多功能教學(xué)電路板的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開一種多功能教學(xué)電路板，其由基礎(chǔ)電路、信號(hào)源、電類儀表構(gòu)建成多網(wǎng)孔電路，電路設(shè)計(jì)中各支路預(yù)留插孔，可根據(jù)課堂教學(xué)進(jìn)程的需要調(diào)整信號(hào)源類型，構(gòu)建成如單電源供電或者多電源供電的直流電路、交流電路，選擇各支路串接電流表，并接電壓表用以檢測(cè)各支路各元件的電路參數(shù)，可實(shí)現(xiàn)對(duì)基爾霍夫定理、疊加定理、戴維南定理和諾頓定理的測(cè)試。另外，多功能教學(xué)電路具有信號(hào)源的可外接性、電路結(jié)構(gòu)的可調(diào)整性特點(diǎn)。多功能教學(xué)電路的構(gòu)建和設(shè)計(jì)，讓學(xué)生認(rèn)識(shí)各類電子元器件實(shí)物，由易到難地構(gòu)建和分析各類電路的結(jié)構(gòu)和性能，實(shí)現(xiàn)在動(dòng)手能力的提升中激發(fā)學(xué)生的好奇心，提高學(xué)習(xí)興趣。該裝置還具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、實(shí)現(xiàn)成本較低的優(yōu)點(diǎn)。
【專利說明】多功能教學(xué)電路板

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種多功能教學(xué)電路板，尤其是一種能完成基爾霍夫定律、疊加定理、戴維南定理及諾頓定理驗(yàn)證的電路裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]一般的教學(xué)電路可以實(shí)現(xiàn)對(duì)電流、電壓的測(cè)量，由于電路結(jié)構(gòu)的局限性，可用來僅僅分析一個(gè)或兩個(gè)定理的測(cè)試。因此我們希望能研制能完成一種可對(duì)基爾霍夫定律、疊加定理、戴維南定理及諾頓定理都能定量分析的電路裝置。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0003]本實(shí)用新型提出一種多功能教學(xué)電路板，具有信號(hào)源的可外接性、電路結(jié)構(gòu)的可調(diào)整性，功能教學(xué)電路模塊用于實(shí)景訓(xùn)練學(xué)生對(duì)于電路課程中基本電子元件性能的具體認(rèn)識(shí)、多網(wǎng)孔電路的焊接構(gòu)建、電子儀表的操作使用、電路主要物理量的多環(huán)境監(jiān)測(cè)、基本電路定律的實(shí)物驗(yàn)證，以及各種電路分析方法如基爾霍夫定理、疊加定理、戴維南定理及諾頓定理的定量分析。
[0004]本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):一種多功能教學(xué)電路板，由基礎(chǔ)電路、信號(hào)源、儀器儀表構(gòu)成；基礎(chǔ)電路包括了五個(gè)排插和三個(gè)電阻R1、R2、R3，三個(gè)電阻為并聯(lián)關(guān)系，每?jī)蓚€(gè)電阻之間均由兩個(gè)排插連接之，排插用于選擇性地接入電源或儀表；其中信號(hào)源可為直流電源、正弦交流電源或非正弦信號(hào)；儀器儀表，可為電流表、電壓表、萬用表和示波器；通過利用排插接入電源或儀表。
[0005]多功能教學(xué)電路板中的基礎(chǔ)電路可以任意與信號(hào)源、儀器儀表有效相連。
[0006]多功能教學(xué)電路板中的基礎(chǔ)電路中三個(gè)電阻相互獨(dú)立，利用排插能使其短路或開路，可測(cè)其開路電壓、短路電流和等效電阻。
[0007]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有如下有益效果:
[0008]本實(shí)用新型基礎(chǔ)電路中的三個(gè)電阻和五個(gè)排插，利用其可任意接入的特點(diǎn)，順利完成電壓電流的測(cè)試，從而可以完成基爾霍夫定理、疊加定理、戴維南定理及諾頓定理電路原理的驗(yàn)證操作；由于此教學(xué)電路的完整性、操作過程的便捷性，學(xué)生既可親自完成基礎(chǔ)電路的焊接工作，又可以親自在自己的電路完成原理的驗(yàn)證，真正意義地接觸電路元器件和儀器儀表的使用。另外基礎(chǔ)電路具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、實(shí)現(xiàn)成本較低的優(yōu)點(diǎn)。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0009]圖1是本實(shí)用新型的電路示意圖；
[0010]圖2是本實(shí)用新型的基礎(chǔ)電路圖；
[0011]圖3是圖1接入電源后測(cè)試電流電壓的電路示意圖；
[0012]圖4是圖2中U1單獨(dú)作用電路示意圖；
[0013]圖5是圖2中U2單獨(dú)作用電路示意圖；
[0014]圖6是圖2中R3斷開后測(cè)試短路電流和開路電壓的電路示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0015]如圖1所示，實(shí)用新型提出一種多功能的教學(xué)電路裝置，包括基礎(chǔ)電路、信號(hào)源、儀器儀表等；該信號(hào)源包括直流電壓源、直流電流源、正弦交流電源或其它非正弦電源；基礎(chǔ)電路包括了五個(gè)排插和三個(gè)電阻1、R2> R3;另外就是儀器儀表，如電流表、電壓表和不波
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[0016]如圖2所示，本實(shí)用新型提出一種多功能的教學(xué)電路裝置，由三個(gè)電路和五個(gè)排插連接而成，從圖可看出，由于排插的分布，三個(gè)電阻相互獨(dú)立，排插接入導(dǎo)線后，可短路也可接入其它的儀器儀表或信號(hào)源。
[0017]結(jié)合圖3所示，基礎(chǔ)電路接入了電源和儀表，具體是12、78排插分別接入電壓源U1和u2(直流電源或交流電均可)，也可以接入的是電流源；34、56、910排插接入電流表分別是三條支路的支路電流，這里要注意的是，如果電源是直流源，則要考慮其接入的方向問題，一般來說電流都是從電流表的正接線柱流入，負(fù)接線柱流出，所以在連接電流表之前可先計(jì)算出電路的支路電流；這樣測(cè)試結(jié)果和計(jì)算結(jié)果可進(jìn)行誤差計(jì)算，還可以驗(yàn)證基爾霍夫電流定理，即任意時(shí)刻，電路中的任一節(jié)點(diǎn)流入的各支路電流之和為零。23、67、59之間接入電壓表，同樣如果是電源是直流源，同樣接入時(shí)要考慮電壓的方向問題，但是由于上述我們已經(jīng)計(jì)算過電流大小，所以電壓表和電流表的接入方向一致；這樣整個(gè)電路的每個(gè)元器件的電壓測(cè)出，就可以驗(yàn)證基爾霍夫電壓定理，即對(duì)任一回路來說，在任意時(shí)刻，沿著該回路的所有支路電壓代數(shù)和等于零。
[0018]結(jié)合圖4、5所示，是圖3中兩個(gè)電壓源分別單獨(dú)作用時(shí)的電路圖，圖中，可測(cè)試出每條支路在單個(gè)電壓源作用下的電壓和電流，兩個(gè)電路圖中的結(jié)果疊加后與圖3的結(jié)果相比較，這樣就可以驗(yàn)證疊加定理。
[0019]結(jié)合圖6所示，在圖2的基礎(chǔ)上，如果斷開電阻R3，如何用戴維南定理或諾頓定理來定量分析其電阻R3的電流和電壓呢？戴維南定理指出:任何一個(gè)有源二端網(wǎng)絡(luò)，總可以用一個(gè)電壓源Us和一個(gè)電阻Rs串聯(lián)組成的實(shí)際電壓源來代替，其中:電壓源Us等于這個(gè)有源二端網(wǎng)絡(luò)的開路電壓Ure，內(nèi)阻Rs等于該網(wǎng)絡(luò)中所有獨(dú)立電源均置零(電壓源短接，電流源開路)后的等效電阻R。。諾頓定理指出:任何一個(gè)有源二端網(wǎng)絡(luò)，總可以用一個(gè)電流源Is和一個(gè)電阻Rs并聯(lián)組成的實(shí)際電流源來代替，其中:電流源Is等于這個(gè)有源二端網(wǎng)絡(luò)的短路電流Isc，內(nèi)阻Rs等于該網(wǎng)絡(luò)中所有獨(dú)立電源均置零(電壓源短接，電流源開路)后的等效電阻R。。所以，斷開后，58之間接入電壓表，即可測(cè)出開路電壓Uqc，如果58之間接入電流源，即可測(cè)出短路電流Isc。把12、78排插電源去掉，并短路，58之間接入萬用表置于電阻檔，則可測(cè)出等效電阻R。。這樣就可以根據(jù)等效電路求解電阻R3的電流和電壓即可，結(jié)果可與圖2中所測(cè)R3得電壓電流相比較。
[0020]另外，如果12、78排插接入的是交流電，則34、56、910排插都可以單獨(dú)接入示波器，來觀察每條支路電流的大小和圖形；23、67、59也可以接入示波器，觀察每個(gè)電阻的電壓的大小和圖形。
【權(quán)利要求】
1.一種多功能教學(xué)電路板,其特征在于，由基礎(chǔ)電路、信號(hào)源、儀器儀表構(gòu)成；基礎(chǔ)電路包括了五個(gè)排插和三個(gè)電阻RpR2、R3，三個(gè)電阻為并聯(lián)關(guān)系，每?jī)蓚€(gè)電阻之間均由兩個(gè)排插連接之，排插用于選擇性地接入電源或儀表；其中信號(hào)源可為直流電源、正弦交流電源或非正弦信號(hào)；儀器儀表，可為電流表、電壓表、萬用表和示波器；通過利用排插接入電源或儀表，可實(shí)現(xiàn)對(duì)基爾霍夫定律、疊加定理、戴維南定理及諾頓定理的驗(yàn)證。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述多功能教學(xué)電路板，其特征在于，基礎(chǔ)電路可以任意與信號(hào)源、儀器儀表有效相連。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述多功能教學(xué)電路板，其特征在于，基礎(chǔ)電路中三個(gè)電阻相互獨(dú)立，利用排插能使其短路或開路，可測(cè)其開路電壓、短路電流和等效電阻。
【文檔編號(hào)】G09B23/18GK203982644SQ201320782306
【公開日】2014年12月3日 申請(qǐng)日期:2013年12月4日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月4日
【發(fā)明者】賈宇向, 宋艷, 李潤娟, 張磊 申請(qǐng)人:賈宇向, 宋艷, 李潤娟, 張磊