注意:本项目中的直流电源、交流电源、接地、开关符号都采用“ANSI”标准;其余元器件采用采用“DIN”标准。
任务二电阻串联、并联电路的仿真测量
任务分析
在Multisim10电子实验平台上,搭建电阻串联、并联电路;使用万用表测量电阻串联、并联电路总电阻、电阻电流、端电压;使用功率表测量各电阻消耗功率;总结出电阻串联和并联的规律和特点。
知识准备
电阻串联电路的特点如表2-5所示。
电阻并联电路的特点如表2-6所示。
Multisim10虚拟电子实验平台,验证电阻串联电路、并联电路的特点。
任务实施
一、仿真测量电阻串联电路
1.搭建电阻串联仿真测量电路
在Multisim10电路工作区,搭建如图2-16所示的电阻串联测量电路。
图2-16  电阻串联测量电路
(1)保存新建电路
multisim接地在哪在Multisim10环境新建“电阻串联仿真测量电路”,保存路径“E:\仿真\”。
(2)调用元件和测量仪表
在Multisim10电路工作区,调用三只电阻R1、R2、R3(阻值分别为200Ω、300Ω、500Ω),12V电池1个,接地1个,数字电压表4只(U、U1、U2、U3),数字电流表2只(I、I3)。
(3)连接电路
按图2-17关系连接串联电路,并修改元件、仪表标识和参数,如图2-17所示。
图2-17  电阻串联仿真测量电路
2.仿真测量串联电路电流、电压
按下仿真运行按钮,直流电流表和直流电压表将测量出总电流、总电压,以及通过各电阻电流和各电阻两端电压,如图2-18所示,将仿真测量数据填入表2-7中,并与理论计算值进行比较。
图2-18  电阻串联电路仿真测量结果
想一想
(1)串联电路仿真测量结果与理论计算一致吗?是否说明了电路的仿真测量对实际电路分析具有指导意义?
(2)将R1、R2、R3三只电阻的阻值任意改变,以及将电流表I3放在串联电路任意位置再仿真测量,通过仿真测量可以证明串联电路的以下特点吗?
①串联电路中处处电流相等;
②总电压等于各电阻两端电压之和;
③电阻阻值越大所分得电压越大,即各电阻两端所分得电压与其阻值成正比。
3.仿真测量电阻串联的总电阻
在Multisim10电路工作区,调用三只电阻R1、R2、R3(阻值分别为200Ω、300Ω、500Ω),数字万用表1台,接地1个;如图2-19所示,串联连接3只电阻,并将万用表XMM1连接在串联电路两端;万用表设置为欧姆挡,打开仿真开关,万用表面板将显示总电阻为1kΩ。
图2-19  仿真测量电阻串联的总电阻
想一想
将R1、R2、R3三只电阻的阻值任意改变,仿真运行后万用表所显示的阻值都符合:
“电阻串联电路中,总电阻等于各电阻阻值之和”这一规律吗?
4.仿真测量串联电路的功率
在Multisim10电路工作区,调用三只电阻R1、R2、R3(阻值分别为200Ω、300Ω、500Ω),功率表3台,接地1个;连接如图2-20所示电路,运行仿真开关,使用三台功率表分别测量电阻R1、R2、R3的功率。将仿真测量数据填入表2-8中,并与理论计算值进行比较。
图2-20 仿真测量电阻所消耗功率
表2-8 串联电路仿真测量数据和理论计算值
想一想
将R1、R2、R3三只电阻的阻值任意改变,仿真运行后三台功率表所显示的功率都符合:
“电阻串联电路中,电阻阻值越大所消耗功率越大;即各电阻消耗功率与其阻值成正比。”这一规律吗?
二、仿真测量电阻并联电路
1.搭建电阻并联仿真测量电路电路
在Multisim10电路工作区,搭建如图2-21所示的电阻并联测量电路。
图2-21  电阻并联仿真测量电路
(1)保存新建电路
在Multisim10环境新建 “并联电路”,保存路径 “E:\仿真\”。 (2)调用元件和测量仪表
在Multisim10电路工作区,调用三只电阻R1、R2、R3(阻值分别为20Ω、30Ω、60Ω),12V 电池1个,接地1个,数字电压表1只(U ),数字电流表4只(I 、I1、I2、I3)。 (3)连接仿真测量的并联电路
按图2-22关系连接并联电路,并修改元件、仪表标识和参数,如图2-23所示。
2.仿真测量并联电路的电流、电压
按下仿真运行按钮
,直流电流表和直流电压表将显示出总电流、各电阻支路电流,以及各电阻两
端电压,如图2-22所示,将仿真测量数据填入表2-9中,并与理论计算值进行比较。
图2-22  电阻并联电路仿真测量结果
表2-9 并联电路仿真测量数据和理论计算值
想一想
(1)并联电路仿真测量结果与理论计算一致吗?说明了什么?
(2)将R1、R2、R3三只电阻的阻值任意改变,以及将电压表U 并在任一电阻两端再仿真测量,通过仿真测量可以证明电阻并联电路的特点吗?
3.仿真测量并联电路的总电阻
在Multisim10电路工作区,调用三只电阻R1、R2、R3(阻值分别为20Ω、30Ω、60Ω),数字万用表1台,接地1个;连接如图2-23所示三只电阻,并将万用表XMM1连接在并联电路两端;将万用表设置为电阻挡,运行仿真开关,测量并联电路的总电阻。
图2-23  仿真测量并联电路的总电阻
想一想
将R1、R2、R3三只电阻的阻值任意改变,仿真运行后万用表所显示的阻值都符合: “电阻并联电路中,总电阻R 的倒数等于各支路电阻倒数之和”这一规律吗?
4.仿真测量并联电路的功率
在Multisim10电路工作区,调用三只电阻R1、R2、R3(阻值分别为20Ω、30Ω、60Ω),功率表3台,接地1个;连接如图2-24所示电路,运行仿真开关,使用三台功率表分别测量电阻R1、R2、R3的功率。将仿真测量数据填入表2-10中,并与理论计算值进行比较。
图2-24  仿真测量电阻所消耗功率
表2-10 并联电路仿真测量数据和理论计算值
想一想
将R1、R2、R3三只电阻的阻值任意改变,仿真运行后三台功率表所显示的功率都符合:
“在电阻并联电路中,电阻阻值越大所消耗功率越小;即各电阻消耗功率与其阻值成反比。”这一规律吗?
练一练
在Multisim10仿真环境,测量如图2-25所示电阻串并联电路的等效电阻R AB。
图2-25    仿真测量电路的等效电阻R AB