电工学实验指导书(内部材料)

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1、电工学实验指导书电工学实验指导书( (内部材料内部材料) )本文由 13 的 4 贡献doc 文档可能在 WAP 端浏览体验不佳。建议您优先选择 TXT，或下载源文件到本机查看。实验一一、实验目的基尔霍夫定律及电位、电压关系的验证 尔霍夫定律及电位、 及电位1、验证基尔霍夫电流定律和电压定律，巩固所学的理论知识。 2、学习电位的测量方法，加深对电位、电压概念的理解。二、实验原理基尔霍夫定律是电路的基本定律。它包括基尔霍夫电流定律（KCL）和基尔霍夫电压定 律（KVL） 。 1基尔霍夫电流定律 对电路中的任一节点，各支路电流的代数和等于零，即 I = 0 。此定律阐述了电路任 一节点上各支路电流

2、间的约束关系， 且这种约束关系与各支路元件的性质无关， 无论元件是 线性的或非线性的、含源的或无源的、时变的或非时变的。 2基尔霍夫电压定律 对任何一个闭合电路，沿闭合回路的电压降的代数和为零，即 U = 0 。此定律阐述了 任一闭合电路中各电压间的约束关系， 这种关系仅与电路结构有关， 而与构成电路的元件性 质无关，无论元件是线性的或非线性的、含源的或无源的、时变的或非时变的。 3参考方向 KCL、KVL 表达式中的电流和电压都是代数量，除具有大小外，还有方向，其方向以 量值的正负表示。通常，在电路中要先假定某方向为电流和电压的参考方向。当它们的实际 方向与参考方向相同时，取值为正；相反时，

3、取值为负。 4电位参考点 测量电位首先要选择电位参考点， 电路中某点的电位就是该点与参考点之间的电压。 电 位参考点的选择是任意的， 且电路中各点的电位值随所选电位参考点的不同而变， 但任意两 点间的电位差即电压不因参考点的改变而变化。 所以， 电位具有相对性， 而电压具有绝对性。三、实验仪器和设备1双路直流稳压电源 2直流毫安表 3直流电压表 4直流电路单元板 1 台 1 块 1 块 1 块15导线若干四、预习要求1复习基尔霍夫定律，根据本次实验电路的参数，估算出待测电流、电压。 2复习电位、电压的概念及其计算方法，根据本次实验电路的参数，估算出不同参考 点时的待测电位值及电压。五、实验内容

4、及步骤1验证基尔霍夫电流定律（KCL） 本实验通过直流电路单元板进行。按图 1.1 接好线路。在接入电源 US1、US2 之前，应 将直流稳压电源输出“细调”旋钮调至最小位置，然后打开电源开关，调整输出“细调”旋 钮，使直流稳压电源两路输出分别为 US1 = 10V，US2 = 18V，然后将 US1 和 US2 接到电路上。 图中 X1-X2、 3-X4、 5-X6 分别为节点 B 的三条支路电流测量接口。 X X 测量某支路电流时， 将电流表的两支表笔插入该支路接口上， 并将另两个接口用导线短接。 实验前先设定三条支 路电流的参考方向，可假定流入节点的电流为正（反之亦可） ，并将表笔负极接

5、在靠近节点 的接口上，表笔正极接在远离节点的接口上。若测量时指针正向偏转，则为正值；若反向偏 转，则调换表笔正负极，重新读数，其值取负。将测量结果填入表 1.1。 注：图中 X1-X2、X3-X4、X5-X6 若为电流插口时，可将电流插头的两个接头与电流表接 好，然后再将其插入电流插口，即可从电流表上读数。 2 验证基尔霍夫电压定律（KVL） 实验电路同图 1.1，用导线将三个电流接口短接。取回路 ABEFA 和回路 BCDEB，用电压 表依次测量两个回路中的各支路电压 UAB、UBE、UEF、UFA 和 UBC、UCD、UDE、UEB, 将测 量结果填入表 1.2 中。测量时，可选顺时针绕行

6、方向为正方向，并注意电压表的指针偏转方 向及取值的正、负。如测量电压 UAB，将“正”表笔接在 A 点， “负”表笔接在 B 点。若指 针正向偏转，则取值为正；若指针反向偏转，则应调换表笔，重新读数，其值取负。 3电位、电压的测量 实验电路同图 1.1，分别以电路的 D 点、F 点为参考点，测量电路中的 A、B、C、D、 E、F 各点电位，将测量结果填入表 1.3 中。测电位时，应将电压表的“正”表笔接在被测 点， “负”表笔接在电位参考点上。若指针正向偏转，则取值为正；若指针反向偏转，则应 调换表笔，重新读数，其值取负。2测量上述每两点间的电压 UAB、UBC、UCD、UBE、UDE、UEF

7、、UFA、UAD，将测量结果 填入表 1.4中。根据以 D、F 点为参考点而测量的电位值，分别计算上述电压值，将计算结 果也填入表 1.4 中。 A + US1 10V R1 510 X1 I1 X2 I3 X6 S1 510 R3 R5 E 330 D S2 B X5 X3 I2 X4 R2 1k + US2 18V CR4 F图 1.1510基尔霍夫定律及电位、电压关系的验证实验电路表 1.1 计算值 I1（mA） I2（mA） I3（mA） I 表 1.2 UAB 计算值 测量值 表 1.3电位 参考点测量值单位：伏特 UBE UEF UFA U UBC UCD UDE UEB UUAU

8、BUCUDUEUFD F 表 1.4电位 参考点UABUBCUCDUBEUEDUFEUAFUAD测量 D（计算） F（计算）3六、实验报告要求1写明本次实验所用仪器仪表的型号、规格及量程。 2利用表 1.1 和表 1.2 中的测量结果验证 KCL、KVL 定律。 3根据表 1.3 和表 1.4 中的数据，总结电位和电压的关系，分析参考点对电位和电压 的影响。4实验二一、实验目的叠加原理和等效电源定理1 验证叠加原理和戴维宁定理。 2 熟悉电路的开路和短路情况，掌握测量等效电动势与等效内阻的方法。二、实验原理1叠加定理 在线性电路中， 有多个电源同时作用时， 任一支路的电流或电压都是电路中每个独

9、立电 源单独作用时在该支路中所产生的电流或电压的代数和。 2等效电源定理 任何一个线性有源二端网络，总可以用一个理想电压源和一个等效电阻相串联来代替， 其理想电压源的电压等于该网络的开路电压 Uoc， 等效内阻等于该网络中所有独立源为零时 的等效电阻 R0。 (1) 开路电压的测试方法 一般情况下，把外电路断开，选万用表电压档测其两端电压值，即为开路电压。若电 压表内阻远大于被测网络的等效电阻，其测量结果相当精确。若电压表内阻较小，则误差很 大，必须采用补偿法。 补偿法：如图 2.1 所示，外加 Us 和 R 构成补偿电路，调节 R 的值，使检测计 G 指示 为零，此时电压表指示的电压值即为开

10、路电压 Uoc。 （2）等效电阻 R0 (内阻)的测试方法 用欧姆表测：若电源能与其内阻分开，则可将电源除去后用欧姆表测出电阻值。若电 源与其内阻分不开(如干电池)就不能用此法。 测量网络两端的开路电压 Uoc 及短路电流 Is。按 R0=Uoc/Is 计算出等效电阻。此法适 用于网络两端可以被短路的情况。(建议该实验用此方法测 R0)。 外加电压 U0，测其端电流 I，按 R0 = U0I 计算，用这种方法时，应先将有源二端网 络的电源除去，若不能除去电源，或者网络不允许外加电源，则不能用此法。 测量开路电压 Uoc 及有载电压 Uo，如图 2.2 所示，按 R0 = (U OC ? 1 )

11、R L 计算，若 RL UO采用一个精密电阻，则此法精度也较高。这种方法适用面广，例如用于测量放大器的输出电 阻。5A被 测 电 路RG VUs被 测 电 路AKVBRL图 2.1补偿法测开路电压图 2.2等效电阻的测量三、实验仪器和设备1. 双路直流稳压电源 2. 直流毫安表 3. 直流电压表 4. 直流电路单元板 5. 可调电阻 6. 导线 1 台 1 块 1 块 1 块 1 只 若干四、预习要求1复习叠加原理和等效电源定理。 2根据实验电路的参数，计算各支路电流和从 C、D 两端断开的二端网络的等效电源 参数。五、实验内容及步骤1验证叠加原理 本实验在直流电路单元板上进行。按图 2.3

12、接好线路，US1、US2 由直流稳压电源供给， 其中 US1 = 14V，US2 = 18V。US1、US2 是否作用于电路，分别由换路开关 S1、S2 控制，当开 关投向短路一侧时，该电源不作用于电路。 （1）接通电源 US1，将 S2 投向短路侧，测量 US1 单独作用时各支路电流和电压（测量 方法可参考实验一中电流和电压的测量） ，将测量结果填入表 2.1 和表 2.2。测量中注意电流 和电压的方向。 （2）将 S1 投向短路侧，接通电源 US2，测量 US2 单独作用时各支路电流和电压，将测 量结果填入表 2.1 和表 2.2。 （3）接通电源 US1 和 US2，测量 US1 和 U

13、S2 共同作用下各支路电流和电压，将测量结果 填入表 2.1 和表 2.2。6A + US1 10V R1 510X1 I1X2 I3B X5 X6X3 I2X4R2 1kC+ S2 US2 18V S1510R3 R5 E 330R4 F 510图 2.3D叠加原理实验电路表 2.1 电源 US1 单独作用 US2 单独作用 US1 和 US2 单独作用 验证 叠加原理 表 2.2 电源 US1 单独作用 US2 单独作用 US1 和 US2 单独作用 验证 叠加原理 U1 U2 U3 电压（V） I1 I2 I3 电流（mA）I 1 I2 I3I 1 I 2 I 3 I 2 = I 2 +

14、 I 2 I 2 = I 2 + I 2 I 3 = I 3 + I 3U 1 U2 U3 U 1 U 2 U 3U 1 = U 1 + U 1 U 2 = U 2 + U 2 U 3 = U 3 + U 372测量有源二端网络的外部伏安特性 本实验仍在直流电路单元板上进行。 按图 2.4 接线， 即将图 2.3 中的 US2 去掉， 改接 RL， 并使 US1 = 25V，选择 C、D 两端左侧为有源二端网络。 调节有源二端网络外接电阻 RL 的数值， 使其分别为表 2.3 中所示数值。 测量通过 R2 （即 RL）的电流和 RL 两端电压，将测量结果填入表 2.3 中。其中，RL = 0

15、时的电流为短路电流 IS，RL =时的电压为开路电压 UOC。 A + US1 10V R1 510 I1 I3 510 R3 R5 E 330 D B I2 R2 1k + RL S1 S2 U CR4 F 510图 2.4等效电源定理实验电路表 2.3 RL（） I（mA） U（V） 3测量等效电源的参数 根据步骤 2.的测量结果， 开路电压 UOC = 则二端网络的等效电源电压 U0 = 4验证等效电源定理 用步骤 3.中的等效电源参数 U0、R0 代替二端网络，计算负载 RL 不同阻值情况下的 I、 U 值，填入表 2.4 中。 表 2.4 RL（） I（mA） U（V） 0 500

16、1K 1.5K 2K V， 短路电流 IS = V，内阻 R0 = 。 mA， 0 500 1K 1.5K 2K 六、实验报告要求1. 完成表 2.1 和表 2.2 中的计算，验证叠加原理。82. 比较二端网络和等效电源分别作用时，负载 RL 两端的电压及电流值，即对比表 2.3 和表 2.4 中的数据，验证戴维宁定理。 3. 能否用叠加原理计算或测量各元件的功率？为什么？ 4若将图 2.3 中的电阻 R5 换成半导体二极管，能否用叠加原理计算或测量各元件的电 流与电压？为什么？9实验三一、实验目的日光灯电路和功率因数的提高1. 进步理解交流电路中电压、电流的相量关系。 2. 进一步理解感性负载电路提高功率因数的意义和方法。 3. 熟悉日光灯的工作原理，学会联接日光灯电路。 4. 学习交流电压表、电流表、功率表的使用。二、实验原理1日光灯电路及工作原理 日光灯电