（新编）电气技术基础实验指导书(09.07.01)

电 气 技 术 基 础实 验 指 导 书广东科学技术职业学院机械与电子工程学院2前 言本书根据高职教育《电气技术基础》课程教学基本要求，在广东科学技术职业学院机械与电子工程学院多年的实验教学实践的基础上，参考了兄弟院校的实验教材编写而成的。本书包括电工技术、模拟电子技术及数字电子技术基础等共十五个实验，每个实验需 2～4 个学时。通过实验环节，加强学生对该课程内容的理解，达到培养和提高学生解决问题和分析问题的能力。本书由王宏秦、涂用军﹑彭建军﹑刘国如编写，在编写过程中得到了珠海旺磐精密机械有限公司谭镇弘总经理、伟创立（珠海）公司韩学刚高工的支持和帮助，在此一并致以衷心的感谢。书中如有不妥之处，恳请老师和同学在实验教学过程中予以补充﹑修改﹑批评﹑指正。编者2009 年 07 月3目 录实验一 直流电路中电位及其与电压关系的研究 ………………4实验二 基尔霍夫定律的验证 ……………………………………7实验三 戴维南定理实验 ………………………………………10实验四 三相异步电动机的继电接触器控制 ……………………14实验五 可编程序控制器(PLC)的认识 …………………………19实验六 常用电子仪器仪表的使用 ………………………………24实验七 晶体管的检验及测试 ……………………………………27实验八 晶体管单级放大器的研究 ………………………………31实验九 负反馈放大器的研究 ……………………………………36实验十 集成运算放大器的线性运用 ……………………………41实验十一 直流稳压电源的研究……………………………………44实验十二 与、或、非、与非 门的逻辑测试 ……………………49实验十三 组合逻辑电路 …………………………………………53实验十四 触发器 …………………………………………………56实验十五 时序逻辑电路 …………………………………………614实验一：直流电路中电位及其与电压关系的研究一、实验目的1．通过实验加深学生对电位、电压及其相互关系的理解。2．通过对不同参考点电位及电压的测量和计算，加深学生对电位的相对性及电压与参考点选择无关性质的认识。二、实验原理在测量电路中各点电位时，需要定一个参考点，并规定此参考点电位为零。电路中某一点的电位就等于该点与参考点之间的电压值。由于所选参考点不同，电路中各点的电位值将随参考点的不同而不同，所以电位是一个相对的物理量，即电位的大小和极性与所选参考点有关。电压是指电路中任意两点之间的电位差值。它的大小和极性与参考点的选择是无关的。一旦电路结构及参数一定，电压的大小和极性即为定值。本实验将通过对不同参考点时电路各点电位及电压的测量和计算，验证上述关系。三、实验内容及步骤本实验在直流电路单元板（TS—B—28）上进行，实验电路如图 1－1 所示。U1 ABCDEF10V 10VU2R1 R2R4R3R5S1 S2图 1－430 1K68062082051．按图 1－1 接好实验电路，在接入电源 U1、U 2 之前，应将直流稳压电源的输出“细调”旋钮调至最小位置。然后打开电源开关，调节电压输出，使其值分别为 U1 和 U2（参考数值 U1＝10 伏，U 2＝10 伏） 。2．开关 S1、 S2 合向电源一侧，将 U1、U 2 接到电路上。3．以电路中的 D 点为参考点，分别测量电路中的 A、B、C、D 、E、F 各点电位及每两点间的电压 UAB、U BC、U CD、U BE、U ED、U FE、U AF 以及 UAD。将测量结果分别填入表 1－1 和表 1－2 中，并根据测量的电位数值，计算上述电压值，也填入表 1－2 中。注意：测量电位时，应将电压表的“负”表笔接在电位参考点上，将“正”表笔分别与被测电位点接触。若电压表指针正向偏转则电位为正值；若电压表指针反向偏转，则应调换表笔两端，此时电压表读数为负值，即该点电位为负。测量电路电压时，电压表的“负”表笔应接在电压符号角标的后一个字母所表示的点上。例如：测量电压 UAB 应将“负”表笔接在 B 点， “正”表笔接在 A 点上。若指针正向偏转，读数为正值；若指针反向偏转，倒换正、负表笔位置，读数为负值。表 1－1 单位：伏电位参考点 UA UB UC UD UE UFDEF表 1－2 单位：伏电位参考点 UAB UBC UCD UBE UED UFE UAF UAD6测量D（计算）E（计算）F（计算）4．以电路中的 E 点为电位参考点，按步骤 3，测量各点电位，并根据测量电位值计算电压值，将结果分别填入表 1－1 和表 1－2 中。5．以电路中的 F 点为电位参考点，按步骤 3，再次测量各电位，并计算各电压值，将测量及计算结果填入表 1－1 和表 1－2 中。在计算不同两点的电压时，要用其相对同一参考点测量的两个电位值相减得到。例如：计算以 D 为参考点的电压 UAB 时，要用以 D 为参考点测量的电位UA 减 UB 得到；计算以 E 为参考点的电压 UAB 时，要用以 E 为参考点测量的电位 UA 减 UB 得到。四、实验设备1．双路直流稳压电源 一台；2．直流电压表（TS-B-06） 一块；3．直流电路单元板（TS-B-28） 一块；4．导线若干。五、实验报告要求1．实验目的、原理及实验电路。2．根据表 1－1 和表 1－2 中的数据总结电位和电压的关系，分析参考点的选择对电位和电压的影响。7实验二：基尔霍夫定律的验证一、实验目的：1．通过实验验证基尔霍夫电流定律和电压定律，巩固所学理论知识。2．加深对参考方向概念的理解。二、实验原理基尔霍夫定律是电路理论中最基本也是最重要的定律之一。它概括了电路中电流和电压分别遵循的基本规律。它包括基尔霍夫电流定律（KCL）和基尔霍夫电压定律（KVL） 。基尔霍夫节点电流定律：电路中任意时刻流进（或流出）任一节点的电流的代数和等于零。其数学表达式为：∑ I ＝ 0此定律阐述了电路任一节点上各支路电流间的约束关系，这种关系，与各支路上元件的性质无关，不论元件是线性的或是非线性的，含源的或是无源的，时变的或时不变的。基尔霍夫回路电压定律：电路中任意时刻，沿任意闭合回路，电压的代数和等于零。其数学表达式为：∑ U ＝ 0此定律阐述了任意闭合回路中电压间的约束关系。这种关系仅与电路的结构有关，而与构成回路的各元件的性质无关，不论这些元件是线性的或是非线性的，含源的或是无源的，时变的或时不变的。8参考方向：KCL 和 KVL 表达式中的电流和电压都是代数量，它们除具有大小之外，还有方向，其方向是以它量值的正、负表示的。为研究问题方便，人们通常在电路中假定一个方向为参考，称为参考方向，当电路中的电流（或电压）的实际方向与参考方向相同时取正值，其实际方向与参考方向相反时取负值。例如，测量某节点各支路电流时，可以设流入该节点的电流方向为参考方向（反之亦然） 。将电流表负极接到该节点上，而将电流表的正极分别串入各条支路，当电流表指针正向偏转时，说明该支路电流是流入节点的，与参考方向相同，取其值为正；若指针反向偏转，说明该支路电流是流出节点的，与参考方向相反，倒换电流表极性，再测量，取其值为负。测量某闭合电路各电压时，也应假定某一绕行方向为参考方向，按绕行方向测量各电压时，若电压表指针正向偏转，则该电压取正值，反之取负值。三、实验内容及步骤1．验证基尔霍夫电流定律（KCL）本实验在直流电路单元板上进行，按图 2-1 接好线路。图 2-1图中 X1、X 2、X 3、X 4、X 5、X 6 为节点 B 的三条支路电流测量接口，测量某支路电流时，将电流表的两支表笔接在该支路接口上，并将另两个接口用联接导线短接。验证 KCL 定律时，可假定流入该节点的电流为正（反之也可） ，并将表笔负极接在节点接口上，表笔正极接到支路接口上。若指针正向偏转，则取为正值，若反向偏转，则倒换电流表笔正负极，重新读数，其值取负，将测量的结果填入表 2－1 中。U1 A B CDEF10V 18VU2R1 R2R4 R3R5S1 S2680 820620430 1KX12X345X6I1I3I29表 2－1计算值 测量值 误 差I1（mA ）I2（mA ）I3（mA ）∑ I＝2．验证基尔霍夫回路电压定律（KVL）实验电路上图相同，用联接导线将三个电流接口短接，取两个验证回路：回路 1 为 ABEFA，回路 2 为 BCDEB。用电压表依次测取 ABEFA 回路中各支路电压 UAB、U BE、U EF 和 UFA；BCDEB 回路中各支路电压 UBC、U CD 、U DE 和UEB，将测量结果填入表 2－2 中。测量时可选顺时针方向为绕行方向，并注意电压表的指针偏转方向及取值的正与负。表 2－2UAB UBE UEF UFA 回路∑UUBC UCD UDE UEB 回路∑U计算值测量值误差四、实验设备1．双路直流稳压电源 一台；2．直流毫安表（TS-B-02） 一块；3．直流电压表（TS-B-06） 一块；4．直流电路单元板（TS-B-28） 一块；5．指针式万用表（MF-30 型） 一块；6．带插头导线若干。五、实验报告及要求1．利用表 2－1 和表 2－2 中的测量结果验证基尔霍夫两个定律。2．利用电路中所给数据，通过电路定律计算各支路电压和电流，并计算测量10值与计算值之间的误差，分析误差产生的原因。3．回答下列思考题：（1）已知某支路电流约为 3mA，现有量程分别为 5mA 和 10mA 两只电流表，你将使用哪只电流表进行测量？为什么？（2）改变电流或电压的参考方向，对校验基尔霍夫定律有影响吗？为什么？实验三：戴维南定理实验一、实验目的1．通过实验验证戴维南定理，加深对等效电路概念的理解。2．学习用补偿法测量开路电压。二、实验原理1．实验原理对任何一个线性含源一端口网络（如图 3－1（a） ）根据戴维南定理，可以用图 3－1（b）所示电路代替。其等效条件是：U OC 是含源一端口网络 C、D 两端的开路电压；电阻 Ri 是把含源一端口网络化成无源网络后的入端电阻。(a)含 源 一 端 口 网 络 CDRiUOC（ b） 用 戴 维 南 定 理 等 效 替 代CDA图 3-1 等 效 电 源 定 理11用等效电路替代一端口网络的等效性，在于保持外电路中的电流和电压不变，即替代前后两者引出端钮间的电压相等时，流出（或流入）引出端钮的电流也必须相等（伏安特性相同） 。2．含源一端口网络开路电压的测量方法（1）直接测量法：当含源一端口网络的入端等效电阻 Ri 与电压表内阻 RV 相比可以忽略不计时，可以直接用电压表测量其开路电压 UOC。（2）补偿法：当一端口网络的入端等效电阻 Ri 与电压表内阻 RV 相比不可以忽略时，用电压表直接测量开路电压，就会影响被测电路的原工作状态，使所测电压与实际值有较大误差。补偿法可以排除电压表内阻对测量所造成的影响。图 3－2 是用补偿法测量电压的电路，测量步骤如下： CDA＋－UOC C′D′ GVP0SUS图 3-2 补 偿 法 测 一 端 口 网 络 的 开 路 电 压 R12①用电压表初测一端口网络的开路电压，并调整补偿电路中分压器的输出电压，使它近似等于初测的开路电压。②将 C、D 与 C′、D ′对应相接，再细调补偿电路中分压器的输出电压，使检流计 G 的指示为零。因为 G 中无电流通过，这时电压表指示的电压等于被测电压，并且补偿电路的接入没有影响被测电路的工作状态。3．一端口网络入端等效电阻 Ri 的实验求法：入端等效电阻 Ri，可根据一端口网