電工技術(shù)實(shí)驗(yàn)講義

學(xué)生實(shí)驗(yàn)守則1、進(jìn)入本實(shí)驗(yàn)室的學(xué)生必須接受安全教育，嚴(yán)格遵守實(shí)驗(yàn)室的各項(xiàng)規(guī)章制度，嚴(yán)格遵守儀器設(shè)備的操作規(guī)程，對違規(guī)者指導(dǎo)教師有權(quán)停止其實(shí)驗(yàn)。2、實(shí)驗(yàn)前認(rèn)真預(yù)習(xí)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書，明確實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、原理和步驟，并寫出合格的預(yù)習(xí)報(bào)告，回答指導(dǎo)教師提出的問題，無預(yù)習(xí)報(bào)告者不得參加實(shí)驗(yàn)。3、必須在指定的時(shí)間內(nèi)參加實(shí)驗(yàn)，不準(zhǔn)遲到、早退，遲到十分鐘以上者不得參加本次實(shí)驗(yàn)。4、由于特殊情況不能參加實(shí)驗(yàn)的學(xué)生，必須履行相應(yīng)的請假手續(xù)（如：病假條、有班主任簽字認(rèn)可的事假條）。無手續(xù)而不參加實(shí)驗(yàn)者按曠課論處，補(bǔ)做實(shí)驗(yàn)者必須個(gè)人提出申請經(jīng)指導(dǎo)教師批準(zhǔn)。5、實(shí)驗(yàn)時(shí)必須嚴(yán)格按儀器儀表的操作規(guī)程進(jìn)行，如實(shí)記錄實(shí)驗(yàn)原始數(shù)據(jù)。按時(shí)完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告。不得抄襲他人的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。學(xué)生實(shí)驗(yàn)完畢必須按原樣整理好實(shí)驗(yàn)桌面上的儀器設(shè)備及，將個(gè)人物品和廢紙雜物帶離實(shí)驗(yàn)室。6、在實(shí)驗(yàn)過程中隨時(shí)注意安全。如出現(xiàn)故障或異常情況，應(yīng)立即切斷電源，保持現(xiàn)場。并報(bào)告指導(dǎo)教師處理。嚴(yán)禁學(xué)生私自拆卸儀器設(shè)備，因違反操作規(guī)程而造成損壞儀器設(shè)備者，應(yīng)按規(guī)定酌情賠償。7、學(xué)生進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室，不得大聲喧嘩、嬉鬧，嚴(yán)禁吸煙、吃零食，不得亂拋紙屑雜物。8、實(shí)驗(yàn)期間，不準(zhǔn)將與實(shí)驗(yàn)無關(guān)的人員帶入實(shí)驗(yàn)室。不得玩游戲或做與實(shí)驗(yàn)無關(guān)的事情。嚴(yán)禁修改、刪除、復(fù)制實(shí)驗(yàn)室計(jì)算機(jī)中的系統(tǒng)軟件與應(yīng)用軟件。目錄TOC\o"1-5"\h\z一、基本電工儀表的使用及測量誤差的計(jì)算 1二、減小儀表測量誤差的方法 5三、 基爾霍夫定律的驗(yàn)證?????????????????????????? 9四、 疊加原理的驗(yàn)證????????????????????????????11五、 戴維南定理和諾頓定理的驗(yàn)證??????????????????????14六、 受控源VCVS、VCCS、CCVS、CCCS的實(shí)驗(yàn)研究????????????18七、 RC一階電路的響應(yīng)測試??????????????????????? 22八、 R、L、C元件阻抗特性的測定???????????????????????22九、 正弦穩(wěn)態(tài)交流電路相量的研究????????????????????? 27實(shí)驗(yàn)一基本電工儀表的使用及基爾霍夫定律的驗(yàn)證一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖煜?shí)驗(yàn)臺上各類電源及各類測量儀表的布局和使用方法。驗(yàn)證基爾霍夫定律的正確性，加深對基爾霍夫定律的理解。學(xué)會用電流插頭、插座測量各支路電流。二、原理說明基爾霍夫定律是電路的基本定律。測量某電路的各支路電流及每個(gè)元件兩端的電壓，應(yīng)能分別滿足基爾霍夫電流定律（KCL）和電壓定律（KVL）。即對電路中的任一個(gè)節(jié)點(diǎn)而言，應(yīng)有工1=0;對任何一個(gè)閉合回路而言，應(yīng)有工U=0。運(yùn)用上述定律時(shí)必須注意各支路或閉合回路中電流的正方向，此方向可預(yù)先任意設(shè)三、實(shí)驗(yàn)設(shè)備序號名稱型號與規(guī)格數(shù)量備注1直流可調(diào)穩(wěn)壓電源0~30V二路2萬用表1自備3直流數(shù)字電壓表0~200V14電位、電壓測定實(shí)驗(yàn)電路板1DGJ-03四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容利用DGJ-03實(shí)驗(yàn)掛箱上的“基爾霍夫定律/疊加原理”線路，按圖1-1接線。mA丿—mA丿—電源插頭電流插座實(shí)驗(yàn)前先任意設(shè)定三條支路和三個(gè)閉合回路的電流正方向。圖1-1中的I1、I2、I3的方向已設(shè)定。三個(gè)閉合回路的電流正方向可設(shè)為ADEFA、BADCB和FBCEF。分別將兩路直流穩(wěn)壓源接入電路，令U]=6V,U2=12V。熟悉電流插頭的結(jié)構(gòu)，將電流插頭的兩端接至數(shù)字毫安表的“＋、－”兩端。將電流插頭分別插入三條支路的三個(gè)電流插座中，讀出并記錄電流值。用直流數(shù)字電壓表分別測量兩路電源及電阻元件上的電壓值，記錄之。被測量A(mA)I2(mA)I3(mA)U（v）U2(V)UFA（V）UA（V）Uad（V）UCD（V）Ude（V）計(jì)算值測量值相對誤差五、實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)同實(shí)驗(yàn)四的注意1，但需用到電流插座。2?所有需要測量的電壓值，均以電壓表測量的讀數(shù)為準(zhǔn)。U］、U2也需測量，不應(yīng)取電源本身的顯示值。防止穩(wěn)壓電源兩個(gè)輸出端碰線短路。用指針式電壓表或電流表測量電壓或電流時(shí)，如果儀表指針反偏，則必須調(diào)換儀表極性，重新測量。此時(shí)指針正偏，可讀得電壓或電流值。若用數(shù)顯電壓表或電流表測量，則可直接讀出電壓或電流值。但應(yīng)注意：所讀得的電壓或電流值的正確正、負(fù)號應(yīng)根據(jù)設(shè)定的電流參考方向來判斷。六、預(yù)習(xí)思考題根據(jù)圖1-1的電路參數(shù)，計(jì)算出待測的電流I］、I2、I3和各電阻上的電壓值，記入表中，以便實(shí)驗(yàn)測量時(shí)，可正確地選定毫安表和電壓表的量程。實(shí)驗(yàn)中，若用指針式萬用表直流毫安檔測各支路電流，在什么情況下可能出現(xiàn)指針反偏，應(yīng)如何處理？在記錄數(shù)據(jù)時(shí)應(yīng)注意什么？若用直流數(shù)字毫安表進(jìn)行測量時(shí)，則會有什么顯示呢？七、實(shí)驗(yàn)報(bào)告根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，選定節(jié)點(diǎn)A,驗(yàn)證KCL的正確性。根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，選定實(shí)驗(yàn)電路中的任一個(gè)閉合回路，驗(yàn)證KVL的正確性。將支路和閉合回路的電流方向重新設(shè)定，重復(fù)1、2兩項(xiàng)驗(yàn)證。誤差原因分析。心得體會及其他。

實(shí)驗(yàn)二用三表法測量電路等效參數(shù)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康膶W(xué)會用交流電壓表、交流電流表和功率表測量元件的交流等效參數(shù)的方法。學(xué)會功率表的接法和使用。二、原理說明正弦交流信號激勵下的元件值或阻抗值，可以用交流電壓表、交流電流表及功率表分別測量出元件兩端的電壓U、流過該元件的電流I和它所消耗的功率P,然后通過計(jì)算得到所求的各值，這種方法稱為三表法，是用以測量50Hz交流電路參數(shù)的基本方法。計(jì)算的基本公式為：阻抗的模|z|電路的功率因數(shù)cos?=二等效電阻R=阻抗的模|z|電路的功率因數(shù)cos?=二等效電阻R=—=|Z|cos?等效電抗X=|Z|sin申或X=XL=2nfL,X=Xc=12f1.阻抗性質(zhì)的判別方法：可用在被測元件兩端并聯(lián)電容或?qū)⒈粶y元件與電容串聯(lián)的方法來判別。其原理如下：(a)(b)圖2-1并聯(lián)電容測量法(1)在被測元件兩端并聯(lián)一只適當(dāng)容量的試驗(yàn)電容,若串接在電路中電流表的讀數(shù)增大，則被測阻抗為容性電流減小則為感性。圖2-l(a)中，Z為待測定的元件，C'為試驗(yàn)電容器。(b)圖是(a)的等效電路，圖中G、B為待測阻抗Z的電導(dǎo)和電納，B'為并聯(lián)電容C'的電納。在端電壓有效值不變的條件下，按下面兩種情況進(jìn)行分析：①設(shè)B+B'=B",若B'增大，B"也增大，則電路中電流I將單調(diào)地上升，故可判斷B為容性元件。②設(shè)B+B'=B",若B'增大，而B"先減小而后再增大，電流I也是先減小后上升，如圖2-2所示，則可判斷B為感性元件。由以上分析可見，當(dāng)B為容性元件時(shí)，對并聯(lián)電容C'值無特殊要求；而當(dāng)B為感性元件時(shí)，B'<|2B|才有判定為感性的意義。B'>|2B|時(shí)，電流單調(diào)上升，與B為容性時(shí)相同，并不能說明電路是感性的。因此B'<|2B|是判斷電路性質(zhì)的可靠條件，

2b由此得判定條件為C'<—。(2)與被測元件串聯(lián)一個(gè)適當(dāng)容量的試驗(yàn)電容，若被測阻抗的端電壓下降，則判為容1性，端壓上升則為感性，判定條件為 <丨2X丨式中X為被測阻抗的電抗值，C'為串oC聯(lián)試驗(yàn)電容值，此關(guān)系式可自行證明。.判斷待測元件的性質(zhì)，除上述借助于試驗(yàn)電容C'測定法外，還可以利用該元件的電流i與電壓u之間的相位關(guān)系來判斷。若i超前于U,為容性；i滯后于U,則為感性。本實(shí)驗(yàn)所用的功率表為智能交流功率表，其電壓接線端應(yīng)與負(fù)載并聯(lián)，電流接線端應(yīng)與負(fù)載串聯(lián)。三、實(shí)驗(yàn)設(shè)備序號名稱型號與規(guī)格數(shù)量備注1交流電壓表0?500V12交流電流表0?5A13功率表1(DGJ-07)4自耦調(diào)壓器15鎮(zhèn)流器(電感線圈)與30W日光燈配用1DGJ-047電容器1yF,4.7yF/500V1DG098白熾燈15W/220V3DGJ-04四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容測試線路如圖2-3所示。按圖2-3接線，并經(jīng)指導(dǎo)教師檢查后，方可接通市電電源。2.分別測量15W白熾燈(R)、30W日光燈鎮(zhèn)流器(L)和4.7“F電容器(C)的等效參數(shù)。測量L、C串聯(lián)與并聯(lián)后的等效參數(shù)。

被測阻抗測量值計(jì)算值電路等效參數(shù)U(V)I(A)P(W)cos申Z(Q)cos申R(Q)L(mH)C(MF)15W白熾燈R電感線圈L電容器CL與C串聯(lián)L與C并聯(lián)4.驗(yàn)證用串、并試驗(yàn)電容法判別負(fù)載性質(zhì)的正確性。實(shí)驗(yàn)線路同圖2-3,但不必接功率表，按下表內(nèi)容進(jìn)行測量和記錄。被測元件串1mf電容并1mF電容串前端電壓(V)串后端電壓(V)并刖電流(A)并后電流(A)R(三只15W白熾燈)C(4.7mF)L(1H)五、 實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)本實(shí)驗(yàn)直接用市電220V交流電源供電，實(shí)驗(yàn)中要特別注意人身安全，不可用手直接觸摸通電線路的裸露部分，以免觸電，進(jìn)實(shí)驗(yàn)室應(yīng)穿絕緣鞋。自耦調(diào)壓器在接通電源前，應(yīng)將其手柄置在零位上，調(diào)節(jié)時(shí)，使其輸出電壓從零開始逐漸升高。每次改接實(shí)驗(yàn)線路、換撥黑匣子上的開關(guān)及實(shí)驗(yàn)完畢，都必須先將其旋柄慢慢調(diào)回零位，再斷電源。必須嚴(yán)格遵守這一安全操作規(guī)程。實(shí)驗(yàn)前應(yīng)詳細(xì)閱讀智能交流功率表的使用說明書，熟悉其使用方法。六、 預(yù)習(xí)思考題在50Hz的交流電路中，測得一只鐵心線圈的P、I和U，如何算得它的阻值及電感量？如何用串聯(lián)電容的方法來判別阻抗的性質(zhì)？試用I隨X'C(串聯(lián)容抗)的變化關(guān)系1作定性分析，證明串聯(lián)試驗(yàn)時(shí)，C'滿足一廠<|2X|0七、實(shí)驗(yàn)報(bào)告1.根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，完成各項(xiàng)計(jì)算。完成預(yù)習(xí)思考題1、2的任務(wù)。心得體會及其他。實(shí)驗(yàn)三常用電子儀器的使用一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、學(xué)習(xí)電子電路實(shí)驗(yàn)中常用的電子儀器——示波器、函數(shù)信號發(fā)生器的主要技術(shù)指標(biāo)、性能及正確使用方法。2、初步掌握用雙蹤示波器觀察正弦信號波形和讀取波形參數(shù)的方法。3、熟悉電子元器件和模擬電路實(shí)驗(yàn)箱，4、掌握放大電路靜態(tài)工作點(diǎn)的調(diào)試方法。5、 學(xué)習(xí)測量放大電路Q點(diǎn)，AV的方法，了解共射極電路特性。6、 學(xué)習(xí)放大電路的動態(tài)性能。二、實(shí)驗(yàn)原理在模擬電子電路實(shí)驗(yàn)中，經(jīng)常使用的電子儀器有示波器、函數(shù)信號發(fā)生器、直流穩(wěn)壓電源、交流毫伏表及頻率計(jì)等。它們和萬用電表一起，可以完成對模擬電子電路的靜態(tài)和動態(tài)工作情況的測試。實(shí)驗(yàn)中要對各種電子儀器進(jìn)行綜合使用，可按照信號流向，以連線簡捷，調(diào)節(jié)順手，觀察與讀數(shù)方便等原則進(jìn)行合理布局，各儀器與被測實(shí)驗(yàn)裝置之間的布局與連接如圖1-1所示。接線時(shí)應(yīng)注意，為防止外界干擾，各儀器的共公接地端應(yīng)連接在一起，稱共地。信號源和交流毫伏表的引線通常用屏蔽線或?qū)Ｓ秒娎|線，示波器接線使用專用電纜線，直流電源的接線用普通導(dǎo)線。圖3-1模擬電子電路中常用電子儀器布局圖1、示波器示波器是一種用途很廣的電子測量儀器，它既能直接顯示電信號的波形，又能對電信號進(jìn)行各種參數(shù)的測量?，F(xiàn)著重指出下列幾點(diǎn)：1）、尋找掃描光跡將示波器Y軸顯示方式置“Y]”或“丫2”，輸入耦合方式置“GND”，開機(jī)預(yù)熱后，若在顯示屏上不出現(xiàn)光點(diǎn)和掃描基線，可按下列操作去找到掃描線：①適當(dāng)調(diào)節(jié)亮度旋鈕。②觸發(fā)方式開關(guān)置“自動”。③適當(dāng)調(diào)節(jié)垂直（N）、水平（=）“位移”旋鈕，使掃描光跡位于屏幕中央。（若示波器設(shè)有“尋跡”按鍵，可按下“尋跡”按鍵，判斷光跡偏移基線的方向。）2） 、雙蹤示波器一般有五種顯示方式，即“Y]”、“丫2”、“Y]+Y2”三種單蹤顯示方式和“交替”“斷續(xù)”二種雙蹤顯示方式。“交替”顯示一般適宜于輸入信號頻率較高時(shí)使用。“斷續(xù)”顯示一般適宜于輸入信號頻率較低時(shí)使用。3） 、為了顯示穩(wěn)定的被測信號波形，“觸發(fā)源選擇”開關(guān)一般選為“內(nèi)”觸發(fā)，使掃描觸發(fā)信號取自示波器內(nèi)部的Y通道。4） 、觸發(fā)方式開關(guān)通常先置于“自動”調(diào)出波形后，若被顯示的波形不穩(wěn)定，可置觸發(fā)方式開關(guān)于“常態(tài)”，通過調(diào)節(jié)“觸發(fā)電平”旋鈕找到合適的觸發(fā)電壓，使被測試的波形穩(wěn)定地顯示在示波器屏幕上。有時(shí)，由于選擇了較慢的掃描速率，顯示屏上將會出現(xiàn)閃爍的光跡，但被測信號的波形不在X軸方向左右移動，這樣的現(xiàn)象仍屬于穩(wěn)定顯示。5） 、適當(dāng)調(diào)節(jié)“掃描速率”開關(guān)及“Y軸靈敏度”開關(guān)使屏幕上顯示一?二個(gè)周期的被測信號波形。在測量幅值時(shí)，應(yīng)注意將“Y軸靈敏度微調(diào)”旋鈕置于“校準(zhǔn)”位置，即順時(shí)針旋到底，且聽到關(guān)的聲音。在測量周期時(shí)，應(yīng)注意將X軸掃速微調(diào)”旋鈕置于“校準(zhǔn)”位置，即順時(shí)針旋到底，且聽到關(guān)的聲音。還要注意“擴(kuò)展”旋鈕的位置。根據(jù)被測波形在屏幕坐標(biāo)刻度上垂直方向所占的格數(shù)（div或cm）與“Y軸靈敏度”開關(guān)指示值（v/div）的乘積，即可算得信號幅值的實(shí)測值。根據(jù)被測信號波形一個(gè)周期在屏幕坐標(biāo)刻度水平方向所占的格數(shù)（div或cm）與“掃速”開關(guān)指示值（t/div）的乘積，即可算得信號頻率的實(shí)測值。2、 函數(shù)信號發(fā)生器函數(shù)信號發(fā)生器按需要輸出正弦波、方波、三角波三種信號波形。輸出電壓最大可達(dá)20Vp-p。通過輸出衰減開關(guān)和輸出幅度調(diào)節(jié)旋鈕，可使輸出電壓在毫伏級到伏級范圍內(nèi)連續(xù)調(diào)節(jié)。函數(shù)信號發(fā)生器的輸出信號頻率可以通過頻率分檔開關(guān)進(jìn)行調(diào)節(jié)。函數(shù)信號發(fā)生器作為信號源，它的輸出端不允許短路。3、 交流毫伏表交流毫伏表只能在其工作頻率范圍之內(nèi)，用來測量正弦交流電壓的有效值。為了防止過載而損壞，測量前一般先把量程開關(guān)置于量程較大位置上，然后在測量中逐檔減小量程。三、 實(shí)驗(yàn)設(shè)備與器件1、函數(shù)信號發(fā)生器 2、雙蹤示波器3、交流毫伏表四、 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1、用機(jī)內(nèi)校正信號對示波器進(jìn)行自檢。1） 掃描基線調(diào)節(jié)將示波器的顯示方式開關(guān)置于“單蹤”顯示（Y]或Y2），輸入耦合方式開關(guān)置“GND”，觸發(fā)方式開關(guān)置于“自動”。開啟電源開關(guān)后，調(diào)節(jié)“輝度”、“聚焦”、“輔助聚焦”等旋鈕，使熒光屏上顯示一條細(xì)而且亮度適中的掃描基線。然后調(diào)節(jié)“X軸位移”（=和“Y軸位移”（“）旋鈕，使掃描線位于屏幕中央，并且能上下左右移動自如。2） 測試“正弦波信號”波形的幅度、頻率調(diào)節(jié)函數(shù)信號發(fā)生器有關(guān)旋鈕，使輸出頻率分別為1KHz、lOKHz,有效值均為IV（交流毫伏表測量值）的正弦波信號。將示波器Y軸輸入耦合方式開關(guān)置于“AC”或“DC”，觸發(fā)源選擇開關(guān)置“內(nèi)”，內(nèi)觸發(fā)源選擇開關(guān)置“Y]”或“Y2”。調(diào)節(jié)X軸“掃描速率”開關(guān)（t/div）和Y軸“輸入靈敏度”開關(guān)（V/div）,使示波器顯示屏上顯示出一個(gè)或數(shù)個(gè)周期穩(wěn)定的方波波形。改變示波器“掃速”開關(guān)及“Y軸靈敏度”開關(guān)等位置，測量信號源輸出電壓頻率

及峰峰值，記入表3-1。表3-1信號電壓頻率示波器測量值信號電壓毫伏表讀數(shù)信號電壓頻率示波器測量值信號電壓毫伏表讀數(shù)（V）周期（ms）頻率（Hz）1KHz10KHz示波器測量值峰峰值（V）有效值（V）（2）按圖3.2接線，調(diào)整R使V=2.2V,計(jì)算并填表1.1。PE圖3.2工作點(diǎn)穩(wěn)定的放大電路為穩(wěn)定工作點(diǎn)，在電路中引入負(fù)反饋電阻Re,用于穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)，即當(dāng)環(huán)境溫度變化時(shí)，保持靜態(tài)集電極電流I和管壓降U基本不變。依靠于下列反饋關(guān)系：CQCEQTt—pt—It—Ut—UI—II—IJ,反過程也一樣，其中R的引入是為了穩(wěn)定CQEBEBQCQb2U。但此類工作電路的放大倍數(shù)由于引入負(fù)反饋而減小了，而輸入電阻r變大了，輸出電bi阻r不變。o-P(RR-P(RR)cL-r+(1+p)Rbee二RbiK2Wrbe+(1+0)R),er二RocR||R由以上公式可知，當(dāng)卩很大時(shí)，放大倍數(shù)A約等于不受卩值變化的影響。uRe表3.2實(shí)測實(shí)測計(jì)算V(V)BEV(V)CER(KQ)b鈍A)I(mA)C動態(tài)研究(1)按圖3.3所示電路接線。將信號發(fā)生器的輸出信號調(diào)到f=lKHz，幅值為500mV,接至放大電路的A點(diǎn)，經(jīng)過R、R衰減(100倍)，V點(diǎn)得到5mV的小信號，觀察V和V端波形，并比較12iiO相位。圖3.3所示電路中，R2為分壓衰