电工电子实验指导书.docx
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电工电子实验指导书
电工电子实验指导书
(二职培训部分)
华北机电学校
电气与电子工程系
实验一万用表的使用
一、实验目的
1.学会对万用表转换开关的使用和标度尺的读法,了解万用表的内部结构;
2.学会较熟练地使用万用表正确测量直流电和直流电流;
3.学会较熟练地使用万用表正确测量电阻。
二、实验器材
1.万用表一块
2.面包板一块
3.恒压电压源一台
4.导线若干根
5.电阻若干只
三、实验内容及步骤
图1-1
1.电阻的测量
(1)未接成电路前分别测量图1-1电路的各个电阻的电阻值,将数据记录在表1;
(2)再按图1-1所示连成电路,并将图中各点间电阻的测量和计算数据记录在表2中,注意带上单位。
表1-1电阻测量
测量内容
R1
R2
R3
电阻标称值
万用表量程
测量数据
2.直流电流、电压的测量
开启实训台电源总开关,开启直流电源单元开关,调节电压旋钮,对取得的直流电源进行测量,测量后将数据填入表1-2中。
表1-2直流电压、直流电流测量记录
测量项目
R1=ΩR2=ΩR3=Ω
直流电压
(V)
测量对象
UR1
UR2
UR3
计算数据
万用表量程
测量数据
直流电流
(A)
测量对象
IR1
IR2
IR3
计算数据
万用表量程
测量数据
四、预习与思考
万用表:
主要用来测量交流直流电压、电流、直流电阻及晶体管电流放大位数等。
现在常见的主要有数字式万用表和机械式万用表两种。
(1)数字式万用表
在万用表上会见到转换旋钮,旋钮所指的是次量的档位:
V~:
表示的是测交流电压的档位
V-:
表示的是测直流电压档位
MA:
表示的是测直流电压的档位
Ω(R):
表示的是测量电阻的档位
HFE:
表示的是测量晶体管电流放大位数
万用表的红笔表示接外电路正极,黑笔表示接外电路负极。
优点:
防磁、读数方便、准确(数字显示)。
(2)机械式万用表
机械式万用表的外观和数字表有一定的区别,但它们俩的转挡旋钮是差不多的,档位也基本相同。
在机械表上会见到有一个表盘,表盘上有八条刻度尺:
标有“Ω”标记的是测电阻时用的刻度尺
标有“~”标记的是测交直流电压.直流电流时用的度尺刻
标有“HFE”标记的是测三极管时用的刻度尺
标有“LI”标记的是测量负载的电流.电压的刻度尺
标有“DB”标记的是测量电平的刻度尺
(3)万用表的使用
数字式万用表:
测量前先打到测量的档位,要注意的是档位上所标的是量程,即最大值;
机械式万用表:
测量电流、电压的方法与数学式相同,但测电阻时,读数要乘以档位上的数值才是测量值。
例如:
现在打的档位是“×100”读数是200,测量值是200×100=20000Ω=20K,表盘上“Ω”尺是从左到右,从大到小,而其它的是从左到右,从小到大。
(4)注意事项
调“零点”(机械表才有),在使用表前,先要看指针是指在左端“零位”上,如果不是,则应小改锥慢慢旋表壳中央的“起点零位”校正螺丝,使指针指在零位上。
万用表使用时应水平放置(机械才有),测试前要确定测量内容,将量程转换旋钮旋到所示测量的相应档位上,以免烧毁表头,如果不知道被测物理量的大小,要先从大量程开始试测。
表笔要正确的插在相应的插口中,测试过程中,不要任意旋转档位变换旋钮,
使用完毕后,一定要将不用表档位变换旋钮调到交流电压的最大量程档位上。
测直流电压电流时,要注意电压的正、负极、电流的流向,与表笔相接(时)正确,千万不能用电流档测电压。
在不明白的情况下测交流电压时,再好先是从大的挡位测起,以防万一。
实验二叠加定理、基尔霍夫定律与电位的研究
一、实验目的
1.用实验的方法验证叠加定理和基尔霍夫定律以提高对两定理的理解和应用能力。
2.通过实验加深对电位、电压与参考点之间关系的理解。
3.通过实验加深对电路参考方向的掌握和运用能力。
二、必备知识
1.叠加定理:
对于一个具有唯一解的线性电路,由几个独立电源共同作用所形成的各支路电流或电压,等于各个独立电源单独作用时在相应支路中形成的电流或电压的代数和。
不作用的电压源所在的支路应(移开电压源后)短路,不作用的电流源所在的支路应开路。
2.基尔霍夫电流、电压定律:
在任一时刻,流出(流入)集中参数电路中任一节点电流的代数和等于零;集中参数电路中任一回路上全部组件端对电压代数和等于零。
3.电位与电压:
电路中的参考点选择不同,各节点的电位也相应改变,但任意两点的电压(电位差)不变,即任意两点的电压与参考点的选择无关。
三、预习要求
1.复习实验中所用到的相关定理、定律和有关概念,领会其基本要点。
2.通过观看《电路实验常用仪器仪表使用方法简介》光盘,预习实验中所用到的实验仪器的使用方法及注意事项。
3.根据实验电路计算所要求测试的理论数据,填入表中。
4.写出完整的预习报告。
四、实验仪器
DF1731SL2A型直流电压源一台
HY1770型直流电流源一台
VC97型数字万用表一块
C65型直流电流表一块
电流插座三个
电流插头一个
100
、190
、450
滑线电阻各一只
五、实验任务
1.验证叠加定理
(1)将电压源的输出电压US调至10V,
(用万用表直流电压档测定),电流源的输
出电流IS调至20mA(用直流毫安表测定),图1.1叠加定验证电路
然后关闭电源,待用。
(2)按图1.1所示连接实验电路,也可自行设计实验电路。
(3)按以下三种情况进行实验:
电压源与电流源共同作用;电压源单独作用,电流源不作用;电流源单独作用,电压源不作用。
分别测出各电阻上的电压和各支路的电流填入表1.1中。
最后计算出叠加结果,验证是否符合叠加定理。
表1.1叠加定理验证数据
测量值
计算值
U1/V
U2/V
I1/mA
I2/mA
U1/V
U2/V
I1/mA
I2/mA
US与IS共同作用
US单独作用
IS单独作用
叠加结果
注意事项:
(1)电压源不作用时,应关掉电压源,移开,将该支路短路。
(2)电流源不作用时,应关掉电流源,将该支路真正开路,电流源的流出端为电流源的正级。
(3)当电流表反偏时,将电流插座或电流表两接线换接,电流表读数前加负号。
(4)电流插座有方向,约定红色接线柱为电流的流入端,接电流表量程选择端,黑色接线柱为电流的流出端,接电流表的负极。
(5)实验前应根据所选参数理论计算所测数据,为方便读取,各支路电流应大于5mA,否则应改变电路参数。
2.验证基尔霍夫定律与电位
(1)按图1.2连接实验电路,选择
节点a验证基尔霍夫电流定律(KCL),
也可自行设计实验电路。
其中A1、A2、
A3,代表电流插座。
图1.2基尔霍夫定律验证电路
表1.2验证KCL数据
测量值
I1/mA
I2/mA
I3/mA
ΣI/mA
计算值
注意事项:
所测电流值的正负号,应根据电流的实际流向与参考方向的关系来确定,而约束方程
中
前边的正负号是由基尔霍夫电流定律根据电流的参考方向确定的。
(2)选择abca和acda两个网孔,验证基尔霍夫电压定律(KVL):
表1.3验证KVL数据
回路1
(abca)
Uab
Ubc
Uca
ΣU/V
测量值
计算值
回路2
(acda)
Uda
Uac
Ucd
ΣU/V
测量值
计算值
注意事项:
可按表格中给定的回路参考方向,也可自行规定参考方向进行测量。
(3)分别以节点b和d为参考点,测量abcd各节点电位,计算端对电压值。
表1.4不同参考点的电位与电压
参考
节点
测量值/V
计算值/V
Va
Vb
Vc
Vd
Uab
Ubc
Ucd
Uda
Uac
Ubd
b
d
注意事项:
当参考点选定后,节点电压便随之确定,这是节点电压的单值性;当参考点改变时,各节点电压均改变相同量值,这是节点电压的相对性。
但各节点间电压的大小和极性应保持不变。
六、实验报告要求
1.实验报告要整齐、全面,包含全部实验内容。
2.对实验中出现的一些问题进行讨论。
3.鼓励同学开动脑筋,自行设计合理的实验电路。
4.要求给出理论计算值,并与实测值比较,分析误差原因。
实验三日光灯电路
一.实验目的
(一)熟悉日光灯电路各元件的作用。
(二)研究串联交流电路中总电压与分电压的关系。
(三)研究并联交流电路中总电流与分电流的关系。
(四)测量电路的电流,电压与功率,计算该电路的等效阻抗。
(五)研究电感性电路的功率因数以及并联电容提高功率因数的方法。
二.实验仪表、设备
序号
名称
型号、规格
数量
1
日光灯电路板
HD-TX053303
1
2
交流电压表(或数字万用表)
1
3
交流电流表
1
4
功率表
1
三.实验内容
(一)电路如下页图,经指导教师检查后再通电。
(二)不接入电容,测量灯管电压UR,镇流器端电压UL和电源电压U,电流I,电路功率P记入下表.
测量值
U
UL
UR
I
P
(三)接入电容,并逐步增加电容,测量总电流I,电容电流IC,灯管电流IRL,及总功率P,填入下表,注意找出I最小时的电容量C.
测量次序
电容量(μF)
U(V)
I(A)
IRL(A)
IC(A)
P(W)
计算cosφ
1
0.47
2
4
3
4.47
4
8
5
12
四.预习内容
(一)复习交流电路(R,L,C)的分析与计算.
(二)已知灯管功率P为40W,试选择电流表、功率表的量程
五.实验步骤
自拟.
六.总结报告要求
(一)计算总等效电阻R,总阻抗Z,镇流器等效感抗XL,等效电感L,电路功率因数cosφ,用表格表示.
(二)总结R,L串联交流电路中,各个电压与总电压的关系.
(三)总结并联交流电路中各分电流与总电流的关系,说明并联电容后哪些量变化,哪些量不变,为什么?
用相量图说明并联C后,为什么总电流随C的增加而变化.
实验四三相交流电路
一.实验目的
(一)学习三相交流电路中负载的星形和三角形连接的方法。
(二)验证三相对称负载星形和三角形连接时负载的相电流、线电压及相电流、线电流的关系。
(三)了解星形连接时中线所起作用。
二.实验仪表、设备
序号
名称
型号、规格
数量
1
三相交流电路实验板
HD-TX053328
1
2
交流电压表(或数字万用表)
1
3
交流电流表
1
4
功率表
1
三.实验内容
(一)连接星形电路如图3.1,测量负载对称Y0连接,Y连接,和负载不对称Y0连接,Y连接时线电压、相电压、中线电流,中点位移.并测量三相功率。
(二)连接三角形电路如图3.2,测量负载对称时线电流、相电流,并测量功率。
图3.2
四.预习内容
(一)复习星形连接负载对称和不对称电路中线电压和相电压的关系.断开中线的影响.
(二)复习三角形连接负载对称时线电流和相电流的关系.自拟测量表格.
五.实验步骤
(一)按图接线,经教师检查后通电测量
线电压
相电压
线电流
中线电流
中点位移
各相功率
UAB
UBC
UAC
UAO
UBO
UCO
IA
IB
IC
IO
UOO’
PA
PB
PC
负载对称
负载不对称
注:
不对称负载关A相一灯
(二)按图接线,经教师检查后通电测量,表格自拟.
六.总结报告要求
线电压平均值UL
相电压平均值UP
中线电流IO
中点位移UOO’
三相总功率
比值UL/UP
负载对称
YO
Y
负载不对称
YO
Y
(一)整理测量数据填入下表
1.用实验数据说明YO连接时UL与UP的关系
2.说明Y连接时中线的作用,并解释为什么在三相四线制电路中线上不准装保险丝和开关的原因
(二)整理测量数据填入下表
三角形接法
线电流平均值IL
相电流平均值IP
比值IL/IP
三相
总功率
负载对称
1.用实验数据说明三角形连接时IP和IL的关系.
实验五常用电子仪表的使用
一、实验目的
(一)初步学会使用信号发生器,晶体管毫伏表、示波器的方法。
(二)学会用示波器观察信号波形,定量测量信号幅值,周期(频率)等参数的方法。
二、实验仪器、设备
序号
名称
规格、型号
1
双踪示波器
2
信号发生器
3
晶体管毫伏表
三、实验内容
(一)用信号发生器输出各种不同频率、不同幅度的正弦信号波形。
(二)用示波器观察表4-1中正弦信号波形。
观察时要求显示2~3个周期的正弦波,且峰-峰间距离在4~8格之间。
分别将对每一种正弦波观察时的示波器荧屏显示记入表4-1内。
表4-1观察不同频率的正弦波
被测信号(f)
荧屏显示内容
200Hz
1KHz
10KHz
(三)电压的测量
用示波器和晶体管毫伏表测量表4-1中正弦信号的幅值。
示波器测得的是峰-峰值(Up-p),计算出相应的最大值(幅值)Um;用晶体管毫伏表测出的是有效值U,计算出幅值Um’,并以Um’为实际值,计算用两种不同仪器所测得结果的相对误差。
(四)频率的测量
用示波器对以上各种不同频率的正弦信号进行频率测量,并记录。
四、预习要求
(一)预习示波器、信号发生器、晶体管毫伏表的正确使用方法(参考附录)。
(二)注意事项
1、测量被测信号的幅值和周期时,应分别将“V/div”与“t/div”开关的微调旋钮置于校正位置,否则测量结果不准确。
2、应尽量在示波器荧光屏有效面内进行测读,以减小测量误差。
3、实验中所用的电子仪器与被测电路应共地。
五、实验报告要求
(一)绘制所观察到的各种信号的波形。
(二)回答以下思考题
1、被测正弦信号的频率为1kHz。
示波器锯齿波扫描电压的周期分别为10ms、5ms、1ms时,示波器屏幕上将出现几个周期的波形?
为什么?
2、当示波器荧光屏上显示的信号波形幅度太大或太小,怎么调节“V/div”开关使幅度适中?
在什么情况下,“V/div”开关所指示的标称值正确的?
3、如果示波器荧光屏上显示的波形不稳定,应调节哪些旋钮、开关才能得到稳定的波形?
实验六单管电压放大器
一、实验目的
(一)学习调整放大器的静态工作点,了解静态工作点对输出波形的影响。
(二)学习测量电压放大倍数,观察ui和uo的波形和相位关系。
(三)了解RS和RL对Au的影响。
二、实验仪器、设备
序号
名称
规格、型号
1
电子学综合实验板Ⅱ
TX083302
2
电源板
TX083319
3
示波器
4
信号发生器
5
晶体管毫伏表
6
数字万用表
三、实验内容
(一)按图7.1接线。
(二)静态工作点的调试
调节电位器RW使UCE=1/2VCC左右
(三)测量电压放大倍数,观察负载及信号源内阻对放大倍数的影响以及ui和uo的相位关系。
1.调节信号发生器,使加在放大器的AB两点之间的信号us为2mV的正弦波,f为1kHz(此时接上AC两点之间的短路线)。
将负载电阻RL=2.7kΩ断开,用晶体管毫伏表测量输出电压Uo与Ui之比即空载电压放大倍数,记下数据波形。
2.接入RL=2.7kΩ重复上述步骤,测得负载为2.7kΩ时的电压放大倍数Au。
3.将AC之间的短路线去掉,相当于信号源有内阻RS=1kΩ,测量Uo,Us,计算
。
4.将uo接示波器Y1输入端,ui接示波器Y2输入端,观察uo和ui及其相位关系,记下波形。
(四)观察静态工作点对放大器波形的影响
增大输入信号,f仍为1kHz并调节Rw,改变静态工作点,把静态工作点的数据UCE记入表中,用示波器观察uo波形的变化,把在三种情况下的波形画出来,记入表中。
四、预习要求
(一)复习单管电压放大器的工作原理及电路中各元件的作用。
(二)熟悉示波器、晶体管毫伏表、信号发生器的正确使用方法。
(三)在放大电路中的测试中,哪些测试需用直流电表?
哪些测试需用交流仪表?
(四)接负载电阻RL或接信号源内阻RS后,Au会如何变化?
列出Au、Aus的表达式。
(五)选取工作点过高、适中、过低在三种情形下的UCE值,计算相应的IC、VE、VB、RB1的值,自拟在上述三种情形下的测试表格。
五、实验报告
整理数据和波形,与理论分析进行对照,说明心得和体会。
实验七 集成运算放大器的应用
一、实验目的
1.掌握用集成运算放大电路组成比例、求和电路的特点及性能。
2.学会上述电路的测试和分析方法。
二、实验仪器
1.实验台一台
2.双踪示波器一台
3.函数信号发生器一台
4.直流稳压电源一台
5.数字万用表一只
三、实验原理简述
运算放大器是具有高增益、高输入阻抗的直接耦合放大器。
在其外部加反馈网络后,可以实现各种不同的电路功能。
反馈网络为线性电路时,可实现加法、减法、微分、积分运算;为非线性电路时,可实现对数、乘法、除法等运算。
本实验采用LM741(uA741)集成运算放大器,右图为其外引线图,各引脚功能如下:
2--反相输入端;3--同相输入端;
7--电源电压正端;4--电源电压负端;6--输出端;1、5--调零端
与外接电阻构成基本运算电路时,可对直流信号和交流信号进行放大。
输出电压Vo与输入电压Vi的运算关系仅取决于外接反馈网络与输入的外接阻抗,而与运算放大器本身无关。
四、实验内容及步骤
1.电压跟随电路
实验电路如图6-1所示。
按表6-1内容实验并测试记录
图6-1电压跟随电路
表6-1不同输入电压Vi测得输出电压Vo
Vi(V)
-2
-0.5
0
+0.5
1
Vo(V)
RL=∞
RL=5K1
2.反相比例放大器
实验电路如图6-2所示
图6-2反相比例放大器
(1)按表6-2内容实验并测试记录。
表6-2不同输入电压Vi对应的输出电压Vo
直流输入电压Vi(mV)
30
100
300
1000
3000
输出电压Vo
计算值(mV)
测量值(mV)
(2)反相输入端加入频率为1kHz、幅值为200mV的正弦交流信号,用示波器观察输入、输出信号的波形及相位,并测出Vi、Vo的大小,记入表8-3。
(3)测量上限截止频率
信号发生器输出幅度保持不变,增大信号频率,当输出Vo幅度下降至原来的0.707倍时,记录信号发生器输出信号的频率,此频率即为上限截止频率,记入表6-3。
表6-3输入电压Vi=200mV上限截止频率
交流输入电压
Vi(mV)
输出电压Vo
输入、输出波形及相位
上限截止频率
200mV
频率1kHz
3.同相比例放大电路
电路如图6-3所示
按表6-4实验测量并记录。
图6-3同相比例放大电路
表6-4不同输入电压Vi对应的输出电压Vo
直流输入电压Vi(mV)
30
100
300
1000
3000
输出电压Vo
计算值(mV)
测量值(mV)
4.反相求和放大电路
实验电路如图6-4所示
按表6-5内容进行实验测试,并与预习计算比较。
图6-4反相求和放大电路
表6.5不同输入电压Vi对应的输出电压Vo
Vi1(V)
0.3
-0.3
0.7
Vi2(V)
0.2
0.2
0.5
VO(V)
5.双端输入求和放大电路
实验电路为图6-5所示。
按表6-6要求实验并测量记录。
图6-5双端输入求和电路
表6-6不同输入电压Vi对应的输出电压Vo
Vi1(V)
1
2
0.2
Vi2(V)
0.5
1.8
-0.2
VO(V)
五、实验报告
1.总结本实验中5种运算电路的特点及性能。
2.分析理论计算与实验结果误差的原因。
实验八 直流稳压电源
一、实验目的
(一)熟悉直流稳压电源的电路组成及各部分电路的作用。
(二)进一步理解直流稳压电源的性能。
(三)学会使用三端集成稳压器。
二、实验仪器、设备
序号
名称
规格、型号
1
稳压源与RC电路板
HD-TX053305
2
示波器
3
单相调压器
4
数字万用表
5
直流电流表
三、实验内容
(一)测量单相桥式整流电路的U1和Uo的值,观察Uo的波形并纪录。
(二)测量单相桥式整流电容滤波电路当电容C1=1000μF和C1=100μF时(此时负载电阻RL=56Ω)的UC1和Uo的值,观察Uo的波形并纪录。
(三)串联反馈式稳压电路
1.调节电位器R0,测量输出电压调节范围。
2.稳压性能测试
保持U1=220V,改变RL,使负载电流IL在0~50mA变化,测量UC1、UCE1、Uo的值。
在保持IL=50mA不变时,改变U1,使其在220V±10%间变化,测量UC1、UCE1、Uo的值。
(四)学习使用三端集成稳压器CW7812,并在U1=220V时作稳压性能测试。
四、预习要求
(一)复习单相桥式整流电容滤波电路的工作情况和串联型稳压电源的基本原理,以及三端集成稳压器的应用。
(二)画出单相桥式整流电路图。
给定电源变压器额定电压220V/12V,计算负载电压的平均值Uo。
(三)画出单相桥式整流电容滤波电路图,自拟测试表格。
(四)根据电路所给参数,估算串联
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