、功率、電磁場強(qiáng)度等）；　?。?）電路參數(shù)的測量（電阻、電感、電容、阻抗、品質(zhì)因數(shù)等）；　?。?）信號參數(shù)的測量（波形、頻率、相位、調(diào)制系數(shù)、失真度等）；　?。?）設(shè)備性能的測量（放大倍數(shù)、靈敏度、頻帶、噪聲系數(shù)等）；　?。?）器件特性曲線的顯示（幅頻特性、伏安特性等）?！　　?/pre>




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