第15章《电工电子基础》实验课题精编版

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1、第15章 实验课题,15.1 常用实验仪器的使用 15.2 基尔霍夫定律和叠加定理实验 15.3 戴维南定理及功率传输最大条件 的研究实验 15.4 日光灯功率因数提高实验 15.5 三相异步电动机的点动控制和单相旋转控制实验 15.6 三相异步电动机的正反转控制实验 15.7 基本放大电路实验,第15章 实验课题,15.8 两级阻容耦合放大电路实验 15.9 低频OTL功率放大器实验 15.10 集成运算放大电路实验 15.11 集成稳压电源实验 15.12 TTL与非门电路的参数和特性测试实验 15.13 译码器与数码显示器实验 15.14 触发器实验 15.15 计数器实验 15.16

2、555集成定时器应用实验,大连理工大学出版社,15.1 常用实验仪器的使用,（1）认识实验室的仪器，了解其功能、面板标识、换挡开关与显示。 （2）作简单的测量练习，了解仪器的操作要领与注意事项。,一、实验目的,二、预习要求 学生课前预习本实验的问题，初步认识实验室基本仪器的功能、接线方法、换挡开关的操作，如有条件最好能阅读仪器的说明书。准备画仪器面板图的纸、笔，以备上课用。每组准备一台小收音机，供测量波形用。,三、实验内容,四、实验步骤,教师介绍实验室各种仪器（外观、型号、功能、面板标识、参数、特性、仪器的接线和测量方法、使用注意事项等）;学生分组，每组一套仪器，按照实验习题和教师的要求，边操

3、作边记录。本课程的常用仪器除万用表外，还应包括可调直流稳压电源、低频信号源、毫伏表和示波器。按教师要求完成实验报告。,（1）用万用表测量直流稳压电源的输出电压，记录其可调 范围。,（2）用示波器测量低频信号源的信号波形，初步掌握示波器的使用方法，调出35个周期完整、幅度适中的稳定波形，估测信号的频率和幅度，详细记录操作过程和出现的问题。 （3）用示波器测量正弦波信号，记录其波形、频率、幅度。再用毫伏表测量同一个波形，对其幅度的结果进行核对。（ 注意 :毫伏表的读数是有效值） （4）用示波器测量小收音机的音频输出（从扬声器的音圈接点上引出信号），观察屏幕上的波形与扬声器中声音的音量、音质的对应关

4、系，并作记录。 （5）每人画一套仪器面板图，详细标注所有的文字符号，在实验报告中对所有的英文进行翻译。 （6）在实验报告中对每种仪器的使用步骤和注意事项作简明扼要的描述（最好用图、表）。,五、实验习题,（1）稳压电源的输出是否可调?如果不可调怎么办? （2）稳压电源的输出有几组?如果只有一组输出，现在需要两组对称输出的电源（例如OCL功率放大器、集成运算放大器等的供电电源）怎么办? （3）怎样测量稳压电源的输出电流?直接用万用表的电流挡测量稳压电源的输出端可以吗?为什么? （4）用毫伏表测量交、直流混合波形的信号，其读数代表什么含义? （5）用毫伏表测量非正弦波形的信号，其读数代表什么含义?

5、（6）用示波器测量直流信号时应注意什么问题?,（7）用示波器测量交、直流混合波形的信号，从不同的输入端（AC端或DC端）输入信号，屏幕波形各代表什么含义? （8）人的语言信号波形与唱歌信号波形有什么明显的区别?如果想要观察你自己的语音信号波形，应当怎么办?,15.2 基尔霍夫定律和叠加定理实验,（1）掌握电路中电压、电流及电位的测量方法。 （2）理解电位与电压的异同点。 （3）通过实验加深对基尔霍夫电压、电流定律及叠加定理的理解。 （4）进一步熟悉稳压电源和万用表的使用。,一、实验目的,二、预习要求 （1）课前复习教材中基尔霍夫电压、电流定律及叠加定理的有关内容，预习本实验，熟悉稳压电源和万用

6、表的使用方法。 （2）根据实验电路图和实际元器件参数，计算电路中的有关数据。,三、实验电路及测量原理,1.电流的测量 实验电路如图15 -1所示，R1=510，R2=1 k，R3=510，R4=510，R5=330。图中标注出了各支路电流的参考方向。每条支路都有一个断开的位置，要测量该支路电流时，把万用表转换开关转到直流电流挡，并选择合适的量程，用万用表的两个表笔分别与断开的两个接头相接，电流表串联在被测电路中，电流从正表笔流入，负表笔流出。若按参考方向串接表笔，表针正偏，读数为正;若表针反偏，则应调换两个表笔使表针正偏，此时电流值为负。,图15 -1,2.电位与电压的测量 电位是电路中某一点

7、到参考点的电压，是相对的;电压是某两点的电位差，是绝对的。 电位的测量需要选定一个零电位参考点，选择不同的参考点，同一点的电位值不同。电位有正有负，测量时用万用表负表笔接参考点，用正表笔接被测点，若指针正偏，该点电位为正; 若指针反偏，调换两个表笔测量，该点电位为负，记录时应带负号。,电压参考方向如图15 -1所示，测量时按参考方向连接，指针正偏，电压为正;若指针反偏，再调换万用表表笔进行测量，与参考方向相反的电压应以负值记录。 3.基尔霍夫定律 KVL内容是:任一时刻，电路中的任一闭合回路内所有元件电压的代数和恒等于零，即 U=0。 KCL内容是:任一时刻，流经电路中任一节点的电流的代数和恒

8、等于零，即I=0。 4.叠加定理 几个电源同时作用的线性电路中，任何一支路的电流（或电压）都等于电路中每一个独立源单独作用下在此支路产生的电流（或电压）的代数和。 叠加定理不适用于非线性电路。,四、实验内容,（1）将两路稳压电源调出US1=12 V，US2=6 V，按图15-1接线。 （2）以 A点为电位参考点，用万用表直流电压挡测量VB、VC、VD、VE、VF值，将数据记入表15-1中（注意正、负）。再以 E点为电位参考点，分别测量VAVB、VC、VD、VF值，将数据记入表15 -1中。 表15 -1 电位测量数据 见教材 （3）US1、US2同时作用（将开关 S1投向US1侧，开关 S2投

9、向US2侧），用万用表直流电流挡分别测量三条支路的三个电流，并将I1、I2、I3值记入表15 -2中。用万用表直流电压挡分别测量表15 -2中各电压值，并记入表15 -2中。,表15 -2 电流、电压测量数据 见教材 （4）US1单独作用（将开关S1投向US1侧，开关S2投向短路侧），重复实验内容（3）的测量并记入表15-2中。 （5）US2单独作用（将开关S1投向短路侧，开关S2投向US2侧），重复实验内容（3）的测量并记入表15 -2中。,五、实验报告要求,（1）填写实验报告，根据测量数据写出结论。 （2）根据测量结果分析误差原因。,六、实验习题,（1）总结电位相对性和电压绝对性的原理。

10、（2）按实验电路参数，计算出各点电位、电压及电流数值，并与实验结果比较。 （3）根据测量数据，分析电阻上的功率是否符合叠加定理? （4）实验中，当电源US1、US2单独作用时，可否将不起作用的电压源短接?,15.3 戴维南定理及功率传输最大条件的研究实验,（1）验证戴维南定理，加深对该定理的理解。 （2）学会有源二端网络开路电压和等效电阻的测定方法。 （3）分析负载获得最大功率的条件，学会负载功率曲线的测绘。,一、实验目的,二、预习要求 （1）复习教材中戴维南定理的内容，预习本实验内容，进一步熟悉万用表的使用。,三、实验电路及测量原理,1. 戴维南定理内容 任何一个有源线性二端网络，对其外部电

11、路而言，都可以用电压源与电阻串联组合等效代替。该电压源的电压等于二端网络的开路电压，该电阻等于二端网络内部所有独立源作用为零时的等效电阻。 2.有源二端网络等效参数的测量方法 （1）开路电压UOC的测量 直接测量法:用万用表直流电压挡直接测量有源二端网络的开路电压。,（2）根据实验电路图和实际元器件参数，计算有源二端网络的开路电压和等效电阻。 （3）根据实验要求设计实验表格，供实验时记录数据用。,零示法:用一低内阻的稳压电源与被测有源二端网络进行比较，当稳压电源与有源二端 网络的开路电压相等时，电流表的读数将为零，然后将电路断开，测量此时稳压电源的输出 电压，即为被测有源二端网络的开路电压，如

12、图15 -2所示。 （2）等效电阻RO的测量 直接测量法:将有源二端网络中所有独立源作用为零（去掉电压源，用短路线代替，电流源断路），用万用表欧姆挡直接测量有源二端网络的等效电阻。 短路电流法:测量有源二端网络的开路电压和短路电流，根据公式RO=U/I，计算出等 效电阻。 伏安法:将有源二端网络中所有独立源作用为零，变成无源二端网络，给网络加一电压 U，测其电流I，则等效电阻RO= U/I。 叠加定理不适用于非线性电路。,外特性法:用电压表、电流表测出有源二端网络的外特性曲线，如图15 -3所示，则可求等效电阻。,图15 -2 零示法测量开路电压,图15 -3 外特性法测量等效电阻,三、实验内

13、容,（1）按图15 -4接线。 （2）测量图15 -4中负载电阻RL断开时的开路电压和等效电阻。,（3）改变图15-4中RL数值，用电压表、电流表测量RL两端电压及流过的电流，将数据记入表15-3中。 表15 -3 RL两端电压及流过的电流 见教材,图15-4 戴维南定理实验图,（4）将一可调电位器的阻值调为实验内容（2）所测得的等效电阻值，然后令其与一低内阻直流稳压电源相串联，稳压电源电压调到实验内容（2）所测得的开路电压值。如图15 -5所示，按实验内容（3）改变RL数值，并,图15-5戴维南等效 电路,测量RL两端电压及流过的电流，将数据记录在自己设计表格中。 （5）功率传输最大条件的研

14、究:将一510电阻与稳压电源串联，稳压电源电压调至10 V。用一可调电位器作为负载，组成如图15-5所示的电路。调节电位器阻值，分别测量不同阻值时通过负载的电流，并计算功率，将数据记录下来。注意在510上下的阻值可选密些。,五、实验报告要求,（1）整理实验数据，完成实验报告，并根据测量数据得出结论。 （2）将测量结果与计算结果进行比较，是否有误差?如有，分析误差原因。,六、实验习题,（1）测量有源二端网络的等效电阻还有什么方法? （2）根据实验内容（3）、（4）的测量数据，得出结论。 （3）根据实验内容（5）的测量数据绘出P -R曲线，能得出什么结论?,15.4 日光灯功率因数提高实验,（1）

15、了解日光灯的组成和工作原理。 （2）掌握提高功率因数的方法及其意义。 （3）学会使用功率表测量功率。,一、实验目的,二、预习要求 （1）复习功率因数的概念与计算方法，掌握提高功率因数的方法，学习补偿电容的计算方法。 （2）学习日光灯电路的接线电路图，了解电路的组成及电路元件的作用。 （3）了解日光灯电路启动的条件以及镇流器电路的各种形式。,三、实验电路及测量原理,（1）本次实验所用的负载是日光灯，整个实验电路是由灯管、镇流器和起辉器组成，如图15 -6所示。镇流器是一个铁芯线圈，日光灯电路功率因数较低，采用并联电容的方法可以提高整个电路的功率因数，其电路如图15 -7所示。选取适当的电容值使容

16、性电流等于感性的无功电流，从而使整个电路的总电流减小，电路的功率因数将会接近于1。 功率因数提高后，能使电源得到充分利用，还可以降低线路的损耗，从而提高传输效率。,图15 -6 无功率补偿,图15 -7 有功率补偿,（2）日光灯的组成及工作原理 组成:灯管、起辉器、镇流器。 工作原理:日光灯管内壁上涂荧光物质，管内抽成真空，并允许有少量的水银蒸气。管的两端各有一灯丝串联在电路中，灯管的起辉电压在400500 V之间，起辉后管压降约,为110 V（40 W日光灯的管压降），所以日光灯不能直接接在220 V的电压上使用。起辉器相当于一个自动开关，它有两个电极，靠得很近，其中一个电极由双金属片制成，使用电源时，两电极之间会产生放电，双金属片电极热膨胀后使两电极接通，此时灯丝也被通电加热。当两电极接通后，两电极放电现象消失，双金属片降温后收缩，两极分开。在两极断开的瞬间，镇流器将产生很高的自感电压，该自感电压和电源电压一起加到灯管两端，使灯管两端灯丝被加热，产生紫外线，涂在