电工电子学实验指导书正式稿

目录实验绪论实验一设计简易电压表实验二日光灯电路实验三三相交流电路实验四常用电子仪表的使用实验五RC电路的暂态分析实验六三相异步电动机的起动与控制实验七单管电压放大器实验八集成运算放大器的应用实验九RC正弦波振荡器与功放电路实验十直流稳压电源实验十一组合逻辑电路的设计实验十二集成JK触发器和计数器实验十三简易数字计时器实验十四555集成定时器及其应用实验十五A/D、D/A转换器实验十六可编程控制器PLC及其应用1实验绪论一．实验在电工电子学课程中的地位和作用在原国家教委颁发的“电工技术”，“电子技术”课程教学基本要求中规定：实验是本程重要的实践性教学环节。实验的目的不仅要帮助学生巩固和加深理解所学的理论知识，更重要的是要训练他们的实验技能，树立工程实际观点和严谨的科学作风，使他们能独立地进行实验。因此规定本课程实验学时占总学时数的25%。二．对学生实验技能的具体要求1．在“电工技术”部分，对学生实验技能训练的具体要求是：能使用常用的电工仪表、仪器和电工设备。2．能按电路图接线，查线和排除简单的线路故障。3．能进行实验操作，测取数据和观察实验现象。4．能整理、分析实验数据，绘制曲线并写出整洁的、条理清楚的、内容完整的实验报告。在“电子技术”部分，对学生实验技能训练的具体要求是：1．能使用常用电子仪器。2．学习查阅手册，对常用的电子元器件具有使用的基本知识。3．初步学会使用二极管、晶体管、集成运算放大器、集成稳压器、门电路、触发器、寄存器、计数器及七段译码器等中、小规模集成电路。4．能根据电路图连接简单的电子线路进行实验。5．能准确读取数据，观察实验现象，测绘波形、曲线。6．能整理分析实验数据，写出整洁的、条理清楚的、内容完整的实验报告。三．电工电子学实验的过程与方法每个实验都要经历预习、实验和总结三个阶段。每个阶段都有明确的任务和要求。1．预习预习的任务是阅读实验指导书，弄清实验目的、内容要求、方法及实验中应注意的问题。必要时拟出实验步骤，画出记录表格，阅读预习要求中指定的附录，查找必要的资料。要对实验结果作出估计，选择所用电表的量程，作出必要的估算，以便实验时及时检验结果的正确性。有些仪器、设备仅凭阅读资料难以掌握其使用方法，所以要到实验室进行预习。2．实验实验的任务是按照预定的方案进行实验。实验过程既是完成实验任务的过程，又是锻炼实验能力和培养科学实践作风的过程，在实验中，要做好原始数据的记录，要逐步学会2用理论去分析与解决实验中遇到的各种问题。3．总结总结的任务是在实验完成后，整理实验数据，分析实验结果，得出结论，完成实验总结报告。四．实验报告内容本课程实验报告分预习报告和总结报告两部分。预习报告中应写明：1．实验目的2．实验仪表设备3．实验内容（分步骤扼要摘抄，画出实验电路，记录表格，预选电表量程，必要的理论计算式，计算值，必须回答的预习问题，特殊注意事项。总结报告中应写明：1．经整理后的实验数据，计算数据2．实验波形，曲线3．对数据、曲线的分析、说明、结论等五．实验时的安全用电知识实验时，要杜绝电击现象。电击是人体中通过电流时产生的一种剧烈的生理反映。轻则人体触电部位麻木、痉挛，重则造成严重烧伤、甚至死亡。在实验中引起电击的主要原因是由于用电设备的破损或故障及操作不当而误触220V、380V电压。此外，对于已充电的电容器（尤其是高电压、大容量），即使已断开电源，触及时仍可能发生电击。因此，实验中应注意以下几点：1．弄清实验电源系统，以便在发生电击时及时切断电源。2．实验时，连好电路后，必须经指导教师检查后方可通电，并在通电前通知同组同学。3．实验中，不可带电改接电路，不可触及电路的带电部位。4．实验完毕，必须先断开电源开关，经教师检查数据签字后，才拆线整理。六．综合电工电子实验台供电系统简介（一）．交流电源。电源总开关、三相电源插座、低压交流电源（二）．直流电源TX083319电源板可提供+15V，—15V，+10V，0V直流电源七．学生实验手则1．严格遵守实验室的规章制度及管理措施，执行实验纪律。32．服从教师及有关实验技术人员的指导，实验前要认真预习，明确实验目的、要求、方法和步骤，认真按要求进行操作，不得在实验室内做与本实验无关的事。3．实验中不得动用与本实验无关的仪器设备，不得动用他组的仪器、工具、文件与材料。实验时，按教师规定做好实验的准备工作，经指导教师检查同意后，方可开始做实验。违反操作规程造成仪器设备及实验材料损坏者，将酌情赔偿并视情节轻重进行批评直到纪律处分。4．严格遵守仪器设备的操作规程，设备发生故障应立即停止实验，报指导教师和实验员处理，不得擅自拆卸，严防事故，确保实验室的安全。5．进入实验室必须保持肃静、整洁。不准高声谈笑，不准吸烟，不准随地吐痰，不准乱抛纸屑杂务等。6．实验过程中，要严肃认真，详细记录实验数据和结果，经指导教师签字认可后，方可结束实验，实验后要按时写好实验报告，教指导教师批阅，数据和报告要求实事求是，不得抄袭伪造和涂改，否则按不合格处理。7．认真搞好实验室的清洁卫生，每次实验结束，要依照实验室的有关规定以及指导教师的要求做好实验的结束工作，并经教师许可后方可离开。8．以上各条必须严格遵守，违反者予以批评教育，情节严重的依照有关规定进行处理。9．本规定由教务处解释，自公布之日起执行，原学生实验守则作废。4实验一设计简易电压表一.实验目的(一)学习直流电压表、电流表、欧姆表的基本原理,组装简易万用表(二)学习校验电工仪表的基本方法二.实验仪表、设备序号名称型号、规格数量1简易万用表组装实验板12电源板TX08330513标准直流电压表(或数字万用表)14标准直流电流表15滑线变阻器1三.实验内容(一)验证部分1.学习使用数字万用表测量直流电压、电阻的值。2.学习组装简易万用表图1.1为万用表原理图,其中K1K2是两个联动开关,扳动旋钮,动端MN可同时换位,以改变测量功能和量程.图1.1中,表头满偏电流Ig=100uA(指针指向最大刻度时所需电流),表头内阻2.5kΩ图1.2为简易万用表组装实验板的平面元件平面布置图.其中K1、K2被画成平动式,可理解为动端MN两个箭头在上下两条粗线上滑动,同步换位.待装万用表测量功能及量程如下:电阻档:×1K(即表盘刻度数×1000Ω),标称中心阻值15kΩ直流电压档:5V和10V档质量指标:电阻档中心阻值相对误差〈10%；直流电压、电流档各量程的准确度等级不低于2.5级。(二)设计部分设计一简易直流电压表，表头参数同上，要求电压表量程为15V,自己选择电阻等器件。四.预习内容(一)阅读数字万用表的使用方法(二)根据图1.1电路,了解欧姆档的原理，写出表达式，理解RX的作用。设E=1.5V,5为使表头指针指在表盘中间时,RX=?标称中心值为多少?(三)了解电压,电流档的原理。计算R3+R4=?(10V档)；R4+R5=?(5mA档)五.实验步骤(一)验证部分25.5Ω1.5V6.8kR110kR247.5kR350kR425.5ΩR5×1k5V10V5mA10mAΩUmA100μA图1.2实验板平面布置图10k100μA2.5kΩR5R4R2R3UUR1RWEΩ10mA×1k5V10V5mA5mA10mA测量端＋－K1K2图1.1自装万用表原理图MN61.使用万用表(1)测量稳压电源电压:U=(2)测量实验板上各电阻的值.R1=R2=R3=R4=R5=2.组装简易万用表,按图连线,认真检查.3.对简易万用表校验(1)校验电阻档调零:将两个测量表笔短路,即RX=0,调节RW,使表针指在0Ω。测量中心阻值相对误差:用所装万用表测量图中RAB,调节电位器的阻值使表针在中心阻值处,记录RAB=(2)校验直流电压档将换档开关置于10V档.按图接线,其中UO为0.5级标准表,UX为被校表(通电之前应将电位器电阻调到最小输出电压位置)。取稳压源输出电压15V为电源,调节电位器R,使被校表读数如下表所示,同时记录UO的读数。表1-1表1-1中△γ为满刻度相对误差(引用误差)UX-UO△γ=─────X100%被校表量程(3)校验直流电流档将换档开关置于5mA档,按图接线.其中AO为标准表,AX为被校表.按直流电压档的校验方法,完成下列表格测量及计算。UX(V)246810UO(V)△γABABRR被校表标称中心阻值中心阻值相对误差电位器10kΩAB图1.315V+－UOUX图1.47表1-2IX(mA)12345IO(mA)△γ表1-2中△γ为满刻度相对误差(引用误差)IX-IO△γ=─────×100%被校表量程(二)设计部分实验步骤参考验证部分六.总结报告要求(一)分析误差原因.直流电压档,电流档的准确度等级确定方法如下:若校验数据中∣△γ∣≤2.5%,则该档准确度等级不低于2.5级(二)回答思考题－＋－＋15V+－mAOmAX图1.51kΩ8实验二日光灯电路一.实验目的（一）熟悉日光灯电路各元件的作用。（二）研究串联交流电路中总电压与分电压的关系。（三）研究并联交流电路中总电流与分电流的关系。（四）测量电路的电流,电压与功率,计算该电路的等效阻抗。（五）研究电感性电路的功率因数以及并联电容提高功率因数的方法。二.实验仪表、设备序号名称型号、规格数量1日光灯电路板HD-TX05330312交流电压表(或数字万用表)13交流电流表14功率表1三.实验内容（一）电路如下页图,经指导教师检查后再通电。（二）不接入电容,测量灯管电压UR,镇流器端电压UL和电源电压U,电流I,电路功率P记入下表.测量值UULURIP(三)接入电容,并逐步增加电容,测量总电流I,电容电流IC,灯管电流IRL,及总功率P,填入下表,注意找出I最小时的电容量C.测量次序电容量(μF)U(V)I(A)IRL(A)IC(A)P(W)计算cos10.472434.47485129四.预习内容(一)复习交流电路(R,L,C)的分析与计算.(二)已知灯管功率P为40W,试选择电流表、功率表的量程五.实验步骤自拟.六.总结报告要求(一)计算总等效电阻R,总阻抗Z,镇流器等效感抗XL,等效电感L,电路功率因数cos,用表格表示.(二)总结R,L串联交流电路中,各个电压与总电压的关系.(三)总结并联交流电路中各分电流与总电流的关系,说明并联电容后哪些量变化,哪些量不变,为什么?用相量图说明并联C后,为什么总电流随C的增加而变化.0.47µFAAA250V*1A500V功率表接线柱框图LNÎÛRÛLÛ镇流器8µF4.7µF4µFÎCÎL*启辉器10实验三三相交流电路一.实验目的(一)学习三相交流电路中负载的星形和三角形连接的方法。(二)验证三相对称负载星形和三角形连接时负载的相电流、线电压及相电流、线电流的关系。(三)了解星形连接时中线所起作用。二.实验仪表、设备序号名称型号、规格数量1三相交流电路实验板HD-TX05332812交流电压表(或数字万用表)13交流电流表14功率表1图3.1L1L2L3N灯泡40WAA’B’BCC’‘*250V*A’(B’,C’)O’1A500VA(B,C)O’O’O功率表接线柱框图11三.实验内容(一)连接星形电路如图3.1,测量负载对称Y0连接,Y连接,和负载不对称Y0连接,Y连接时线电压、相电压、中线电流,中点位移.并测量三相功率。(二)连接三角形电路如图3.2,测量负载对称时线电流、相电流,并测量功率四.预习内容(一)复习星形连接负载对称和不对称电路中线电压和相电压的关系.断开中线的影响.(二)复习三角形连接负载对称时线电流和相电流的关系.自拟测量表格.五.实验步骤(一)按图接线,经教师检查后通电测量线电压相电压线电流中线电流中点位移各相功率UABUBCUACUAOUBOUCOIAIBICIOUOO’PAPBPC负载对称测量线电流预留断线处测量相电流预留短线处L3L2L1图3.212负载不对称注:不对称负载关A相一灯(二)按图接线,经教师检查后通电测量,表格自拟.六.总结报告要求(一)整理测量数据填入下表1.用实验数据说明YO连接时UL与U