《电工技术部分实验指导书》由会员分享，可在线阅读，更多相关《电工技术部分实验指导书（13页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、电工电子技术 B实验指导书电工技术部分 实验学时： 6 学时实验一基尔霍夫定律一、实验目的1. 对基尔霍夫电压定律和电流定律进行验证，加深对两个定律的理解。2. 学会用电流插头、插座测量各支路电流的方法。二、原理说明KCL和KVL是电路分析理论中最重要的的基本定律，适用于线性或非线性电路、时变或 非变电路的分析计算。KCL和KVL是对于电路中各支路的电流或电压的一种约束关系，是- 种“电路结构”或“拓扑”的约束，与具体元件无关。而元件的伏安约束关系描述的是元件 的具体特性，与电路的结构(即电路的接点、回路数目及连接方式)无关。正是由于二者的 结合，才能衍生出多种多样的电路分析方法(如节点法和网
2、孔法)。KCL指出：任何时刻流进和流出任一个节点的电流的代数和为零，即工i(t) =0或工I = 0KVL指出：任何时刻任何一个回路或网孔的电压降的代数和为零，即工u(t) =0或工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。 三、实验设备序号名称型号与规格数量备注1直流稳压电源0 30V1台RTDG-12直流数字电压表1块RTTO13直流数字毫安表1块RTT014实验电路板挂箱1个RTDG02四、实验内容实验线路如图2-1所示。图2-11. 实验前先任意设定三条支路的电流参考方向，如图中的丨1、丨2、13所示，并熟悉线路结构，掌握各开关的操作使用方法。2分别将两路直流稳
3、压源接入电路，令E1= 6V , E2= 12V，其数值要用电压表监测。3熟悉电流插头和插孔的结构，先将电流插头的红黑两接线端接至数字毫安表的“ +、 ”极；再将电流插头分别插入三条支路的三个电流插孔中，读出相应的电流值，记入表2-1 中。4.用直流数字电压表分别测量两路电源及电阻元件上的电压值，数据记入表2-1中。表2-1基尔霍夫定律的验证内容电源电压(V)支路电流(mA)回路电压(V)E1E2111213习U FAU ABUCDU DEMJ计算值测量值相对误差五、实验注意事项1. 两路直流稳压源的电压值和电路端电压值均应以电压表测量的读数为准，电源表盘指示只作为显示仪表，不能作为测量仪表使
4、用，恒压源输出以接负载后为准。2. 谨防电压源两端碰线短路而损坏仪器。3. 若用指针式电流表进行测量时，要识别电流插头所接电流表的“ +、一”极性。当电 表指针出现反偏时，必须调换电流表极性重新测量，此时读得的电流值必须冠以负号。六、预习思考题1根据图2-1的电路参数，计算出待测的电流11、12、13和各电阻上的电压值， 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。2若用指针式直流毫安表测各支路电流，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？七、实验报告1. 根据实验数据，选定实验电路中的任一个节点，验证K
5、CL的正确性；选定任一个闭合回路，验证KVL的正确性。2. 误差原因分析。3. 本次实验的收获体会。实验二叠加原理的验证一、实验目的1验证线性电路叠加原理的正确性，从而加深对线性电路的叠加性和齐次性的认识和理解。2. 加深理解叠加原理对非线性电路不适用。二、原理说明叠加原理包含两部分内容：1线性电路的叠加性：在有几个独立源共同作用下的线性电路中，任何一条支路的电流 或电压，都可以看成是由每一个独立源单独作用时在该支路所产生的电流或电压的代数和。2线性电路的齐次性：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 电路中各支路的电流和电压值）也将增加或减小K倍。某独立源单独作用是指：在
6、电路中将该独立源之外的其他独立源“去掉”，即电压源用短路线取代，电流源用开路取代，受控源保持不变。对含非线性元件（如二极管）的电路，叠加原理不适用。叠加原理一般也不适用于“功率的叠加”，P=（工1）.（工U）工工IU三、实验设备序号名称型号与规格数量备注1双输出直流稳压电源030V可调P 1台RTDG-12万用表MF-30或其它1块RTT013直流数字电压表1RTT014直流数字毫安表1RTDG025叠加原理实验电路板1四、实验内容与步骤实验线路如图3-1所示。1. 按图 3-1，取 Ei = + 12V , E2=+ 6V。2令电源Ei单独作用时（将开关 Si投向Ei侧，开关S2投向短路侧）
7、，用直流数字电压 表和毫安表（接电流插头）测量各支路电流及各电阻元件两端的电压，数据记入表格3-1。IN4D07表3-1线性电路叠加原理的验证测量项目实验内容E1(v)E2(v)I1(mA)I2(mA)I3(mA)Uab(v)Ucd(v)U AD(v)Ude(v)U FA(v)E1单独作用E2单独作用E1+E2作用2E2单独作用E1/2单独作用2令电源E2单独作用时（将开关 S1投向短路侧，开关 S2投向E2侧），重复实验步骤2的测量和记录。3令E1和E2共同作用时（开关S1和S2分别投向E1和E2侧），重复上述的测量和记录。4将E2的数值增大两倍，调至（+ 12V），重复上述第3项的测量并记
8、录。5将R5换成一只二极管1N4007 （即将开关S3投向二极管D侧）重复15的测量过程, 数据记入表3-2中。表3-2含二极管的非线性电路测量项目实验内容E1(v)E2(v)I1(mA)I2(mA)I3(mA)Uab(v)Ucd(v)U AD(v)Ude(v)U fa(v)E1单独作用E2单独作用E1+E2作用2E2单独作用E1/2单独作用五、实验注意事项1用电流插头测量各支路电流时，应注意仪表的极性及数据表格中“ +、- ”号的记录。 2正确选用仪表量程并注意及时更换。3恒压源输出以接上负载后为准。六、预习思考题1叠加原理中 EE2分别单独作用，在实验中应如何操作？可否直接将不作用的电源
9、（E1或E2）置零（短接）？2实验电路中，若有一个电阻器改为二极管，试问叠加原理的迭加性与齐次性还成立吗？为什么？七、实验报告1根据所测实验数据，归纳、总结实验结论，即验证线性电路的叠加性与齐次性。2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。3通过表3-2所测实验数据，你能得出什么样的结论？4本次实验的收获与体会。实验三 单相交流电路及功率因数的提高一、实验目的1. 研究正弦稳态交流电路中电压、电流相量之间的关系。2. 了解日光灯电路的特点，理解改善电路功率因数的意义并掌握其方法。二、原理说明1. 交流电路中电压、电流相量之间的关系在单相正弦交流电路中，各
10、支路电流和回路中各元件两端的电压满足相量形式的基尔霍夫定律，即：工I = 0和U = 0图15-1所示的RC串联电路，在正弦稳态信号U的激励下，电阻上的端电压U与电路中的电流I同相位，当R的阻值改变时，Ur和UC的大小会随之改变，但相位差总是保持90, UR的相量轨迹是一个半圆，电压U、UC与UR三者之间形成一个直角三角形。即U = UR+ UC，相位角0= acr tg (Uc / UR)改变电阻R时，可改变$角的大小，故RC串联电路具有移相的作用。2 交 流电 路的 功率 因数(a) RC*JR电跖图RC丰联交流电路及血压桐董u(b)电压初量流电 路的 功率 因数 定义为有功功率与视在功率
11、之比，即：cos 0= P / S其中0为电路的总电压与总电流之间的相位差。交流电路的负载多为感性（如日光灯、电动机、变压器等），电感与外界交换能量本身需要一定的无功功率，因此功率因数比较低（cosv 0.5）。从供电方面来看，在同一电压下输送给负载一定的有功功率时，所需电流就较大；若将功率因数提高（如cos$= 1 ），所需电流就可小些。这样即可提高供电设备的利用率，又可减少线路的能量损失。所以，功率因数的大小关系到电源设备及输电线路能否得到充分利用。为了提高交流电路的功率因数，可在感性负载两端并联适当的电容C,如图15-2所示。并联电容C以后，对于原电路所加的电压和负载参数均未改变，但由于
12、Ic的出现，电路的圏15-2 鬼浇軸路的功率因数及欢專3. 日光灯电路及功率因数的提高日光灯电路由灯管 R、镇流器L和启辉器S组成，C是补偿电容器，用以改善电路的功 率因数，如图15-3所示。其工作原理如下：当接通220V交流电源时，电源电压通过镇流器施加于启辉器两电极上，使极间气体导 电，可动电极（双金属片）与固定电极接触。由于两电极接触不再产生热量，双金属片冷却复 原使电路突然断开，此时镇流器产生一较高的自感电势经回路施加于灯管两端，而使灯管迅速起燃，电流经镇流器、灯管而流通。灯管起燃后，两端压降较低，起辉器不再动作，日光 灯正常工作。三、实验设备序号名称型号与规格数量备注1自耦调压器0
13、220V1RTDG012交流电流表05A1RTT03-13交流电压表0 300V1RTT03-14单相瓦特表D34-W或其它1RTT045白炽灯泡40W/220V3RTDG076镇流器与40W灯管配用1RTDG087启辉器与40W灯管配用1RTDG088电容器1F,2.2y F 4.7F/400VRTDG089日光灯灯管40W1RTDG-110电流插座3RTDG08四、实验内容1. 用一只220V , 40W的白炽灯泡和4.7卩F/450V电容器组成如图15-1所示的实验电 路，经指导教师检查后，接通市电，将自耦调压器输出调至220V。记录U、Ur、Uc值，验证电压三角形关系。改变亮灯盏数（即改变R）成并联电容C之值，重复测量，数据记入表15-1 中。表15-1验证电压关系负载情况测量值计算值RCU(v)UR(v)Uc(v)U(UR,UC组成 Rt ) U?40WR34.7 卩 F
