《电工与电子技术》实验指导书要点Word下载.docx
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电路中任意两点间的电压等于该两点间的电位差,电压与参考点的选择无关(电压的单值性)。
2.基尔霍夫电压定律指出,任何时刻,沿电路中任一闭合回路绕行一周,各段电压的代数和恒为零,即∑U=0,它说明了电路中各段电压的约束关系,并与电路中元件的性质无关。
四、实验步骤
(一)认识实验
1.测量交流电压
用交流电压表测量三相电源的三个线电压及三个相电压,并记录于表1-1中。
表1-1
UAB(V)
UBC(V)
UCA(V)
UAN(V)
UBN(V)
UCN(V)
2.测量直流电压
用直流电压表测量直流稳压电源的输出电压值,并记录于表1-2中。
表1-2
3V
5V
10V
15V
12V
实际测量值
(二)电位测量及验证基尔霍夫电压定律
1.测量电位:
将直流电路板上的开关K1、K2置于短路状态;
K3置于接入电阻状态(向上拨)。
电路中电源采用稳压电源中的A组和B组,分别调节电源输出电压,并用直流电压表测量,使其输出A组为U1=12V,B组为U2=15V。
按图1-1所示接线,注意电流表量程和极性的选择。
将K1、K2置向电源输入端,读取电流值并记录。
在电路中选定e为参考点,令其电位为0,将直流电压表置于电压档(V)的适当量程,“–”端接参考点,“+”端接被测点,测该点的电位值,注意此时电位正负值。
并记录于表1-3。
在电路中选定f为参考点,重测各点电位并记录于表1-3。
测等电位点:
将直流电压表的测试棒接至a与g之间。
旋转电位器,使直流电压表1V档上的指示为零(注意量程切换),则a与g两点为等电位点。
关闭稳压电源,将a、g两点用导线短接,再接通电源,注意电流表读数有无变化,并以f点为参考点,重测各点电位,记录于表1-3。
图1-1
表1-3
参考点
电流(mA)
电位(V)
I
Va
Vb
Vc
Vd
Ve
Vf
e点
f点
f点(a、g等电位)
(a、g等电位后短接)
2.验证基尔霍夫电压定律(KVL)
电路如图1-1所示,其中U1=12V,U2=15V。
取两个验证回路:
回路1为abefa,回路2为bcdeb。
用直流电压表分别测量两个回路中各支路电压,将测量结果记录于表1-4中。
参考方向可选顺时针方向为绕行方向,测量过程中注意直流电压表取值的正与负。
表1-4
Uab
Ube
Uef
Ufa
回路1
∑U
Ubc
Ucd
Ude
Ueb
回路2
计算值
测量值
五、预习要求
3.复习电位、电压和等电位的概念及基尔霍夫电压定律。
4.计算数据表格中各待测数值(计算值),以供实验时选择直流电流表、直流电压表的极性。
六、总结要求
1.根据表1-3的测量数据,说明在电路中选择不同参考点对各点的电位有无影响,并验证电位的相对性。
2.根据表1-3的实验数据,说明电路中等电位点的特点。
3.利用表1-4的测量结果,验证基尔霍夫电压定律。
4.写出实验收获和存在问题。
实验二 交流串联电路
一.实验目的
1、加深对交流感性电路和交流容性电路特性的理解
2、学会使用功率因数表法与电压表法测定电压与电流的相位差。
型 号规 格
备注
单相调压器
单相功率因数表
电容箱
电感线圈
固定电阻
滑线变阻器
三、实验步骤
(一)RC串联电路
1、按图2-1接线。
调压器输出电压调至100V,电容箱电容C取4μF,电阻R为510Ω固定电阻。
按数据表2-1测量各值并记录于表中。
2、将步骤1中电容取值为10μF,其余参数均不变,重复步骤1的测试,记录于表2-1中。
(二)RL串联电路
1.将图2-1中电容换为3000匝、0.52H的空心电感线圈,重复上述步骤1的测试,记录于表2-1中。
2.将步骤1中的电感线圈插入铁心,重复步骤1的测试,记录于表2-1中。
图 2-1
表2-1
电路
U(V)
UR(V)
ULr(V)
UC(V)
COS
RC串联
C=4μF
C=10μF
RL串联
空心线圈
铁心线圈
(三)RLC串联电路
1.按图2-2接线。
调压器输出电压调至100V,电容箱电容C取7μF,电阻R用110Ω
滑线变阻器。
图2-2
2.在线圈无铁心的情况下,按数据表2-2测量各值并记录于表中。
3.在空心电感线圈中逐渐插入铁心,观察铁心在插入过程中电路电流及各电压变化规律,并将电路产生谐振时的电流及各电压记录于表2-2中(应特别注意接近串联谐振时,电路具有哪些特点?
)。
表2-2
I(mA)
COS
RLC串联
线圈插入铁心谐振
四、预习要求
1.熟悉RL、RC和RLC串联电路的电压相位关系,画出相量图。
2.复习电路串联谐振时的特点。
五、实验总结
1.根据实验测量数据作出各串联电路的电压相量图,并得出相应结论。
2.根据步骤
(二),分析线圈有铁心无铁心两种情况下,各电压变化的原因。
3.根据步骤(三),说明RLC串联电路谐振时的特点。
4.心得、收获及存在的问题。
实验三 日光灯电路
1.掌握日光灯线路的连接。
2.了解日光灯电路中灯管和镇流器的电压分配及其相量关系。
3.了解改善电路功率因数的方法
二、实验设备
型号与规格
单相功率表
日光灯实验板
电流插座
电流插头
三、实验原理
1.日光灯电路由灯管R、镇流器Lr和启辉器S组成,如图3-1,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。
2.在电力系统中多数负载均为感性,例如,动力设备感应电动机和高效照明器、日光灯等。
当负载吸收的有功功率为定值时,其功率因数越低,总电流I就越大,线路上的电能损耗和电压损耗也就越大,而且发电、变电等设备的容量利用率也就越低,因此,我们必须采取必要的措施来提高功率因数。
四、实验内容
1.日光灯线路接线与测量
图3-1
按图3-1接线。
经指导教师检查后接通电源,测量日光灯电流、电压及功率,记录于表3-1。
表3-1
P(W)
I(A)
ULr(V)
UR(V)
PR(W)
Pr(W)
Cos
注:
PR指灯管消耗的功率,Pr指镇流器内阻上消耗的功率。
*2.并联电路──电路功率因数的改善
图3-2
按图3-2接线。
经指导老师检查后,接通电源,通过一只电流表和三个电流插孔分别测得三条支路的电流。
改变电容箱电容量为表3-2中各值时,测量表中各相应值,记录于表3-2
表3-2
电容值
CμF)
3
4.5
5
5.5
6
7
测
量
值
cos
I(A)
IL(A)
IC(A)
五、实验注意事项
1.本实验用交流市电220V,务必注意用电和人身安全。
2.功率表要正确接入电路,读数时要注意量程和实际读数的折算关系。
3.线路接线正确,日光灯不能启辉时,应检查启辉器及其接触是否良好。
六、预习要求
1.了解日光灯的工作原理。
2.为了提高电路的功率因数,常在感性负载上并联电容器,增加了一条电流支路,此时感性元件上的电流和功率是否改变?
七、实验总结
1.完成数据表格中的计算,进行误差分析。
2.根据实验数据,分别绘出电压、电流相量图。
3心得体会。
实验四常用电子仪器的使用
1.明确信号发生器、交流电压表、示波器的用途;
2.了解以上仪器面板上各旋钮的作用,学会正确的使用方法。
二、实验仪器
信号发生器
示波器
三、实验仪表的用途
1.信号发生器
输出基本信号为正弦波、方波、三角波、脉冲波、锯齿波。
2.DF2170B交流电压表
用于测量100μV—300V,10HZ—8000KHZ交流电压有效值,
注意事项:
接通电源,按下电源开关预热10分钟后使用;
将量程开关置于适当量程,再加入被测信号,若被测电压未知,应将量程开关置最大档,然后慢慢减小量程;
使用结束,关断电源,将量程置于*10V档。
3示波器
用于观察交流信号波形和测量电压、周期。
1.用交流电压表测量信号发生器的输出电压,并填表4-1
表4-1
信号
发生器
输出正弦波信号
电压(V)
7
0.5
频率(HZ)
50
5K
100K
频率量程选择
输出衰减选择
交流
电压表
量程旋钮位置
电压表头示值
2.示波器的使用
屏幕显示扫描基线
打开电源,示波器工作在自动扫描状态,通道1和2输入为0。
观察正弦波信号
a.信号发生器的输出频率为1KHZ,有效值为3V的正弦波信号接到示波器的输入通道,输入耦合开关置AC,触发源置VERT,调节电平得到稳定的正弦波。
b.调节V/DIV,T/DIV两个旋钮及其微调旋钮使屏幕显示表4-2要求
表4-2
正弦波信号
V/DIV
T/DIV
调节旋钮
三个周期
峰峰值五格
六个周期
峰峰值八格
观察两个正弦波波形
信号发生器的输出频率为1KHZ,有效值为3V的正弦波信号接到示波器的输入通道1和输入通道2,输入耦合开关置AC,触发源置VERT,显示方式选择双踪DUAL,调节电平得到稳定的正弦波,并画出波形。
五、实验总结
1.整理实验记录
2.实现下列要求,如何调节有关旋钮
改变波形位置
改变波形个数
改变波形幅度
3.心得体会
实验五晶体管电压放大电路
1.进一步熟悉常用电子仪器的使用方法;
2.学会单管电压放大电路静态工作点的测量方法,并观察静态对输出波形失真的影响;
3.学会电压放大倍数的测量方法,并观察负载电阻对电压放大倍数的影响。
二、实验仪器
万用表
模拟电子实验箱
三、实验原理
1.静态测试:
放大器无外加输入信号的情况下,测量电路的直流参数;
2.动态测试:
放大器在外加输入信号的作用下,测量电路的动态参数和观察输出波形。
1.测量静态工作点
按实验原理图连接电路;
调节RW1或RW2,使UCE≈5V;
测量UB、UC、UE,填表5-1
原理图
表5-1
UB
UC
UE
UCE
UBE
IC
IB
2.测量电压放大倍数
信号发生器的输出频率为1KHZ,有效值为6mV的正弦波信号加入放大器输入端,调节RW1或RW2,使输出波形不失真,用交流电压表测量输入电压和输出电压,并填表5-2。
表5-2
RL
Ui
U0
Ao
空载
RL=2KΩ
RL=10KΩ
观察Ui和U0的相位关系,并绘出其波形。
3.观察静态工作点对放大器输出波形失真的影响
在空载情况下,调节RW1或RW2,观察输出波形失真情况,并填表5-3。
表5-3
失真类型
U0波形
截止失真
饱和失真
1整理实验记录,
2分析负载电阻对放大倍数的影响,
3心得体会。
实验六组合逻辑电路
1.认识集成数字电路器件,了解其型号、管脚连接;
2.建立数字电子电路的基本概念;
3.学会用“与非”门、“异或“门组成半加器和全加器电路。
二、实验设备和器件
数字逻辑实验箱
万用表及工具
集成电路器件
三、实验内容
1半加器电路:
用一片“与非”门74LS00,一片“异或“门74LS86连接如图
(一)所示的半加器电路。
电路连接检查无误后,接通电源+5V,改变输入A、B状态,观察输出端S、C的状态,并记录于表一。
表表6-1
Ai
Bi
Si
Ci
1
图6-1半加器电路
2全加器电路
用一片“与非”门74LS00,一片双“与非”门74LS20和一片“异或“门74LS86连接如图6-2所示的全加器电路。
电路连接检查无误后,接通电源+5V,改变输入Ai、Bi、Ci-1状态,观察输出端Si、Ci的状态,并记录于表6-2。
Ci-1
表6-2
图6-2全加器电路
四、预习要求
1.熟悉74LS00、74LS20、74LS86的工作原理及接线方法。
2.复习半加器、全加器电路工作原理。
3.画出实验线路图及有关记录表格。
1.画出实验线路图,整理实验记录。
2.写出实验收获和存在问题。
实验七计数、译码、显示电路
1.进一步熟悉数字集成电路的应用和半导体数码管的使用方法。
2.学习计数、译码、显示电路的组成,并验证其逻辑功能。
显示器
1.电路连接
本实验使用的器件74LS90、74LS48、BS205的管角排列如附图所示,其中74LS90通过外部接线将A0和CP2连接便构成一个十进制计数器,CP1是计数脉冲输入端,A0~A3是计数器的输出端,R01、R02是两个置0端,S01、S02是两个置“1”端,均为高电平有效,BS205显示器两地端已接地。
图7-1计数、译码、显示电路工作原理图
2验证逻辑功能
按图7-1接线,电路连接检查无误后,接通电源+5V。
验证计数器置“0”和置“9”功能。
验证计数器的计数功能
将计数器置“0”端R01、R02和置“9”端S01、S02接高地,在CP1端输入适当频率的脉冲信号,观察显示器的显示情况。
1.熟悉74LS90、74LS48、BS205的工作原理及接线方法。
2.复习计数、译码、显示电路工作原理。
附录
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