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1、电 路 实 验河海大学电工电子实验中心2011.8目 录前言实验一、直流电路的测试与研究1实验二、常用电子仪器的使用及典型信号的观测6实验三、一阶动态电路时域响应的测试与研究16实验四、稳态交流电路频域响应的测试与研究21实验五、单相交流电路的测试与研究27实验六、三相交流电路的测试与研究31实验七、移相器的设计与测试38前 言电工电子测试与实践基础是根据电工电子综合实验教学大纲，为电工电子实践教学编写的系列教材中的第一册教学用书，主要介绍电工电子测试与实践基础知识和电工、电路实验，适用于工科电类各专业和非电专业的电工电子基础实践教学。实践的重要环节是实验，而实验离不开测试。为了今后能从容投入
2、电工电子创新实践活动，在电工电子实践教学环节的第一阶段，同学首先要注重电工电子测试与实践基础知识的全面、系统学习，使自己牢固掌握电工电子基本测试原理与方法。本书将电工电子基本测试技术融汇在各实验中详细渐进地给予介绍，同学可通过事先预习和临场实践相结合加以掌握。为了达到预期的实践能力培养目标，参与实践教学活动的师生还应该明确：一、实验目的电工电子综合实验课程的目的就在于培养学生：1、正确做好科学实验前各项预备、预习工作，对开放性实验进行实验地点联系、实验时间协调、实验环境布置的能力；2、正确运用理论指导科学实验的能力；3、正确使用实验设备进行科学实验的能力；4、正确编制科学实验计划、方案，正确设
3、计实验实施步骤和应急措施的能力；5、正确动手进行实验操作，实施科学实验的能力；6、正确综合分析实验数据、现象，找出实际规律，总结实验结论，编写科学实验报告的能力；7、正确分析和解决科学实验中遇到的实际问题，正确排查处理实验故障，改进科学实验计划、方案的能力；8、正确进行资料查询，课题设计，工艺制作，实验调试，成果鉴定等初步设计性实验的能力；9、互相交流、协作攻关的创新能力；二、实验须知 1、参与实验的学生按学号顺序，固定在实验桌位上进行试验。2、每次实验前应予习实验指导书。复习有关理论。明确实验的目的、任务，了解实验的基本原理以及实验线路、方法、步骤。清楚实验中要观察哪些现象，记录哪些数据，注
4、意哪些事项。3、实验开始前，了解本次实验的所有仪器，设备的使用方法。4、接好实验线路，经自查，互查无误后，再请指导教师复查，同意后才能合上电源。5、试验时，按要求操作，观察现象，记录读数，审查数据。全部实验项目完成后先自已核查实验数据，再经教师复查和批阅，在讨论完有关问题后，进行结尾工作。6、结尾工作：拆线，放好仪器、设备，整理导线，桌面整洁完成后，经教师同意方可离去。7、报告要求：文理通顺，简明扼要，字迹端正，图表清晰，分析合理，讨论深入，结论正确。 三、注意事项1、人身安全和设备安全切实遵守实验室的各项安全操作规程。不擅自接通电源，不触及带电部分，遵守“先接线后合电源，先断电源后拆线”的操
5、作程序。发现异常现象(声响、发热、焦臭等)应立即断开电源，保持现场，报告指导教师。造成仪器设备损坏者。需如实填写事故报告单。 注意仪器设备的量程和操作规程，不了解性能和用法时不得随意使用该设备，2、联接线路（1）选择设备注意设备容量，参数要适当，工作电压、电流不能超过额定值。仪表种类、量程、准确度等级要合适。尽可能要求测量仪表对被测电路工作状态影响最小。（2）合理布局 原则是：安全、方便、整齐，防止相互间的电磁影响。（3）正确连线根据电路的结构特点，选择合理的接线步骤，一般是“先串后并”、“先分后合”、“先主后辅”。 接线前先弄清电路图上的节点与实验电路中各元件的接点的对应关系。（4）仔细调整
6、电路参数要调整到实验所需值，分压器，调压器等可调设备的起始位置放在最安全处，仪表指零要调好。3、操作时要注意：手合电源、眼观全局，先看现象，再读数据。读数前要弄清仪表量程及刻度，读数时要注意姿势正确，要求“眼、针、影”成一线。记录要求完整清晰。力求表格化，一目了然。4、绘制图表、曲线报告中的所有图表、曲线都要绘制清楚。波形、曲线律画在坐标纸上，比例要适当，坐标轴上应注明物理量的符号和单位。标明比例和波形、曲线的名称。实验一 直流电路的测试与研究一、实验目的1、学会测量电源内阻及开路电压的方法；2、验证叠加定理与戴维南定理；3、通过实验证明负载上获得最大功率的条件。二、原理说明1、叠加定理：在线
7、性电路中，任一支路电流（或电压）都是电路中每一个独立源单独作用时，在该支路中产生的电流（或电压）的代数和。（图1-1）。图11当某一独立源单独作用时，其他独立源应为零值，独立电压源用短路线替换；独立电流源用开路替换。对实际电源的内阻（或内电导）必须保留在原电路中。在线性电路中，功率是电压或电流的二次函数，所以，叠加定理不适用于功率分析与计算。2、戴维南定理：任何一个线性有源二端（即一端口）网络，对外部电路而言。总可以用一个理想电压源和电阻串联的有源支路来代替。如图1-2，其理想电压源的电压等于原网络端口的开路电压Uoc，其电阻等于原网络中所有独立电源为零值时的入端等效电阻Ri。图12应用戴维南
8、定理时，被变换的一端口网络必须是线性的，可以包括独立电源或受控电源，但是与外部电路之间除直接相联系外，不允许存在任何耦合，例如通过受控电源的耦合或者是互感的耦合等。外部电路可以是线性非线性或时变元件，也可以是由它们组合成的网络。3、对于已知的线性有源一端口网络，其入端等效电阻Ri可以从原网络计算得出，也可以通过实验手段测出。下面介绍几种测量方法：（1）由戴维南定理可知：因此，只要测出有源一端口网络的开路电压Uoc和短路电流Isc，Ri就可得出，这种方法最简便，但是，对于不允许将外部电路直接短路的网络（例如有可能因短路电流过大而损坏网络内部的器件时），不能采用此法。（2）测出有源一端口网络的开路
9、电压Uoc以后，在端口处接一负载电阻RL，然后再测出负载电阻的端电压URL。因，则入端等效电阻为：（3）把有源一端口网络中的独立电源置零，然后在端口处加一给定电压u，测得流入端口的电流i，则Ri=。4、补偿法测量开路电压UOC。该法测量精度较高，因为测量输出电压时，有源一端口网络输出电流可以做到为零。测量线路如图1-3所示，通过调整R2或U2使电流表的读数为零，此时测得电压表的读数即为UOC。图13三、实验任务1、叠加定理的验证实验电路如图1-4。U1、U2分别由两台直流稳压电源提供。K1、K2为两个转换开关，当它们合向1-1时，表示电源已接入电路，若K1、K2合向短路线2-2侧时，则表示该电
10、源等于零。（即短路）调整U1=6V，U2=12V，分别测量，U1单独作用时（U2=0），电路各支路电流I1I2I3；U2单独作用时（U1=0），电路各支路电流I1I2I3；U1和U2同时作用时，电路各支路电流I1、I2、I3。数据记入自拟表格；电表读数要注意用物理量的参考、实际方向决定其正负。图142、有源一端口网络实验（1）伏安特性及最大功率输出条件实验线路如图1-5所示，调整U1=20V，由小到大改变电阻RL阻值，测量有源一端口网络输出电流及电压填入表1-1中。为保证测量精度，必须将电压表并接在RL两端时读取电流，这样计算的RL阻值将包括电压表的内阻在内，将所测得U除以I便得RL之值。（2
11、）用原理说明中3、4项的测量方法测量图1-5所示被测有源一端口网络的开路电压和等效电阻。自拟记录表格。3、有源一端口网络的等效电压源验证戴维南定理利用稳压电源和电阻相串联，组成一实际电压源，调整稳压电源的输出电压U=Uoc（第2项实验中所测开路电压），电阻利用原被测一端口网络的电阻组成，如图1-6所示，依次改变负载电阻RL的阻值（如表1-2中所示），测量I和U，填入表1-2中。5101K510图15表1-1RL（参考值）0I（mA）U（V）RL=U/I（）PL=UI（W）1K510510图16表1-2RL（参考值）0I（mA）U（V）四、实验设备1、稳压电源 2.4V、2A 二台2、直流毫安表
12、 0-150 mA 一只3、直流电压表 0-30V 一只4、变阻器 一台5、其他元件 若干五、实验报告1、实验要求及线路；2、由实验1数据验证叠加定理，并与理论计算值进行比较；3、绘制有源一端口网络的伏安特性及P=f（RL）关系曲线，计算Uoc和Ro，及验证最大的功率匹配条件。4、用表1-1、1-2数据绘制等效电压源的伏安特性，验证戴维南定理；5、用原理3、4中方法测得的Uoc及Ri与伏安特性法所测得数据列表比较。实验二 常用电子仪器的使用及典型信号的观测一、实验目的1、了解示波器的工作原理，正确使用示波器。初步掌握用示波器观察电信号波形并定量测出正弦信号和脉冲信号的波形参数的方法；2、学习使
13、用低频信号发生器；3、学习使用毫伏表；4、熟悉电路、信号与系统实验板。二、原理说明1、示波器的构造及各部分的作用示波器是一种途广泛的电子测量仪器。它可以用来观察和测量随时间变化的电信号的图形。一般示波器包括有示波管，Y轴放大器、X轴放大器，扫描发生器及电源等五个主要部份组成，其结构方框如图2-1所示。图21 示波器方框图示波管是示波器的重要部件，示波管的功能是用电信号控制电子的集束（称电子束或电子射线），使之按电信号的规律射在荧光屏上，使荧光屏内层涂的荧光物质发光，而变为光信号，通常示波器用的示波管是单电子束静电偏转示波管，这种示波管由电子枪，偏转系统和荧光屏三部分组成。电子枪包括灯丝、阴极、控制栅，第一阳极和第二阳极。灯丝用来加热阴极，使阴极发射电子，电子穿过控制栅后被子第一阳极和第二阳极加速和聚焦。所以电子枪起产生电子和使电子聚焦成束并加速的作用。偏转系统包括一对Y轴偏转板，一对X轴偏转板，每对偏转板本身两板平行，两对偏转板空间位置相互垂直。Y轴偏转板控制电子束沿Y轴方向上下运动，X轴偏转板控制电子束沿X轴方向左右运动。运动距离与偏转板上所加的电压成正比，所以偏转系统使电子束按电信号大小而偏转。
