《电工学基础》实验指导书

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1、电工学基础课程实验（实训）扌旨导书适用专业：能源专业指导书撰写：王锋指导书审定：农技系实验指导书审定小组制定日期：二o一一年七月电工学基础实验指导书、本实验课程的教学目的和基本要求通过本实验课，掌握EWB仿真软件的使用，了解器件和电路的工作原理及功 能；对电路进行分析、调试、故障排除和性能指标的测量。自行设计、制作各种 功能的实际电路等多方面的系统训练，可以使学生的各种实验技能得以提高，其 实际工作能力也得到了锻炼。同时，学生的创造性思维能力、观测能力、表达能 力、动手能力、查阅文献资料的能力等综合素质也得到了提高。此外，通过实验 还可以培养学生勤奋进取、严肃认真、理论联系实际的务实作风和为科

2、学事业奋 斗的精神。二、本实验课程涉及的主要仪器设备1、每人一台微机；2、EWB仿真软件三、本实验课程的实验项目设置一览序 号实验项目名称学 时实验 类型实验 要求目的要求实验 层次01应用EWB测量直流电 路的电位、电压1仿真必做掌握EWB的基本使用方 法，使用步骤，虚拟仪器的 使用方法。理解电路中参考 点、电位和电压的基本概 念。基本型 实验02应用EWB验证基尔霍 夫定律1仿真必做验证基尔霍夫定律的 正确性。理解电压、电流参 考方向03应用EWB仿真实际电 压源和实际电流源的 等效变换1仿真必做理解电压源和电流源的 概念和各自的外部特性；理 解电流源和实际电流源、电 压源和实际电压源的区

3、别； 验证电流源和电压源进行 等效变换的条件。04应用EWB验证叠加原 理1仿真必做验证叠加原理05应用EWB验证戴维南 定理和诺顿定理2仿真必做验证戴维南定理和诺 顿定理的正确性提咼型 实验06应用EWB仿真正弦交 流电路2仿真必做理解单相正弦交流电 路中R、L、C的性质；验证RLC串联电路中电压与电流 的相量关系，相位关系；验 证串联谐振的特性。07应用EWB仿真改善功 率因数的方法2仿真必做通过实验了解功率因 数提咼的意义；研究提咼感 性负载功率因数的方法。08应用EWB仿真三相交 流电路中电压与电流 的关系2仿真必做掌握三相交流电路中 负载星形联接和三角形联 接的方法；理解在星形联接

4、和三角形联接时对称和不 对称负载的相电压、线电压 以及相电流、线电流间的关 系；理解三相四线制中线的 作用。09应用EWB仿真互感电 路2仿真选做掌握测量互感线圈同名 端的方法；理解互感系数M 和有何系数K的测量方法。研究创 新型实 验10应用EWB仿真一阶RC 电路特性4仿真必做通过模拟仪器测试RC 电路的充放电特性，观察 电容器充放电过程中电压 与电流的变化规律；了解一 阶电路的时间参数对电容 器充放电过程的影响通过 模拟示波器观察微分电路 和积分电路的波形，进一步 熟悉其特性。实验1-1直流电路的电位、电压测量一、实验目的1、透彻理解电路的基本概念：参考点、电位、电压。2、掌握EWB的基

5、本使用方法，使用步骤，特别是虚拟仪器的使用方法。二、实验仪器与器材1、每人一台微机2、EWB仿真软件三、实验原理参考点（零电位点）：在电路中任选一个基准点。约定正电荷在该点的电位 能为零（电场作用力为零），其他各点电位能的大小都以该点为参照。电位能与物 体在某一高度具有的势能相似，不同处在于做功的是电场力而不是重力。在工程 中常选大地作为参考点，即认为大地电位为零。在电子线路中，线路并不一定接 地，常选一条特定的公共线（在电路图中可视作一点）作为参考点，这条公共线 是很多元件汇集之处，且常与底座相连，称作“地线”电位：单位正电荷从电路中某一点移至参考点电场力所做的功，电位的高低 是相对于参考点

6、而言的，参考点位置不同，特定点电位值也不同。参考点是可以 任意选定的，但一经选定之后，各点电位的计算即以该点为准。如果换一个参考 点，则其他各点电位也随参考点的选择而异。因此，在电路分析中不指明参考点 而讨论电位是没有意义的。电压：电路中任意两点间的电压等于两点的电位差。电位与电压的异同：电位与电压的本质是相同的，都是电场力对单位正电荷 所做的功。单位都是伏特。不同的是，在电位概念中，电场力将单位正电荷从电 路上某一点移到参考点；而在电压概念中，电场力做功的起始点是任意的，可以 含参考点，也可不含参考点。四、实验内容1、在EWB5.0工作环境下，按实验图1-1-1所示连接电路。其中电阻、连接

7、点在基本器件库，直流电压源、接地在信号源库。连接好电路后按电路图中要求 设置电阻和电源数值。从指示器件库中取出电压表，把电压表并在电路中（注意 在电压表的图标中，带粗黑线的一端为电压表的负极）。实验图1-1-11、按下启动停止”开关，启动电路，观察电压表的度数。2、记录下各电压的值填入实验表1-1-1中。3、别以a、b、c、d作为零电位点，按实验表1-1-1格式实验表1-1-1参考点VVbVVdVVabVbcVcdVdeV根据测量数据，验证电位和电压的关系，即Uab二Va - Vb , Ubc二Vb - Vc , Ucd二Vc - Vd ,U = V - V U = V - Vde d e ,

8、 ea e a o五、总结与讨论分析实验数据与计算数据比较一下，说明一下电压和电位的关系，有条件的用实际电阻 搭建上述电路图，通过万用表测得数据与EWB仿真的实验数据进行比较。总结一下用EWB5.0软件进行电路仿真验证行实验的操作过程按图连接电路与仪器；电路创建后注意存盘；按下电路启动/停止开关进行仿真注意读数据 或双击有关仪器面板观察波形；实验结果输出可存储电路文件和波形。实验1-2基尔霍夫定律的验证一、实验目的1、证明基尔霍夫定律的正确性，加深对基尔霍夫定律的理解。2、加深对电压、电流参考方向的认识。3、熟悉EWB软件的使用二、实验仪器与器材1、每人一台微机2、EWB仿真软件三、实验原理基

9、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多个元件两端的电压，应 能分别满足基尔霍夫电流定律和电压定律。1、第一定律（节点电流定律）：电路中，任意时刻流入任一节点的电流，恒等于流出这 个节点的电流。若规定流入节点的电流为正，流出节点的电流为负值，贝I：Y 1 -02、第二定律（回路电压定律）：沿任一闭合回路绕行一周，各电路元件上的电压降的代数和为零，即：Y U = 0运用上述定律时必须注意电流的正方向，此方向可预先任意设定。3、要注意参考方向的概念，所谓参考方向是指如图实验图1-2-1所示的一条支路ab在事先不知道其电流方向的情况下，假定电流方向从a到b这就是I的参考方向按照这个 方

10、向去测电流即将电流表的正极接a点，负极接b点，如果电流表的值为正，则说明 参考方向与实际方向相同，如果值为负则说明参考方向与实际方向相反。同理可解释 电压的参考极性。四、实验内容1245451、按实验图1-2-1和实验图1-2-2所示在EWB5.0软件中绘出。其中电阻、连接点在基 本器件库，直流电压源、接地在信号源库；特别注意电压表、电流表的图标中，带粗黑线的 一端为负极。这也就意味着图三条支路的电流参考方向为ab、be、bd。a11Z093-ih3D 1363实验图1-2-1含电流表的电路原理图U210 V实验图1-2-2含电压表的电路原理图2、按实验表1-2-1测出各元件电压、各支路电流，

11、将测量结果填入表中。3、 根据测量数据验证每条回路电压是否满足工U= 0.验证每个节点是否满足 工 I = 0。4、变换电阻、电压源的数值重新测量得到结果填表验证定律。实验表1-2-1UbUbcUbd厶121 3测量值测量值测量值测量值五、总结与讨论如果改变电流表、电压表极性即参考方向改变了读数会有变化吗？定律还能得到验证吗？实验2-1用EWB仿真软件仿真电压源和电流源的等效变换一、实验目的1、熟悉EWB软件的使用。2、通过实验理解电压源和电流源的概念和各自的外部特性。3、理解电流源和实际电流源、电压源和实际电压源的区别。4、掌握电流源和电压源进行等效变换的条件。二、实验仪器与器材1、每人一台

12、微机2、EWB仿真软件三、实验原理电压源是一个理想的电路元件，他的端电压u(t)为u(t)=u (t),式中u (t)SS为给定的时间函数，而电压u(t)与通过元件的电流无关，总保持为给定的时间函数。电压源中电流的大小由外电路决定。电流源也是一个理想的电路元件，他的端电流i( t)为i(t )=i( t)，式中Si (t)为给定的时间函数，而电流i(t)与元件两端的电压无关，总保持为给定的S时间函数。电流源中电压的大小由外电路决定。其实理想的电压源和理想的电流源实际上并不存在。实际的电压源是电阻RS与U串联所组成的电压源，同样实际的电流源也是电阻R与I并联所组成的电SSS流源。一个实际的电源，

13、就其外部特性（外电压和外电流）而言的，根据分析电路 时的需要，既可以看成是一个电压源，也可以看成是一个电流源。利用电源的等效变换条件，可以方便地把一个参数为Us和R串联组成地电S压源等效成一个参数为I =Us/R和R相并联的等效电流源；反之也可以把一个电SSS流源变成一个等效的电压源。本实验中讲的电压源和电流源等效实际上都是实际 的电压源和实际的电流源的等效变换。四、实验内容VL1、按实验图2-1-1在EWB5.0软件中连接电路，调节滑动变阻器R的阻值e使电流I=10mA,由小到大依次调节R的阻值使其分别为实验表2-1-1中的数值,cL记录电流表相应的读数填入表中。实验表2-1-1R (Q)2

14、00250300350I (mA)2、按实验图2-1-2在EWB5.0软件中连接电路，调节滑动变阻器R的阻值使电流eI=10mA，由小到大依次调节RL的阻值使其分别为实验表2-1-2中的数值，记录电流表相应的 cL读数填入表中。RIEERl1AlIr J200 实验表2-1-2R(Q)200250300350I (mA)3、根据电源等效变换规则，实验图2-1-2所示的电流源可以等效变换成一 个电压源，其参数U=IR=2VR=200Q，如图实验图2-1-3所示。S C SS由小到大依次调节R的阻值使其分别为实验表2-1-3中的数值，记录电流L表相应的读数填入表中。实验表2-1-3R(Q)200250300350(mA)实验图2-