电工测量与实验技术实验教案

1电工测量与实验技术课程教学安排实验内容：实验一、电路元件伏安特性的测试实验二、叠加定理和替代定实验三、戴维南定理实验四、日光灯电路实验五、功率因数的提高实验六、一阶电路实验七、二阶电路实验八、R.L.C元件的特性实验九、RLC串联电路实验十、均匀传输线仿真线测量实验十一、单管共射放大电路实验十二、阻容耦合负反馈放大器实验十三、差动放大电路实验十四、稳压电源电路实验十五、TTL与非门电路的测试实验十六、集成组合逻辑电路实验十七、JK触发器的实验测试实验十八、计数译码显示电路综合实验实验十九、555集成电路定时器及应用实验二十、环形振荡器电路2评分标准：实验操作50%考核30%实验报告20%本课程的任务和要求通过该门课程的学习,学生在实验技能方面应用技术达到下列要求(1)、正确使用电流表.万用表.功率表及常用的一些电工设备;学会使用示波器.信号发生器，晶体管稳压电源.晶体管毫伏表.(2)、掌握基本的测量技术,如测量电压.电流、功率、频率、相位时间及电路的主要技术指标。(3)、具有查阅电子器件手册的能力。(4)、能按电路图连接实验线路和合理布线初步具体分析、寻找和排除常见故障的能力。(5)、具有根据实验任务确定实验方案,选择合适元件设计线路的初步能力,具有选择常用电工仪表，设备进行实验的能力。(6)、能独立写出严谨，有理论分析.事实求是.文字通顺的实验报告。3一、实验的一般过程1、预习2、基本操作程序(1)熟悉设备(2)连接线路(3)检查调整(4)操作记录(5)核对检查(6)注意事项3、报告的编写实验报告一般应包括以下主要内容(1)实验目的及任务(2)实验电路及使用的设备,实验原理及方法.(3)实验数据.(4)数据处理.包括整理数据,估计误差,通过计算得到结果,绘制出表示实验结果的实验曲线等.(5)结论与分析讨论、包括通过实验得出结论,对实验中发生的现象、问题、事故等的分析讨论,实验的收获体会,对改进实验的建议等.4．实验安全注意事项(1).实验中经常要与220V至380V的交流电压打交道,如果忽视安全用电或粗心大意.就很容易触电.为确保自身和他人的4安全,实验中应做到以下几点;a.遵守接线基本规则,先把设备.仪表.电路之间的线接好,经自查和互查无误后,再接电源线,经老师检查允许后,再合闸.拆线顺序为先切断电源和先拆电源线,再拆其它线.b.绝对不能把一头已接在电源的导线的另一头空甩着.电路其它部分也不能有空甩线头的现象.线接好后,多余的.暂时不用的导线都要拿开,放在合适地方.C.实验中要多加小心,手和身体绝对不能碰任何金属部分(包括仪器外壳),养成实验时手始终拿绝缘部分的好习惯,同时要绝对克服手习惯性的摸这摸那的坏习惯,杜绝将整个手都放在测试点上的不良测试方法.d.万一遇到触电事故,不要慌乱,应迅速断开电原,拉下闸刀,使触电者尽快脱离电源,然后抓紧时间送医院或请医务人员前来珍治.实验一、电路元件伏安特性的测定一、实验目的掌握线性电阻元件、非线性电阻元件------半导体二级管以及电压源伏安特性的测试技能.1.加深对性电阻元件、非线性电阻元件以及电源伏安特性的理解,验证欧姆定律。5二、实验说明1、线性电阻元件：电阻元件的R值不随电压或电流的大小而变化.见实图２－１其伏安特性满足欧姆定律2、非线性电阻元件：非线性电阻元件的伏安特性不满足欧姆定律,见实图２－２电路板电流表电阻箱实图２－１实图２－２３、理想电压源：端电压为恒定值的电压源,见实图２－3（a）４、实际电压源：实际电压源存在内阻，可用一个理想电压源和一个电阻相串联来表示．见实图(２－3)c．6（a）(b)(c)实图２－３（a．b．c）三、实验内容与步骤1、测定线性电阻的伏安特性；按实图2－４接好线路.图2——4依次调节直流稳压电源的输出电压为实表２－１所列数值,并将相应电流填入实表２－１实表2－１U(v)024681020I(mA)2、测定二极管的正向伏安特性；按实图２－５接好线路.0--12VR300mAV+_+_7调节R.使电流读数分别为表2－２数值.并测相应电压值记入表２－２中.3、测定晶体管稳压电源的伏安特性；晶体管稳压电源可视实为理想电源.按实图2－６接好线路调节稳压电源电压等于10V,然后调节R.使电流表分别为表２－３数值,并将对应电压记入实表２－３中.实表２－３I(mA)05101520253035U(v)4、测定实际电压源的伏安特性；按实图2－７接好线路I(mA)02468102030U(V)8图2——7调节输出电压为10V,由大到小调节R,使电流表读数为实表２－４数值.记入相应的电压值.实表２－４I(mA)05101520253035U(V)四、实验设备(略)五、实验报告要求根据实验中所得数据,在坐标纸上绘制线性电阻元件、半导体二极管、理想电压源和实际电压源的伏安特性曲线．稳压电源51RmAV+_+_9实验二、叠加定理一、实验目的１、验证叠加定理．２、加深对叠加定理的内容和适用范围的理解．３、验证叠加定理的推广――齐性定理．二、实验说明１、叠加定理：在任一线性网络中，多个激励同时作用时的总响应等于每个激励单独作用时引起的响应之和．所谓某一激励单独作用，就是除了该激励外，其余激励均为零值．２、齐性定理：线性电路中，当所有激励都増大或减小k倍（k为实常数），响应也同样增大或减小k倍．三、实验内容与步聚１、叠加定理的验证在直流电路实验板上按实图３―１接好线路，图中DLBZ为电流插座，当测量支路电流I1．．I2．.I3时只需将接有电流插头的电流表依次插入三个电流插座中，即可读取三条支路电流I1．.I2．I3的数值．在插头插入插座的同时，应监视电流表的偏转方向，如逆时针偏转,要迅速拔出插头，翻转180°度后重新插入再读取电流值．10插座电流表（１）、接通U1＝10V电源，测量U1单独作用时各支路电流I1、I2、I3.将测量结果记入实表３－１中（２）、接通U2=6V电源，测量U2单独作用时各支路电流I1、I2、I3,将测量结果记入实表3－１中．（３）、接通U1、U2电源,测量U1、U2共同作用时各支路的电流I1、I2、I3,将测量结果记入实表3－１中．实表３－１Ｉ１（ｍＡ）Ｉ２（ｍＡ）Ｉ３（ｍＡ）测量计算测量计算测量计算U1单独作用U2单独作用U1、U2共同作用2、齐性定理的验证实验电路同前，实验时，令Ｕ１＝２０Ｖ，Ｕ２＝１２Ｖ，分别出Ｉ１．Ｉ２．Ｉ３．Ｉ１（mA）I2(mA)I3(mA)测量计算测量计算测量计算11共同作用上表中的值误差％四、实验设备（略）五、实验报告要求１、根据实验中所得数据，验证叠加定理，齐性定理．２、计算各支路的电压和电流，并计算各值的相对误差，分析产生误差的原因．六、思考题做P76.1.2.题．实验三、戴维南定理一、实验目的１、验证戴维南定理２、掌握线性有源单口网络等效参数的测量方法二、实验任务１、联接电路，测出该单口网络的外特性12２．测出该一端口网络的戴维南等效电路参数A、开路电压的测量a、直接法测开路电压Uocb、用补偿法测开路电压Uoc见下图B、短路电流Isc的测量C、等效内阻R0=Uoc/Isc３、等效电路的构成见下图R(Ω)0200400800160032006400∞I(mA)U(v)13４、测出戴维南等效电路的外特性三、实验报告要求绘出实际网络和等效网络端口处的伏安特性四、思考题１、试述戴维南定理２、在补偿电路中，若电压Us小于被测电压Uoc，能否达到补偿法测电压的目的？为什么？R(Ω)0200400800160032006400∞I(mA)U(v)UocRReqmAV++_14实验四、日光灯电路一、实验目的1、掌握日光灯电路的接线方法。2、了解日光灯的基本工作原理。3、学习交流电压.交流电流的测量方法.二、实验说明1、日光灯的基本工作原理（略）2、调压器的基本工作原理，调压器的使用方法。三相自耦调压器由三个单调压器组成,通常它的原边三个绕组接成星型,如下图所示.调压器日光灯交流电流表A、B、C、O为输入端,它与电源联接；a、b、c、o为输出端,它们与负载联接.当转动手轮时,能同时调节三相输15出电压,并保证输出电压的对称性.三、实验电路图四、实验内容与步骤1、实验线路如图示，接线经教师检查后，方能合上电源开关，将日光灯点亮。2、如有异常情况应断开电源请老师排除故障。3、测量电压.电流记入表中电压U（V）镇流器电压UL（V）日光灯电压Ud（V）电流I（A）220200五、思考题见指导书。16实验五功率因数的提高一、实验目的1、学习提高感性负载功率因数的方法2、掌握功率表的正确使用二.、实验说明1、对于一个无源一端口网络，其吸收的有功功率P=UIcosφ在UI一定的情况下，一端口网络吸收功率的大小取决于功率因素的大小。2、工农业生产及日常生活中，大部分负载为感性负载。功率因数cosφ1，提高负载的功率因数一方面可充分发挥电源的利用效率，另一方面可减少输电线路的功率损失。3、提高电感性负载的功率因数，可采用在感性负载两端并电容器的方法。如下图所示三.、实验线路图17插座功率表日光灯四、功率表的使用及读数规则分格常数C=UeIe·cosφe／αe(瓦/格)Ue─在测量时选用的额定电压αe─最大偏转格数Ie─在测量时选用的额定电流Cosφe─仪表上标明的额定功率因数五、实验内容与步骤按图接线，使调压器电压调到Ui=200V不变，在0─7μF范围内改变C的值，记下相应的电流和功率IIcILUPC=0C=1μFC=2μF┆六、实验报告要求计算不同电容值时电路的功率因数，并画出相量图。18七、思考题1.怎样根据交流电流表的读数判断电路处于cosφ=1的状态？2.并联电容后，功率表的读数有无变化，为什么？3.为什么要用并联电容的办法提高功率因数，串联电容行不行？为什么？实验六、一阶电路的响应一、实验目的１、观察RC串联电路充放电现象，并测量电路的时间常数。２、验证RC串联电路中过渡过程的理论分析结论的正确性。３、学习用示波器观察和分析电路的响应。二、实验说明１、理想电容器C经电阻R接到直流电源19uC=U（1-e-t/RC）ic=U/Re-t/RC２、已充电的电容经电阻放电时:uC=Ue-t/RCic=-U/Re-t/RC３、RC电路的方波响应Us为方波信号当方波的半周期和时间常数保持5：1左右的关系，可用示波器观察到稳定的波形如图20RC电路的时间常数由波形中估算出来三、实验电路图信号发生器示波器毫伏表四、实验内容与步骤１、取方波信号幅值为3V;f=500Hz;R=1k;C=0.1μ.此时RC=T/10观察并记录uc和ic波形。２、信号不变，取R=500Ω.C=0.1μ此时RC＜＜T/2,观察并记录uc和ic波形。３、信号不变,取R=10k.C=0.1μ此时RC＞＞T/2观察并记录uc和ic波形。五、实验报告要求见指导书21六、思考题见指导书实验七、二阶电路响应一、实验目的１、通过实验了解R、L、C串联电路的振荡和非振荡，以及与R、L、C各参数之间的关系。２、学习用示波器观察和分析电路的响应。二、实验说明１、Ｒ、L、C串联电路的过渡过程有两种状态；振荡和非振荡过渡过程，它取决于电路本身的参数。２、当CLR2时，过渡过程是振荡的。a.充电b.放电22３、当CLR2时，过渡过程是非振荡的。a.充电.b.放电三、实验电路23Us(t)为方波信号，可取f=100┈150Hz四、实验内容与步骤１、L=0.1HC=0.1μF时，临界电阻20002CLR改变R，使电路处于临界状态，确定临界电阻并与理论值比较。２、R=10KΩ.C=0.1μF.L=0.1H，观察ui、i的波形并描绘出来。３、R=500Ω、C=0.1μF、L=0.1H，观察ui、i的波形并描绘出来。注意：①i的波形为uR的波形.②测量的信号发生和示波器必须共地。五．考题见指导书。实验八、正弦交流电路中R.L.C元件特性一、实验目的1、通过实验了解R.L.C在正弦电路中基本特性以及R.L.C元件的电压和电流之间相位关系。2、学习用示波器观察和测量正弦电路中R.