电工电子实验内容

1实验要求一、实验课的重要性实验是研究自然科学的重要方法，是工程技术与科学研究中的重要组成部分。实验课是大学教育中的重要环节，其质量高低将直接影响学生实验能力的培养，影响学生今后的工作和发展。通过电路实验课希望达到以下目的：1．培养学生用实验来观察和研究基本电磁现象和规律的能力，丰富学生的感性认识，以巩固和扩展学到的知识。2．进行实验基本技能的训练。如正确使用常规的电工仪器仪表，了解基本的测试技术和实验方法，制定实验方案，选择实验方法，并培养学习根据实验数据进行数据处理、误差分析、编写实验报告等初步能力。3．培养学生实事求是、严肃认真、细致踏实的科学作风，养成良好的实验习惯。二、实验课要求1．做好实验前的预习准备工作（1）明确实验的目的、任务、方法和步骤，完成必要的计算。（2）研究或拟定实验线路，清楚各元件、仪表、设备的作用，应有的量程。如果未给出线路图，请自行设计，并列出所用设备及规格。（3）知道观察什么现象，测哪些数据，设计好相应的记录表格，初估实验结果，曲线变化趋势。（4）初步了解有关仪器设备的使用方法，明确注意事项。（5）写好预习报告，包括实验名称、目的、任务、步骤、线路、记录表格等。2．实验操作过程（1）接线前应核对并了解本组仪器的类型、规格及使用方法，合理选用仪表及量程。（2）实验中要用的仪器、仪表、实验板等应根据连线清晰、调节顺手、读数方便的原则合理布局。（3）正确连接线路，接线可按先串联后并联的原则，接线时应将所有电源断开，并调节设备于安全位置（调压器及直流电源等可调至设备的起始位置。若无数字表明，一般反时针旋到底）。接线时应防止短路，导线间尽量少交叉。接好线路经教师检查后方可接通电源。（4）观察并读取数据，数据记录应包括物理量名称、单位、数值及实验条件。（5）实验结束后，先拉断电源，再根据实验要求核对实验数据，经教师审核后再拆线并作好整理工作。3．编写实验报告（1）实验报告是对实验的总结。主要内容应包括：目的、任务、线路图、设备、数据整理和计算结果、曲线和图表、分析、讨论和结论。（2）报告要求文理通顺，简明扼要，字迹清楚。（3）数据整理和计算结果，尽量以表格列出，物理量要写出单位，表格后面要有计算公式和计算过程。（4）曲线用坐标纸画，先选好坐标，标上物理量及单位，曲线要求光滑，线条粗细均匀，写上曲线名称。（5）根据实验结果作出结论。分析、讨论的内容可以包括实验结果的分析、误差原因的分析、实验中发现的问题、实验的收获、心得体会、对实验的建议等，并回答思考题。2实验内容安排：实验一、基本电工仪表的使用实验二、线性电路叠加性和齐次性的研究实验三、戴维宁等效电路参数的研究实验四、交流电路元件参数的测量实验五、单相交流电路研究实验六、三相交流电路研究实验七、三相功率测量实验八、考试后面为电子部分实验请与实验老师联系相关实验内容3实验一、基本电工仪表的使用一、实验目的1.熟悉电阻元件的识、读、测；2.掌握万用表、直流电表及稳压电源的使用。3.掌握电压、电流的测量及故障分析。二、实验原理在电路中，当给定的电源电压高于负载的额定电压时，需要采用分压电路降压来满足负载的要求，如图1.1所示。R1、R2构成分压电路，其中R2为可调电阻，用于改变输出电压，R1为保护电阻，防止当调至最下端时电源电压全部加到负载两端。图1.1三、仪器设备1.数字万用表、直流电流表、直流电压表、稳压电源2.实验挂件四、实验内容1.电阻的测量用万用表测量表1.1给定电阻阻值，并用色环法直接读取其阻值和误差。表1.1标称值200300500测量值色环法2．直流电压、电流的测量按图1.1接线。取Us=10V，R1=500Ω，R2=2kΩ，RL=2kΩ，测量各电流和电压值，数据填入表1.2中。表1.2被测电量计算结果测量结果%误差UR1/VUL/VI1/mAI2/mAIL/mA3.故障分析(按实测分析）①若R1断开，则UR1=，UL=；②若R1短路，则UR1=，UL=；③若R2断开，则UR1=，UL=；④若R2短路，则UR1=，UL=。43.观察电路的变化（增加、减小或不变）。①若R1改变为200Ω，UL将会；②若R1改变为800Ω，UL将会；③若R2改变为1kΩ，UL将会；④若R2改变为3kΩ，UL将会；⑤若RL改变为500Ω，UL将会。五、预习内容阅读各项实验内容，明确实验目的，完成表1中计算要求。六、报告要求2.根据实验3的结果，说明电路发生短路或断开时会对电路产生何种影响？阐述用欧姆表检查电路连线的方法。思考题：1.正在通电运行的某电阻R能否用万用表Ω挡直接测得R的阻值？为什么？2.为什么电流表不能与电路并联？为什么电压表不能与电路串联？相反情况会产生什么后果？电阻器基础知识与检测方法电阻器是电路元件中应用最广泛的一种，在电子设备中约占元件总数的30%以上，其质量的好坏对电路工作的稳定性有极大影响。它的主要用途是稳定和调节电路中的电流和电压，其次还作为分流器分压器和负载使用。一、分类电阻器种类繁多，按材料可分为碳膜电阻、金属膜电阻、和绕线电阻等。按结构分可以分为固定电阻器、可变电阻器和敏感电阻器。碳膜电阻金属膜电阻绕线电阻可变电阻器二、电阻器的阻值和误差5电阻器的阻值和误差，一般用数字标印在电阻器上，通常一些但体积很小得电阻器，其阻值和误差常用色环来表示。1、直标法2、色标法色标法是指用不同颜色表示元件不同参数的方法。在靠近电阻器的一端画有四道或五道（精密电阻）色环。其中，第一道色环、第二道色环、及精密电阻的第三道色环都表示其相应位数的数字。其后的一道色环则表示前面数字再乘以10的n次幂，最后一道色环表示阻值的允许误差。各种颜色所代表的意义见表4。色别第一色环最大一位数字第二色环第二位数字第三色环应乘的数第四色环误差棕1110红22100橙331000黄4410000绿55100000蓝661000000紫7710000000±0.1%灰88100000000白991000000000黑001金0.1±5%银0.01±10%无色±20%三、额定功率额定功率是指长时间工作允许的最大功率。通常有1/8W、1/4W、1/2W、1W、2W、5W、10W。红色（第一位数）紫色（第二位数）橙色（倍率）金色（允许误差）电阻阻值为27000Ω±5%红色（第一位数）紫色（第二位数）黑色（第三位数）棕色（允许误差）电阻阻值为27000Ω±1%红色（倍率）6实验二线性电路叠加性和齐次性的研究一．实验目的1．验证叠加原理；2．了解叠加原理的应用场合；3．理解线性电路的叠加性和齐次性。二．原理说明叠加原理指出：在有几个电源共同作用下的线性电路中，通过每一个元件的电流或其两端的电压，可以看成是由每一个电源单独作用时在该元件上所产生的电流或电压的代数和。具体方法是：一个电源单独作用时，其它的电源必须去掉（电压源短路，电流源开路）；在求电流或电压的代数和时，当电源单独作用时电流或电压的参考方向与共同作用时的参考方向一致时，符号取正，否则取负。在图2.1中：图2.1111III222III333IIIUUU叠加原理反映了线性电路的叠加性，线性电路的齐次性是指当激励信号（如电源作用）增加或减小K倍时，电路的响应（即在电路其它各电阻元件上所产生的电流和电压值）也将增加或减小K倍。叠加性和齐次性都只适用于求解线性电路中的电流、电压。对于非线性电路，叠加性和齐次性都不适用。三．实验设备1．直流数字电压表、直流数字电流表2．恒压源（双路0～30V可调）3．NEEL－11下组件或EEL－53组件或MEEL—06四．实验内容实验电路如图2.2所示，图中：510431RRR,k12R,3305R，图中的电源US1=＋12V，US2=＋6V（以直流数字电压表读数为准），开关S3投向R3侧。71．US1电源单独作用（将开关S1投向US1侧，开关S2投向短路侧），参考图2.1(b)，画出电路图，标明各电流、电压的参考方向。用直流数字毫安表接电流插头测量各支路电流：将电流插头的红接线端插入数字电流表的红（正）接线端，电流插头的黑接线端插入数字电流表的黑（负）接线端，测量各支路电流，按规定：在结点A，电流表读数为‘＋’，表示电流流入结点，读数为‘－’，表示电流流出结点，然后根据电路中的电流参考方向，确定各支路电流的正、负号，并将数据记入表2.1中。用直流数字电压表测量各电阻元件两端电压：电压表的红（正）接线端应插入被测电阻元件电压参考方向的正端，电压表的黑（负）接线端插入电阻元件的另一端（电阻元件电压参考方向与电流参考方向一致），测量各电阻元件两端电压，数据记入表2.1中。表2.1实验数据一测量项目实验内容US1(V)US2(V)I1(mA)I2(mA)I3(mA)UAB(V)UCD(V)UAD(V)UDE(V)UFA(V)US1单独作用120US2单独作用06US1,US2共同作用126US2单独作用0122．US2电源单独作用（将开关S1投向短路侧，开关S2投向US2侧），参考图2.1(c)，画出电路图，标明各电流、电压的参考方向。重复步骤1的测量并将数据记录记入表格2.１中。3．US1和US2共同作用时（开关S1和S2分别投向US1和US2侧），各电流、电压的参考方向见图2.2。完成上述电流、电压的测量并将数据记录记入表格2.１中。4．将US2的数值调至＋12V，重复第2步的测量，并将数据记录在表2.15．将开关S3投向二极管VD侧，即电阻R3换成一只二极管1N4007，重复步骤１～4的测量过程，并将数据记入表2.2中。表2.2实验数据二测量项目实验内容US1(V)US2(V)I1(mA)I2(mA)I3(mA)UAB(V)UCD(V)UAD(V)UDE(V)UFA(V)US1单独作用120US2单独作用06US1,US2共同作用126US2单独作用0126.将图2.2中Us1换成电流源Is1，取值Is1=10mA，Us2不变，验证叠加原理。将数据记录入表2.3中。8表2.3实验数据三测量项目实验内容IS1(mA)US2(V)I1(mA)I2(mA)I3(mA)UIS(V)UAB(V)UCD(V)UAD(V)UDE(V)UFA(V)IS1单独作用100US2单独作用06IS1,US2共同作用106五．实验注意事项1．用电流插头测量各支路电流时，应注意仪表的极性，及数据表格中“＋、－”号的记录；2．注意仪表量程的及时更换；3．电压源单独作用时，去掉另一个电源，只能在实验板上用开关S１或S２操作，而不能直接将电压源短路。六．预习与思考题1．叠加原理中US1,US2分别单独作用，在实验中应如何操作？可否将要去掉的电源（US1或US22．实验电路中，若有一个电阻元件改为二极管，试问叠加性与齐次性还成立吗？为什么？七．实验报告要求1．根据表2.1实验数据一，通过求各支路电流和各电阻元件两端电压，验证线性电路2．各电阻元件所消耗的功率能否用叠加原理计算得出？试用上述实验数据计算、说明；3．根据表2.1实验数据一，当US1＝US2＝12V时，用叠加原理计算各支路电流和各电阻元件两端电压；4．根据表2.29实验三戴维宁等效电路参数的研究一、实验目的1.进一步熟悉万用表及直流仪表设备的使用方法。2.学习线性有源线性二端网络等效电路参数的测量方法。3.用实验方法验证戴维宁定理及最大功率传输条件。二、实验原理1.外特性及其测量方法含源一端口网络的两个输出端上的电压和电流关系U＝f（I）称为输出特性或外特性。它可通过在网络输出端接一个可变电阻RL作负载，RL取不同数值时测出两端电压和电流而得到，如图3.1所示。对线性一端口网络，此特性为一直线，如图3.2所示。图3.1含源网络外特性的测量电路图3.2线性含源网络的外特性对应于A点，I=0，U=Uoc（此电压称为开路电压），相当于RL。对应于B点，U=0，I=Isc（此电流称为短路电流），相当于RL=0。2．对于线性含源一端口网络，可以用实验方法测出网络的开路电压，而网络除源后的等效电阻Ro，可以用以下