电工和电子技术A1实验报告课案.docx

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电工和电子技术A1实验报告课案

实验一　电位、电压的测定及基尔霍夫定律

1.1电位、电压的测定及电路电位图的绘制

一、实验目的

　　1.验证电路中电位的相对性、电压的绝对性

2.掌握电路电位图的绘制方法

二、实验设备

序号

名称

型号与规格

数量

备注

1

可调直流稳压电源

0~30V

双路

2

万用表

1

自备

3

直流数字电压表

0~200V

1

4

电位、电压测定实验电路板

1

DVCC-03

三、实验内容

利用DVCC-03实验挂箱上的“基尔霍夫定律/叠加原理”实验电路板，按图1-1接线。

图1-1

1.分别将两路直流稳压电源接入电路，令U1＝6V，U2＝12V。

（先调准输出电压值，再接入实验线路中。

）

2.以图1-1中的A点作为电位的参考点，分别测量B、C、D、E、F各点的电位值φ及相邻两点之间的电压值UAB、UBC、UCD、UDE、UEF及UFA，数据列于表中。

3.以D点作为参考点，重复实验内容2的测量，测得数据列于表中。

电位

参考点

φ与U

φA

φB

φC

φD

φE

φF

UAB

UBC

UCD

UDE

UEF

UFA

A

计算值

测量值

相对误差

D

计算值

测量值

相对误差

四、思考题

　　若以F点为参考电位点，实验测得各点的电位值；现令E点作为参考电位点，试问此时各点的电位值应有何变化？

答：

五、实验报告

1．根据实验数据，绘制两个电位图形，并对照观察各对应两点间的电压情况。

两个电位图的参考点不同，但各点的相对顺序应一致，以便对照。

答：

2.完成数据表格中的计算，对误差作必要的分析。

答：

3.总结电位相对性和电压绝对性的结论。

答：

1.2基尔霍夫定律的验证

一、实验目的

　　1.验证基尔霍夫定律的正确性，加深对基尔霍夫定律的理解。

2.学会用电流插头、插座测量各支路电流。

二、实验内容

　　实验线路与图1-1相同，用DVCC-03挂箱的“基尔霍夫定律/叠加原理”电路板。

　　1.实验前先任意设定三条支路电流正方向。

如图1-1中的I1、I2、I3的方向已设定。

闭合回路的正方向可任意设定。

2.分别将两路直流稳压源接入电路，令U1＝6V，U2＝12V。

3.熟悉电流插头的结构，将电流插头的两端接至数字电流表的“＋、－”两端。

4.将电流插头分别插入三条支路的三个电流插座中，读出并记录电流值。

5.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，记录之。

被测量

I1（mA）

I2（mA）

I3（mA）

U1（V）

U2（V）

UFA（V）

UAB（V）

UAD（V）

UCD（V）

UDE（V）

计算值

测量值

相对误差

三、预习思考题

1.根据图1-1的电路参数，计算出待测的电流I1、I2、I3和各电阻上的电压值，记入表中，以便实验测量时，可正确地选定电流表和电压表的量程。

答：

2.实验中，若用指针式万用表直流毫安档测各支路电流，在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？

若用直流数字电流表进行测量时，则会有什么显示呢？

答：

四、实验报告

1.根据实验数据，选定节点A，验证KCL的正确性。

答：

2.根据实验数据，选定实验电路中的任一个闭合回路，验证KVL的正确性。

答：

3.将各支路电流和闭合回路的方向重新设定，重复1、2两项验证。

答：

4.误差原因分析。

答：

实验二　叠加原理的验证

一、实验目的

　　验证线性电路叠加原理的正确性，加深对线性电路的叠加性和齐次性的认识和理解。

二、实验设备

序号

名称

型号与规格

数量

备注

1

可调直流稳压电源

0~30V

双路

2

直流数字电压表

0~200V

1

3

直流数字电流表

0~2000mV

1

4

迭加原理实验电路板

1

DVCC-03

三、实验内容

实验线路如图2-1所示，用DVCC-03挂箱的“基尔夫定律/叠加原理”电路板。

图2-1

1.将两路稳压源的输出分别调节为12V和6V，接入U1和U2处。

开关K3投向R5侧。

2.令U1电源单独作用（将开关K1投向U1侧，开关K2投向短路侧）。

用直流数字电压表和直流数字电流表（接电流插头）测量各支路电流及各电阻元件两端的电压，记录之。

测量项目

实验内容

U1

（V）

U2

（V）

I1

（mA）

I2

（mA）

I3

（mA）

UAB

（V）

UCD

（V）

UAD

（V）

UDE

（V）

UFA

（V）

U1单独作用

U2单独作用

U1、U2共同作用

2U2单独作用

3.令U2电源单独作用（将开关K1投向短路侧，开关K2投向U2侧），重复实验步骤2的测量，记录之。

4.令U1和U2共同作用（开关K1和K2分别投向U1和U2侧），重复上述的测量，并记录之。

5.将U2的数值调至＋12V，重复上述第3项的测量，记录之。

6.将R5（330Ω）换成二极管1N4007（即将开关K3投向二极管IN4007侧），重复1～5的测量过程，记录之。

7.任意按下某个故障设置按键，重复实验内容4的测量和记录，再根据测量结果判断出故障的性质。

测量项目

实验内容

U1

（V）

U2

（V）

I1

（mA）

I2

（mA）

I3

（mA）

UAB

（V）

UCD

（V）

UAD

（V）

UDE

（V）

UFA

（V）

U1单独作用

U2单独作用

U1、U2共同作用

2U2单独作用

四、预习思考题

1.在叠加原理实验中，要令U1、U2分别单独作用，应如何操作？

可否直接将不作用的电源（U1或U2）短接置零？

答：

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？

答：

五、实验报告

1.根据实验数据验证线性电路的叠加性与齐次性。

答：

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。

答：

　　3.对实验步骤6进行分析，你能得出什么样的结论？

答：

实验三　正弦稳态交流电路相量的研究

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.掌握日光灯线路的接线。

3.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.在单相正弦交流电路中，用交流电流表测得图3-1

各支路的电流值，用交流电压表测得回路各元件两

端的电压值，它们之间的关系满足相量形式的基尔

霍夫定律，即

＝0和

＝0。

2.图3-1所示的RC串联电路，在正弦稳态信

号

的激励下，

与

保持有90º的相位差，即当

R阻值改变时，

R的相量轨迹是一个半园。

图3-2

、

与

三者形成一个直角形的电压三

角形，如图3-2所示。

R值改变时，可改

变φ角的大小，从而达到移相的目的。

3.日光灯线路如图3-3所示，图中A

是日光灯管，L是镇流器，S是启辉器，

C是补偿电容器，用以改善电路的功率因数图3-3

（cosφ值）。

有关日光灯的工作原理请自行翻阅有关资料。

序号

名称

型号与规格

数量

备注

1

可调三相交流电源

0～450V

1

2

交流数字电压表

0～500V

1

3

交流数字电流表

０～5A

1

4

镇流器、启辉器

与30W灯管配用

各1

DVCC-04

5

日光灯灯管

30W

1

屏内

6

电容器

1μF,2.2μF,4.7μF/500V

各1

DVCC-05

7

白炽灯

220V，15W

1~3

DVCC-04

8

电流插座

3

DVCC-04

三、实验设备

四、实验内容

1.按图3-1接线。

R为220V、15W的白炽灯泡，电容器为4.7μF/450V。

经指导教师检查后，接通实验台电源，将自耦调压器输出（即U）调至220V。

记录U、UR、UC值，验证电压三角形关系。

测量值

计算值

U（V）

UR（V）

UC（V）

U’（V）

2.日光灯线路接线与测量。

图3-4

按图3-4接线。

经指导教师检查后接通实验台电源，调节自耦调压器的输出，使其输出电压缓慢增大，直到日光灯刚启辉点亮为止，记下三表的指示值。

然后将电压调至220V，测量功率P，电流I，电压U，UL，UA等值，验证电压、电流相量关系。

P（W）

Cosφ

I（A）

U（V）

UL（V）

UA（V）

启辉值

正常工作值

3．并联电路──电路功率因数的改善。

按图3-5组成实验线路。

经指导教师检查后，接通实验台电源，将自耦调压器的输出调至220V，记录功率表、电压表读数。

通过一只电流表和三个电流插座分别测得三条支路的电流，改变电容值，进行三次重复测量并记录。

图3-5

电容值

测量数值

计算值

（μF）

P（W）

COSφ

U（V）

I（A）

IL（A）

IC（A）

I’（A）

Cosφ

0

1

2.2

4.7

4.7+2.2

五、预习思考题

　　1.参阅课外资料，了解日光灯的启辉原理。

2.在日常生活中，当日光灯上缺少了启辉器时，人们常用一根导线将启辉器的两端短接一下，然后迅速断开，使日光灯点亮（DVCC-04实验挂箱上有短接按钮，可用它代替启辉器做试验。

）；或用一只启辉器去点亮多只同类型的日光灯，这是为什么？

答：

3.为了改善电路的功率因数，常在感性负载上并联电容器，此时增加了一条电流支路，试问电路的总电流是增大还是减小，此时感性元件上的电流和功率是否改变？

答：

4.提高线路功率因数为什么只采用并联电容器法，而不用串联法？

所并的电容器是否越大越好？

答：

六、实验报告

1.完成数据表格中的计算，进行必要的误差分析。

答：

2.根据实验数据，分别绘出电压、电流相量图，验证相量形式的基尔霍夫定律。

答：

3.讨论改善电路功率因数的意义和方法。

答：

4.装接日光灯线路的心得体会及其他。

答：

实验四　三相交流电路电压、电流的测量

一、实验目的

　　1.掌握三相负载作星形联接、三角形联接的方法，验证这两种接法下线、相电压及线、相电流之间的关系。

　　2.充分理解三相四线供电系统中中线的作用。

二、实验设备

序号

名称

型号与规格

数量

备注

1

可调三相交流电源

0～450V

1

2

交流数字电压表

0～500V

1

3

交流数字电流表

0～5A

1

4

三相灯组负载

220V，15W白炽灯

9

DVCC-04

5

电流插座

3

DVCC-04

三、实验内容

1.三相负载星形联接（三相四线制供电）

按图4-1线路组接实验电路。

即三相灯组负载经三相自耦调压器接通三相对称电源。

将三相调压器的旋柄置于输出为0V的位置（即逆时针旋到底）。

经指导教师检查后，方可开启实验台三相电源开关，然后调节调压器的输出，使输出的三相线电压为220V，并按数据表格要求的内容完成各项实验，将所测得的数据记入表中，并观察各相灯组亮暗的变化程度，特别要注意观察中线的作用。

图4-1

测量数据

负载情况

开灯盏数

线电流（A）

线电压（V）

相电压（V）

中线电流I0

（A）

中点电压UN0

（V）

A

相

B

相

C

相

IA

IB

IC

UAB

UBC

UCA

UA0

UB0

UC0

Y0接对称负载

3

3

3

Y接对称负载

3

3

3

Y0接不对称负载

1

2

3

Y接不对称负载

1

2

3

Y0接B相断开

1

断

3

Y接B相断开

1

断

3

Y接B相短路

1

短

3

2.负载三角形联接（三相三线制供电）

按图4-2改接线路，经指导教师检查合格后接通三相电源，并调节调压器，使其输出线电压为220V，并按数据表格要求进行测试。

图4-2

测量

数据

负载

情况

开灯盏数

线电压=相电压（V）

线电流（A）

相电流（A）

A-B相

B-C相

C-A相

UAB

UBC

UCA

IA

IB

IC

IAB

IBC

ICA

三相对称

3

3

3

三相不对称

1

2

3

四、预习思考题

1.三相负载根据什么条件作星形或三角形连接？

答：

2.复习三相交流电路有关内容，试分析三相星形联接不对称负载在无中线情况下，当某相负载开路或短路时会出现什么情况？

如果接上中线，情况又如何？

答：

3.本次实验中为什么要通过三相调压器将380V的市电线电压降为220V的线电压使用？

答：

五、实验报告

1.用实验测得的数据验证对称三相电路中的

关系。

答：

2.用实验数据和观察到的现象，总结三相四线供电系统中中线的作用。

答：

3.不对称三角形联接的负载，能否正常工作？

实验是否能证明这一点？

答：

　　4.根据不对称负载三角形联接时的相电流值作相量图，并求出线电流值，然后与实验测得的线电流作比较，分析之。

答：