电工与电子技术实验指导书.docx

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电工与电子技术实验指导书

电工与电子技术

实验指导书

（本科非电类）

福建工程学院电工基础教研室

二○○八年三月

目　　　录

实验一　直流电路的电位测量和基尔霍夫电压定律验证3

实验二交流串联电路6

实验三日光灯电路8

实验四常用电子仪器的使用11

实验五晶体管电压放大电路13

实验六组合逻辑电路14

实验七计数、译码、显示电路16

附录18

实验一直流电路的电位测量和

基尔霍夫电压定律验证

一、实验目的

1.通过实验，进一步了解电路中电位和电压的概念。

2.掌握测量电路中各点电位的方法。

5.验证基尔霍夫电压定律。

二、实验设备

设备名称

型号规格

数量

备注

直流稳压电源

1台

交流电压表

1只

交流电流表

1只

直流电压表

1只

直流电流表

1只

直流电路实验板

1块

三、实验原理１.在电路中任意选定一点为参考点，令参考点的电位为零，电路其他各点的电位就是各点与参考点间的电压。

参考点不同，各点的电位也不同（电位的相对性）。

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

　　　　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1-1中。

表1-1

直流稳压电源

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2-1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1-2。

图1-1

表1-2

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1-3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1-3

Uab

Ube

Uef

Ufa

回路1

∑U

Ubc

Ucd

Ude

Ueb

回路2

∑U

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。

二、实验设备

设备名称

型　号规　格

数量

备注

单相调压器

1台

单相功率因数表

1只

交流电压表

1只

电容箱

1只

电感线圈

1只

用3000匝

固定电阻

各1只

滑线变阻器

1只

交流毫安表

1台

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

测量值

计算值

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

电路

U（V）

UC（V）

UR（V）

ULr（V）

I（mA）

COS

RLC串联

空心线圈

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

一、实验目的

　　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。

三、实验设备

设备名称

型号与规格

数量

备注

交流电压表

1只

交流电流表

1只

单相功率表

1只

单相功率因数表

1只

日光灯实验板

1块

电容箱

1只

电流插座

3只

电流插头

1个

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

测量值

计算值

P（W）

I（A）

U（V）

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

P（W）

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

一、实验目的

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

信号发生器一台

交流电压表一台

示波器一台

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。

四、实验内容

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）

5

0.5

频率（HZ）

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

一、实验目的

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。

三、实验仪器

模拟电子实验箱一台

信号发生器一台

交流电压表一只

示波器一台

万用表一只

四、实验内容

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

表5-1原理图

测量值

计算值

UB

UC

UE

UCE

UBE

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

五、实验总结

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

一、实验目的

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

直流稳压电源一台

数字逻辑实验箱一台

万用表及工具一套

集成电路器件：

74LS86、74LS20、74LS00各一片

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。

Ai

Bi

Si

Ci

0

0

0

1

1

0

1

1

表表6-1

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。

表6-2

Ai

Bi

Ci-1

Si

Ci

0

0

0

0

0

1

0

1

0

1

0

0

1

1

0

1

0

1

0

1

1

1

1

1

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。

五、实验总结

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

一、实验目的

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。

二、实验设备和器件

直流稳压电源一台

数字逻辑实验箱一台

万用表及工具一套

集成电路器件：

74LS90、74LS48各一片

显示器BS205一片

三、实验内容

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。

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。

图7-1计数、译码、显示电路工作原理图

四、预习要求

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。

3.画出实验线路图及有关记录表格。

五、实验总结

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。