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1、电工与电子技术实验实验指导书大 连 交 通 大 学电信学院电工教研室电基础实验中心2008 年 10 月1 2 前言电工与电子技术实验是与电工与电子技术课程同步开设的课程，是一门学位必修课。开设本课程的目的是为了帮助学生巩固和加深理解所学的理论知识，培养学生的实验技能，树立工程实际观点和严谨的科学作风。包括电路和数字电子电路等方面的内容。作为研究电能在技术领域中应用的技术基础课程，主要面向对象是非电专业学生。同时使学生通过本门实验课程的训练，培养学生分析问题和解决问题的能力，为学好专业课打下一定基础。近些年，电工实验设备更新的速度加快，为提高我校的基础实验设施的先进性，我们引进了新的实验设备，
2、因此，原有实验指导书已与新设备不相匹配，为了使实验指导书起到良好的指导作用，编写新的指导书的任务已迫在眉睫。为此，我们编写了这套包括实验指导书和实验报告的教材，力求使我们的实验指导书保持较好的先进性，并很好的符合我们学校的教学特点与要求。本指导讲义涵盖了电路基础和数字电路各部分的内容，另外安排了设计性实验。实验指导书由付艳萍和付维胜老师主编，电工教研室邵力耕、孙艳霞、李国辉老师参加了实验内容的编写，张继和教授审阅了书稿。由于时间仓促，编者的水平有限，错误和欠缺之处恳请各方批评指正。编者于 2008年 10月3 目录实验一认识实验 ,1 实验二 基尔霍夫定律 / 叠加原理 ,2 实验三戴维南定理
3、和诺顿定理 ,5 实验四单相正弦交流电路 ,9实验五单管交流放大电路 ,12 4 实验一认识实验一、实验目的1认识 DGJ-1型电工技术实验装置2学会使用直流稳压源、直流电流源输出直流电源3学会直流电压表和直流电流表的使用二、实验设备序号名称型号与规格数量备注1 可调直流稳压电源030V 双路2 可调直流恒流源0500mA 1 3 直流数字电压表0300V 1 4 直流数字毫安表0500mA 1 三、实验内容1认识电工技术实验装置的各个部分确定电工技术实验装置DGJ-01 中的交流电源、直流电源和信号发生器的位置。确定实验装置中，交（直）流电压表，交（直）流电流表的位置。确定实验装置中为交流稳
4、态实验放置的日光灯的位置及引线端子的位置。确定当前实验装置中的挂箱编号及其功能，并将其填入设备表中。2调节双路直流稳压电源，使输出电压为：Ua=6V, Ub=12V，并用直流电压表进行校正。3调节直流恒流源，是输出电流为I=10mA，并用直流电流表进行校正。四、注意事项1实验开始前和实验结束后，都要确认实验装置左侧的调压旋钮在逆时针旋转到最左面的位置。2进行校正时，注意不同表的测试参数的性质，不要把电压表和电流表混用。五、思考题1调节三相交流输出时，用交流电压表测试输出的相电压，并与装置上部分的交流电表值相比较，是否相同？如不同，它们之间是什么关系？装置中的交流电表给出的是三相电压中的什么电压
5、？2直流电压源和电流源的作用是什么？各有何特点？在使用中应注意什么？3. 直流稳压电源、直流恒流源所输出的电压、电流，其自身都有显示，可否直接使用所显示的数值？六、实验成绩考核办法1实验一七是验证性实验，每个实验10 分，共 70 分，占总成绩的70% 。每个实验按预习（1 分） / 操作（ 4 分） / 实验报告（ 5 分）三部分酌情给分。2实验八是综合设计实验，共30 分，占总成绩的30% ，其中实验设计15 分，实际操作15分。5 实验二基尔霍夫定律 /叠加原理一、实验目的1. 验证基尔霍夫定律的正确性，加深对基尔霍夫定律的理解。2. 进一步熟悉电压、电流的正确测量方法。学会用电流插头、
6、插座测量各支路电流。3. 验证线性电路叠加原理的正确性，加深对线性电路的叠加性和齐次性的认识和理解。二、原理说明1. 基尔霍夫定律基尔霍夫定律是电路的基本定律。测量某电路的各支路电流及每个元件两端的电压，应能分别满足基尔霍夫电流定律（KCL ）和电压定律（KVL ） 。基尔霍夫电流定律指出：对电路中的任一个节点而言，应有I0；基尔霍夫电压定律指出：对任何一个闭合回路而言，应有U0。（运用上述定律时必须注意各支路电流或闭合回路的正方向（也称为参考方向） ， 此方向可预先任意设定。 ）2. 叠加原理叠加原理指出：在有多个独立源共同作用下的线性电路中，通过每一个元件的电流或其两端的电压，可以看成是由
7、每一个独立源单独作用时在该元件上所产生的电流或电压的代数和。当某一电源单独作用时，其他电源应置零，即电压源以短路代替，电流源以开路代替。线性电路的齐次性是指当激励信号（某独立源的值） 增加或减小K 倍时，电路的响应 （即在电路中各电阻元件上所建立的电流和电压值）也将增加或减小K 倍。三、实验设备序号名称型号与规格数量备注1 可调直流稳压电源030V 双路2 直流数字电压表0300V 1 3 直流数字毫安表0500mA 1 4 叠加原理实验电路板1 DGJ-03 四、实验内容实验线路如图2-1 所示，用DGJ-03 挂箱的“基尔夫定律/叠加原理”电路板。图 1-1 K1k 电路基础6 1. 将两
8、路稳压源的输出分别调节为12V 和 6V，接入 U1和 U2处。开关K3投向 R5侧。2. 令 U1电源单独作用（将开关K1投向 U1侧，开关K2投向短路侧）。用直流数字电压表和直流数字毫安表（接电流插头）测量各支路电流及各电阻元件两端的电压，记录之。测量项目实验内容U1 (V) U2(V) I1 (mA) I2 (mA) I3 (mA) UAB(V) UCD(V) UAD(V) UDE(V) UF A(V) U1单独作用U2单独作用U1、U2共同作用测量值计算值相对误 差2U2单独 作用3. 令 U2电源单独作用（将开关K1投向短路侧，开关K2投向 U2侧） ，重复实验步骤2的测量，记录之。
9、4. 令 U1和 U2共同作用（开关K1和 K2分别投向U1和 U2侧） ， 重复上述的测量，并记录之。5. 将 U2的数值调至12V（将开关K1投向短路侧， 开关 K2投向 U2侧） ，重复测量上述各量，记录在2U2单独作用一行。6. 任意按下某个故障设置按键，重复测量下表中所要求的各量并记录，再根据测量结果判断出故障的性质。测量项目实验内容U1(V) U2(V) I1 (mA) I2 (mA) I3 (mA) UAB(V) UCD(V) UAD(V) UDE(V) UF A(V) U1单独作用U2单独作用U1、U2共同作 用2U2单独 作用五、实验注意事项1. 防止稳压电源两个输出端碰线短
10、路。2. 用电流插头测量各支路电流时，或者用电压表测量电压降时，应注意仪表的极性，正确判断测得值的、号后，记入数据表格。3. 所有需要测量的电压值，均以电压表测量的读数为准。U1、U2也需测量，不应取电源本身的显示值。4. 注意仪表量程的及时更换。5. 用数显电压表或电流表测量，可直接读出电压或电流值。但应注意：所读得的电压或电流值的正确正、负号应根据设定的电压、电流参考方向来判断。7 六、预习思考题1. 在叠加原理实验中，要令U1、U2分别单独作用，应如何操作？可否直接将不作用的电源（ U1或 U2）短接置零？2. 根据图 2-1 的电路参数， 计算出待测的电流I1、 I2、I3和各电阻上的
11、电压值，记入表中，以便实验测量时，可正确地选定毫安表和电压表的量程。3. 实验中， 若用指针式万用表直流毫安档测各支路电流，在什么情况下可能出现指针反偏，应如何处理？在记录数据时应注意什么？若用直流数字毫安表进行测量时，则会有什么显示呢？4从实验数据中，总结参考方向与实际方向的关系。七、实验报告1. 根据 U1、U2共同作用的实验数据，选定节点A，验证 KCL 的正确性。2. 根据 U1、U2共同作用的实验数据，选定实验电路中的任一个闭合回路，验证KVL 的正确性。3. 将各支路电流和闭合回路的方向重新设定，重复1、 2两项验证。4. 误差原因分析。5. 根据实验数据验证线性电路的叠加性与齐次
12、性。6. 各电阻器所消耗的功率能否用叠加原理计算得出？试用上述实验数据，进行计算并作结论。8 实验三戴维南定理和诺顿定理一、实验目的1. 验证戴维南定理和诺顿定理的正确性，加深对该定理的理解。2. 掌握测量有源二端网络等效参数的一般方法。二、原理说明1. 任何一个线性含源网络，如果仅研究其中一条支路的电压和电流，则可将电路的其余部分看作是一个有源二端网络（或称为含源一端口网络）。戴维南定理指出：任何一个线性有源网络，总可以用一个电压源与一个电阻的串联来等效代替， 此电压源的电动势Us 等于这个有源二端网络的开路电压Uoc， 其等效内阻R0等于该网络中所有独立源均置零（理想电压源视为短接，理想电
13、流源视为开路）时的等效电阻。诺顿定理指出：任何一个线性有源网络，总可以用一个电流源与一个电阻的并联组合来等效代替，此电流源的电流Is 等于这个有源二端网络的短路电流ISC，其等效内阻R0定义同戴维南定理。Uoc 和 R0或者 ISC和 R0称为有源二端网络的等效参数。2. 有源二端网络等效参数的测量方法(1) 开路电压、短路电流法测R0在有源二端网络输出端开路时，用电压表直接测其输出端的开路电压Uoc，然后再将其输出端短路，用电流表测其短路电流Isc，则等效内阻为 Uoc R0 Isc 如果二端网络的内阻很小，若将其输出端口短路则易损坏其内部元件，因此不宜用此法。(2) 伏安法测R0用电压表、
14、电流表测出有源二端网图 3-1 络的外特性曲线，如图3-1 所示。根据外特性曲线求出斜率tg，则内阻 U Uoc R0 tg 。 I Isc 也可以先测量开路电压Uoc，再测量电流为额定值IN时的输出图 3-2 UocUN 端电压值 UN，则内阻为R0。 IN(3) 半电压法测R0如图 3-2 所示，当负载电压为被测网络开路电压的一半时，负载电阻（由电阻箱的读数确定）即为被测有源二端网络的等效内阻值。 (4) 零示法测UOC图 3-3 在测量具有高内阻有源二端网络的开路电压时，用电压表直接测量会造成较大的误差。为了消除电压表内阻的影响，往往采用零示测量法，如图3-3 所示 .。9 零示法测量原
15、理是用一低内阻的稳压电源与被测有源二端网络进行比较，当稳压电源的输出电压与有源二端网络的开路电压相等时，电压表的读数将为“0” 。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。三、实验设备序号名称型号与规格数量备注1 可调直流稳压电源030V 1 2 可调直流恒流源0 200mA 1 3 直流数字电压表0300V 1 4 直流数字毫安表0 500mA 1 5 元件箱1 DGJ-05 6 戴维南定理实验电路板1 DGJ-03 四、实验内容被测有源二端网络如图3-4(a)。(a) (b) 图 3-4 1. 负载实验 按图 3-4(a)接入 RL。改变 RL阻值，测量有
16、源二端网络的外特性曲线。RL () 6200 1510 1020 1000 840 510 330 0 U（V）I（ mA）2. 用开路电压、短路电流法测定戴维南等效电路的Uoc、 R0和诺顿等效电路的ISC、R0。按图 3-4(a)接入稳压电源Us=12V 和恒流源Is=10mA ，不接入RL。测出 UOc和 Isc,并计算出 R0。Uoc(V) Isc(mA) R0=Uoc/Isc()I10 3. 验证戴维南定理：从电阻箱上取得按步骤“1”所得的等效电阻R0之值，然后令其与直流稳压电源（调到步骤“1”时所测得的开路电压Uoc 之值）相串联，如图3-4(b)所示，仿照步骤“ 2”测其外特性，对戴氏定理进行验证。RL () 6200 1510 1020
