CN203982644U

CN203982644U - 多功能教学电路板

Info

Publication number: CN203982644U
Application number: CN201320782306.8U
Authority: CN
Inventors: 贾宇向; 宋艳; 李润娟; 张磊
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2013-12-04
Filing date: 2013-12-04
Publication date: 2014-12-03
Anticipated expiration: 2023-12-04

Abstract

本实用新型公开一种多功能教学电路板，其由基础电路、信号源、电类仪表构建成多网孔电路，电路设计中各支路预留插孔，可根据课堂教学进程的需要调整信号源类型，构建成如单电源供电或者多电源供电的直流电路、交流电路，选择各支路串接电流表，并接电压表用以检测各支路各元件的电路参数，可实现对基尔霍夫定理、叠加定理、戴维南定理和诺顿定理的测试。另外，多功能教学电路具有信号源的可外接性、电路结构的可调整性特点。多功能教学电路的构建和设计，让学生认识各类电子元器件实物，由易到难地构建和分析各类电路的结构和性能，实现在动手能力的提升中激发学生的好奇心，提高学习兴趣。该装置还具有结构简单、实现成本较低的优点。

Description

多功能教学电路板

技术领域

本实用新型涉及一种多功能教学电路板，尤其是一种能完成基尔霍夫定律、叠加定理、戴维南定理及诺顿定理验证的电路装置。

背景技术

一般的教学电路可以实现对电流、电压的测量，由于电路结构的局限性，可用来仅仅分析一个或两个定理的测试。因此我们希望能研制能完成一种可对基尔霍夫定律、叠加定理、戴维南定理及诺顿定理都能定量分析的电路装置。

实用新型内容

本实用新型提出一种多功能教学电路板，具有信号源的可外接性、电路结构的可调整性，功能教学电路模块用于实景训练学生对于电路课程中基本电子元件性能的具体认识、多网孔电路的焊接构建、电子仪表的操作使用、电路主要物理量的多环境监测、基本电路定律的实物验证，以及各种电路分析方法如基尔霍夫定理、叠加定理、戴维南定理及诺顿定理的定量分析。

本实用新型采用如下技术方案实现：一种多功能教学电路板，由基础电路、信号源、仪器仪表构成；基础电路包括了五个排插和三个电阻R₁、R₂、R₃，三个电阻为并联关系，每两个电阻之间均由两个排插连接之，排插用于选择性地接入电源或仪表；其中信号源可为直流电源、正弦交流电源或非正弦信号；仪器仪表，可为电流表、电压表、万用表和示波器；通过利用排插接入电源或仪表。

多功能教学电路板中的基础电路可以任意与信号源、仪器仪表有效相连。

多功能教学电路板中的基础电路中三个电阻相互独立，利用排插能使其短路或开路，可测其开路电压、短路电流和等效电阻。

与现有技术相比，本实用新型具有如下有益效果：

本实用新型基础电路中的三个电阻和五个排插，利用其可任意接入的特点，顺利完成电压电流的测试，从而可以完成基尔霍夫定理、叠加定理、戴维南定理及诺顿定理电路原理的验证操作；由于此教学电路的完整性、操作过程的便捷性，学生既可亲自完成基础电路的焊接工作，又可以亲自在自己的电路完成原理的验证，真正意义地接触电路元器件和仪器仪表的使用。另外基础电路具有结构简单、实现成本较低的优点。

附图说明

图1是本实用新型的电路示意图；

图2是本实用新型的基础电路图；

图3是图1接入电源后测试电流电压的电路示意图；

图4是图2中u₁单独作用电路示意图；

图5是图2中u₂单独作用电路示意图；

图6是图2中R₃断开后测试短路电流和开路电压的电路示意图。

具体实施方式

如图1所示，实用新型提出一种多功能的教学电路装置，包括基础电路、信号源、仪器仪表等；该信号源包括直流电压源、直流电流源、正弦交流电源或其它非正弦电源；基础电路包括了五个排插和三个电阻R₁、R₂、R₃；另外就是仪器仪表，如电流表、电压表和示波器等。

如图2所示，本实用新型提出一种多功能的教学电路装置，由三个电路和五个排插连接而成，从图可看出，由于排插的分布，三个电阻相互独立，排插接入导线后，可短路也可接入其它的仪器仪表或信号源。

结合图3所示，基础电路接入了电源和仪表，具体是12、78排插分别接入电压源u₁和u₂(直流电源或交流电均可)，也可以接入的是电流源；34、56、910排插接入电流表分别是三条支路的支路电流，这里要注意的是，如果电源是直流源，则要考虑其接入的方向问题，一般来说电流都是从电流表的正接线柱流入，负接线柱流出，所以在连接电流表之前可先计算出电路的支路电流；这样测试结果和计算结果可进行误差计算，还可以验证基尔霍夫电流定理，即任意时刻，电路中的任一节点流入的各支路电流之和为零。23、67、59之间接入电压表，同样如果是电源是直流源，同样接入时要考虑电压的方向问题，但是由于上述我们已经计算过电流大小，所以电压表和电流表的接入方向一致；这样整个电路的每个元器件的电压测出，就可以验证基尔霍夫电压定理，即对任一回路来说，在任意时刻，沿着该回路的所有支路电压代数和等于零。

结合图4、5所示，是图3中两个电压源分别单独作用时的电路图，图中，可测试出每条支路在单个电压源作用下的电压和电流，两个电路图中的结果叠加后与图3的结果相比较，这样就可以验证叠加定理。

结合图6所示，在图2的基础上，如果断开电阻R₃，如何用戴维南定理或诺顿定理来定量分析其电阻R₃的电流和电压呢？戴维南定理指出：任何一个有源二端网络，总可以用一个电压源U_S和一个电阻R_S串联组成的实际电压源来代替，其中：电压源U_S等于这个有源二端网络的开路电压U_OC，内阻R_S等于该网络中所有独立电源均置零(电压源短接，电流源开路)后的等效电阻R_o。诺顿定理指出：任何一个有源二端网络，总可以用一个电流源I_S和一个电阻R_S并联组成的实际电流源来代替，其中：电流源I_S等于这个有源二端网络的短路电流I_SC，内阻R_S等于该网络中所有独立电源均置零(电压源短接，电流源开路)后的等效电阻R_o。所以，断开后，58之间接入电压表，即可测出开路电压U_OC，如果58之间接入电流源，即可测出短路电流I_SC。把12、78排插电源去掉，并短路，58之间接入万用表置于电阻档，则可测出等效电阻R_o。这样就可以根据等效电路求解电阻R₃的电流和电压即可，结果可与图2中所测R₃得电压电流相比较。

另外，如果12、78排插接入的是交流电，则34、56、910排插都可以单独接入示波器，来观察每条支路电流的大小和图形；23、67、59也可以接入示波器，观察每个电阻的电压的大小和图形。

Claims

1.一种多功能教学电路板，其特征在于，由基础电路、信号源、仪器仪表构成；基础电路包括了五个排插和三个电阻R₁、R₂、R₃，三个电阻为并联关系，每两个电阻之间均由两个排插连接之，排插用于选择性地接入电源或仪表；其中信号源可为直流电源、正弦交流电源或非正弦信号；仪器仪表，可为电流表、电压表、万用表和示波器；通过利用排插接入电源或仪表，可实现对基尔霍夫定律、叠加定理、戴维南定理及诺顿定理的验证。

2.根据权利要求1所述多功能教学电路板，其特征在于，基础电路可以任意与信号源、仪器仪表有效相连。

3.根据权利要求1所述多功能教学电路板，其特征在于，基础电路中三个电阻相互独立，利用排插能使其短路或开路，可测其开路电压、短路电流和等效电阻。