电工与电子技术基础实验一.docx
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电工与电子技术基础实验一
常用电子元器件的测试
一、实验目的
1．了解指针万用表的性能特点
2．掌握指针万用表的使用方法
3．掌握用指针万用表判断电阻器、电容器、二极管、三极管的方法
二、实验原理
1．指针万用表简介
指针万用表是利用一只灵敏的磁电式直流微安表做表头，当微小的电流通过表头时，就会有电流指示，但不能通过大电流，所以，必须在表头上并联与串联一些电阻进行分流或降压，从而测出电路的电流、电压和电阻。
2．测量电量（电阻、电流、电压）的基本原理
①、测电阻原理：
在表头上并联和串联适当的电阻起保护表头作用，同时串接一节电池提供电源（只有电阻挡才用电池，使电流通过被测的电阻。
根据电流的大小就可测出电阻值，改变分流电阻的阻值，就能改变测量电阻的量程。
由图１知：
ⅰ．各量程表的等效内阻是不同的，且并联的分流电阻随量程的增大，其阻值几乎１０倍的增加，A、B两点的电压也会逐次增大，流过表头的电流也增大，表针偏转超过满刻度，因此在改变量程时要调零。
所以当万用表置各量程时，回路的电流是不同的。
量程大，则流过被测回路的电流小，流过表头的电流则大；量程小，则流过被测回路的电流大，流过表头的电流则小。
因此，为了测量读数的准确，在每次测量前，需要短接两表笔，调整电调零电位器，使表针刚好至满刻度，即指向“０”欧姆处。
ⅱ．红表笔接电池的负极，黑表笔接电池的正极。
黑表笔的电位高，红表笔电位低。
3．使用注意事项
①使用前，须熟悉每个开关、旋钮、插孔的作用，了解表盘上每条刻度线所对应的被测电量。
注意机械调零。
②测量前，须明确要测什么和怎么测。
每次拿起表笔准备测量时，务必再核对下测量种类和量程档位。
③测量直流电流时，注意极性、量程。
采用快速接入法，观察表针偏转的方向，若反偏，则调换表笔。
④测Ｖ、Ｉ不能接错位。
测量电阻前，应先电调零即短接两表笔，使指针指在０位。
⑤严禁在测高压或大电流时，拨动量程开关，以免产生电弧，烧坏开关的触点。
⑥万用表不用时，将量程开关置交流电压的最高档。
若长期不用，可将表内的电池取下。
（二）、二极管
依据：
二极管具有单向导电性。
方法：
①．用万用表的欧姆×10Ω、×100Ω挡。
②.两表笔并接在二极管的两端测量并记录一次测量电阻，调换表笔再测量一次，两次测得的电阻应一大和一小为好。
小电阻为正向电阻（几十~几百欧），大电阻为反向电阻（几百千欧以上），正反向电阻相差越大越好。
③．测得为小电阻时，黑表笔连接的是二极管的正极，红表笔连接是二极管的负极。
（三）、三极管
①．基极及材料的判别：
判断依据：
是二极管具有单向电性。
PNP、NPN都可简单等效为二个背靠背的二极管联在一起。
如图5示。
方法：
将万用表置于电阻×10Ω或×100Ω档。
用黑表笔接三极管的某一管脚，用红表笔分别接假定另外两个管脚，若两次测得的电阻都很小，调换表笔测得的电阻都很大，则与黑表笔相连的那一管脚为基极。
同时可知该管是NPN管；反之，用红表笔接三极管的某一管脚，用黑表笔分别接假定另外两个管脚，若两次测得的电阻都很小，则与红表笔相连的那一管脚为基极。
同时可知该管是PNP管。
测发射结、集电结的正向电阻时，若表针偏转大约在刻度盘的中心位置，则该管是硅管；若阻值约为0而又不为0，则该管是锗管。
②.集电极、发射极的判别
判断依据：
三极管具有电流放大作用。
以NPN型管为例子，假定其余的两只脚中的一只是集电极，将黑表笔接到此管脚上，红表笔接假定的发射极上。
用100K的电阻接于（或用手捏住）已知的基极和假定的集电极之间，测得一个电阻记为R1；再做相反的假设，即把原来假定的集电极假设为发射极，重复上述测量过程，再测得一电阻R2，比较两次测得的阻值，若前者阻值较小，则说明前者假设是对的，那么黑表笔接的一只脚就是真正集电极，剩下的一只脚便是发射极。
若两次测得结果都大或都小，说明管是坏的。
对PNP型管，只需调换表笔，仍用上述测量方法。
（四）、电阻器
1、定义：
电阻器是利用金属或非金属材料具有电阻的特性制成的便于安装的电子元件。
2、用途：
阻碍电流通过。
分类：
按结构分、按材料分、
3、主要技术参数：
标称阻值、阻值误差和额定功率
标称阻值：
标准化、不是随意的，目的是为了工业大批量的生产和使用者在一定的范围内选择，国家规定出一系列的标称值。
电阻器的标称值应符合表列的数值之一或表列数值再以10n,其中n为正整数或负整数）。
阻值误差：
相对误差分三个等级：
Ⅰ级为±5％，Ⅱ级为±10％，Ⅲ级为±20％。
额定功率：
在规定的气压、温度等条件下，电阻器长期工作时所允许承受的最大电功率。
4、主要参数的表示方法
图7直标法表示的电阻器
电阻器的标称电阻值和偏差一般都标在电阻体上，其标识有四种：
直标法、文字符号法、数值法和色标法。
（1）直标法直标法在用阿拉伯数字和单位符号在阻器表面直接标出标称电阻值，如图所示，其允许偏差直接用百分数表示。
（2）文字符号法文字符号法是用阿接佰数字和文字符号两者有规律的组合来表示标称电阻值，其允许偏差也用文字符号表示，见表。
符号前面的数字表示整数电阻值，后面的数字依次表示第一位小数阻值和第二位小数阻值，见表1。
例如，1R5表示1.5Ω，2k7表示2.7KΩ，R1表示0.1Ω。
表1表示允许偏差的文字符号
文字符号
允许偏差
文字符号
允许偏差
B
±0.1%
J
±5%
C
±0.25%
K
±10%
D
±0.5%
M
±20%
F
±1%
N
±30%
G
±2%
表2表示电阻单位的文字符号
文字符号
所表示的单位
文字符号
所表示的单位
R
欧姆（Ω）
G
千兆欧姆（109Ω）
k
千欧姆（103Ω）
T
兆兆欧姆（1012Ω）
M
兆欧姆（106Ω）
（3）数码法数码法是用三位阿拉伯数字表示，前两位数字表示阻值的有效数，第三位数字表示有效数后零的个数。
例如，100表示10Ω，102表示1kΩ，当阻值小于10Ω时，以×R×表示，将R看作小数点，例如，8R2表示8.2Ω。
（4）色标法色标法是用不同颜色的带或点在电阻器表面标出标称阻值和允许偏差。
①两位有效数字的色标法普通电阻器用四条色带表示标称阻值和允许偏差，其中三条表示阻值，一条表示偏并，如图1-4所示。
例如，电阻器上的色带依次为绿、黑、橙、无色，则表示50×1000=50KΩ，误差是±20%；电阻的色标是红、红、黑、金，其阻值是22×1=22Ω，误差是±5%；又如，电阻的色标是棕、黑、金、金，其阻值是10×0.1=1Ω，误差是±5%。
②三位有效数字的色标法精密电阻器用五条色带表示标称阻值和允许偏差，如图1-5所示。
例如，色带是棕、蓝、绿、黑、棕，表示165Ω±1%的电阻器。
下图是常用的色标电阻器标识示意图
如：
黄紫金金绿棕黑红棕
47×10－1±5％（4.7Ω±5％）510×10＋2±1％（51KΩ±1％）
②．电功率表示方法：
若是直标法，用数字标于电阻器上；在电路图中，是用符号表示电功率的。
③．误差的表示方法：
误差一般分为三个等级：
Ⅰ表示±5％，Ⅱ表示±10％，Ⅲ表示±20％。
用数字标于电阻器上。
3、用指针万用表判断电阻器的方法
功能开关置合适的×Ω量程挡。
固定电阻器：
表针指示的数据×Ω所得的结果与其标称值一致，则为好；若测得结果为0，表示该电阻器短路；若测得结果为∞，表示该电阻器断路。
半可变、可调电位器：
先测二个固定端的阻值,测得结果应与标称值相符；再测中间抽头与任一固定端间的阻值，同时慢慢转动转轴，观察其阻值是否连续变化，应由大→小或由小→大，最终为0或等于两固定端的标称阻值，否则为坏。
（五）、电容器
1、定义、特性、作用、分类
电解电容：
它是一种固定的电容器。
其特点：
有确定的正、负极性之分；有特殊的符号，体积小、容量大（零点几微法――上万微法）；温度特性差、绝缘电阻小、漏电流大；长期不用，电解电容的电介质会干涸变质失效。
电解电容结构如图示：
电解电容是以铝等金属为正极，在其表面形成一层氧化膜为介质，介质与电极成为不可分的整体；负极是固体或非固体电解质。
由于构成电解电容器的两电极的材料不同，因此它的正负电极分别标出，使用时一定要正极端接电路的高电位，负极端接电路的低电位，否则会引起电容器的损坏。
以铝电解电容器为例，说明它的结构：
铝电解电容器的正极铝箔，采用化学方法使表面凹凸不平，以增加极片的有效面积，增大电容量。
电触质是由硼酸、氨水、乙二醇等制成糊状物质，它和正极表面吸附着的一层氧化铝介质保持充分的接触面，使有效面积得到充分利用。
由于氧化铝膜具有单向导电性，只有在电容器正极接高电位，负极接低电位时，介质才起绝缘作用。
这时才具有电容器的功能。
若电极接反时电容的漏电流很大，很容易击穿损坏。
铝电解电容器的负极是电解质，当电容器不工作时，氧化膜会逐渐变薄，绝缘电阻变低，漏电流增大。
此时如通以适当的直流电压，则电解质可放出氧原子，与正极铝箔作用，在正极表面生成新的氧化铝介质膜，起到修好氧化铝膜的作用。
所以，如果电解电容器长期不用，应用前可先加以较低的直流电压一段时间后再正式使用。
由于电解质的导电性不太好，电阻较大，因此铝电解电容的损耗较大，另外它的分布电感也较大。
铝电解电容器制造时是将电解质吸附在吸性好、拉力强的衬垫上，另外再加一层铝箔作为负极引线，然后与正极铝箔一起卷绕起来，装入铝壳或塑料壳中。
为了防止电解质干涸和引线的牢固，引线端用环氧树脂密封。
2、电容器主要技术参数
二、电容器的主要参数
1、电容器的容量单位和偏差
电容器的容量单位为法拉，简称法，用F表示。
在实用中“法”的单位太大，常用毫法（mF）、微法（μF）、毫微法（nF）和微微法（pF）作单位，其换算关系如下
1毫法（mF）=10-3F
1微法（μF）=10-6F
1毫微法（nF）=10-9F
1微微法（pF）=10-12F
在实际书写时μF中的字母μ容易误认为m，目前国内外逐渐用u来代替μ，写作uF（少数欧洲国家则用英文大写字母M代替μ）。
电容器的容量偏差分别用D（±0.5%）、F（±1%）、G（±2%）、K（±10%）、M（±20%）和N（±30%）表示。
2、电容器的容量标志法
电容器的标称容量系列与电阻器采用的系列相同，即E24、E12、E6系列。
（1）直标法将标称容量及偏差直接标在电容体上，0.22μF±10%、220MFD（220μF）±0.5%。
若是零点零几，常把整数单位的“0”省去，如01μF表示0.01μF。
有些电容器也采用“R”表示小数点，如R47μF表示0.47μF。
（2）数字表示法是只标数字不标单位的直接表示法。
采用此法的仅限pF和μF两种。
如电容体上标志“3”、“47”、“6800”、“0.01”分别表示3pF、47pF、6800pF、0.01μF。
对电解电容器如标志“1”、“47”“220”则分别表示1μF、47μF和220μF。
（3）数字字母法容量的整数部分写在容量单位标志字母的前面，容量的小数部分写在容量单位标志字母的后面。
如1.5pF、6800pF、4.7μF、1500μF分别写成1p5、6n8、4μ7、1m5。
（4）数码法一般用三位数字表示电容器容量大小，其单位为pF。
其中第一、二位有效值数字，第三位表示倍数，即表示有效值后“零”的个数。
如“103”表示10×103pF（0.01μF）、“224”表示22×104pF（0.22μF）。
（5）色标法标志的颜色符号与电阻符器采用的相同，其容量单位为pF。
对于立式电容器，色环顺序从止而下，沿引线方向排列。
如果某个色环的宽度等于标准宽度的2或3位，则表示相同颜色的2个或3个色环。
有时小型电解电容器的工作电压也采用包标，例如，6.3V用棕色、10V用红色、16V用灰色，而且应标志在引线根部。
3、电容器的额定直流工作电压
额定直流工作电压指在线路中能够长期可靠地工作而不被击穿时所能承受的最大直流电压（又称耐压）。
它的大小与介质的种类和厚度有关。
钽、钛、铌、铝电解电容器的直流工作电压，指在+85°C条件下能长期正常工作的电压。
如果电容器用在交流电路中，则应注意所加的交流电压的最大值（峰值）不能超过额定直流工作电压。
3．用指针式万用表判断固定电容器
将指针式万用表的功能开关置于电阻档，两表笔分别并接到电容器的两只管脚，如图7示。
对于小容量的电容器（小于０.0１
），用高阻挡（１０Ｋ或１Ｋ档），既是这样，几乎看不到表针摆动；对于大容量的电容器（大于０.0１
），用低阻档，当表笔刚接触被测电容的两管脚的瞬间,指针突然先向右摆过一个明显的角度，然后又慢慢向左摆回到阻值为∞处。
那为什么会出现上述二种现象?
从下面两个方面回答：
因为根据:
①．万用表测量电阻的基本原理：
万用表测量电阻的基本原理如图7虚线框内示，它是表内电池、等效内阻、表头三者相串联。
②．电容器的充电规律：
电容器的充电规律为
τ=ＲＣ,τ为电容充放电时间常数,它表示电容器的充放电的快慢。
容量越大，则τ越大，即表示充电越慢；容量越小，则τ越小，即表示充电越快。
所以判断小容量的电容时，几乎看不到表针摆动。
当表笔刚接触电容器两只管脚的瞬间即t＝０、uc（0）=0（电容两端电压不能突变），加在表头两端的电压最大，所以充电电流也最大，此刻指针就突然向右偏转一个明显的角度；当t→∞,uc（∞）=E,
即电容两端的电压变化为指数规律上升，则根据图7知表头两端的电压ug=E-uc为指数规律下降。
也就是说随着电容上电压的建立，uc按指数规律增大，ug按指数规律下降，充电电流按指数规律减小，因此表针又慢慢向左回，指向电阻为∞的方向。
因此指针向右又向左摆动的整个过程电容仅仅是充电，没有放电。
既然上述测量过程电容器充的电荷没有放掉，那么
1连续第二次测量判断时先要将其放掉，否则第一次测量时其上积存的电荷可能打表。
2刚用过不久的大电容器也先要用一个外接大阻值大功率电阻将其电荷放掉,否则有可能会烧坏万用表表头。
因为此刻的电容器相当于一个电压源，电路等效为用电阻档去测量电压，非常危险。
3刚用过不久的小电容而言，用一只表笔将其两管脚短接，将其电荷放掉。
因此必需养成良好的工作习惯：
当你用万用表粗略判断或用数字万用表万能电桥准确测量时，首先必需对电容器放电，以保证测量的准确性和仪器的使用寿命。
对小电容而言，用一只表笔将其两管脚短接，对大容量的电容器，则要加一个大阻值的大功率的电阻。
4．用指针式万用表判断可变电容器
可变电容器有瓷片微调电容器、拉线电容器、调谐电容器等。
微调电容器和调谐电容器是靠改变动片和定片的相对面积或位置来改变电容量；拉线电容是靠改变拉线的圈数来改变电容量。
由于可变电容器一般容量都很小。
若用指针式万用表判断，只能用高阻档判别它是否碰片。
方法是将两表笔并接在电容器的两管脚上，慢慢旋转动片，指针不动为好。
若摆动则为碰片为坏。
用指针式万用表判断小电容器，可采用右图示电路，可看到指针的摆动。
二、实验内容
1．用万用表判断所发元器件，并记录有关的数据，观察测量值是否与其标称值相符，将测量数据填入下列样表格中。
电阻测量表电容测量表
元器件名称
标称值
实际测量值
相对误差
元器件名称
型号
标称值
2.二极管测量表
元件
名称
型
号
Ｒ×10
Ｒ×100
Ｒ×1K
质量判别
正向
电阻
反向
电阻
正向
电阻
反向
电阻
正向
电阻
反向
电阻
好
坏
元件
名称
型
号
ＲBE
ＲBC
ＲCE
质量判别
正向
电阻
反向
电阻
正向
电阻
反向
电阻
正向
电阻
反向
电阻
好
坏
3．三极管测量表
三．实验仪器
指针万用表
四．思考题
１、写出各种颜色所代表的有效数字的含义。
２、扼要写出判断二极管、三极管的方法。
3、解释用指针万用表判断电容器出现的现象。
4、扼要写出使用万用表的注意事项。
用数字万用表判断常用电子元器件
一、实验目的
1．了解数字万用表的性能特点
2．掌握用数字万用表判断电阻器、电容器、二极管、三极管、电感的方法
二、实验原理
（一）．数字万用表主要性能
数字万用表是采用数字化的测量技术，把被测模拟电量均转换成数字信号，并以数字的形式显示出来。
即把被测的模拟量通过模拟（Ａ）／数字（D）转换器转换成数字信号，最终通过夜晶显示屏显示出来。
优点：
读数直观、准确度高、输入阻抗高、过载能力强
“３
”位是指显示的最大数为“1999”，即第4位只能是0和1，因此第4位只能称为半位，加上1、2、3整位（0－9中的任意数字），所以称“３
”位。
（二）、二极管
1、用数字万用表判断
依据：
二极管具有单向导电性。
方法：
将功能开关置“
”处，红表笔为高电位，黑表笔为低电位，两者压差为2.8V，2.8V作用于二极管上，正向接法时,即使是发光二极管也足以使其导通，显示的是导通电压值，用mV表示；反向接法时，显示“１”表示溢出。
具体如下：
1红表笔插入“Ｖ／Ω”，黑表笔插入“ＣＯＭ”
2将待测二极管并于两表笔之间，显示的数据若为550mV左右，则表示此二极管为硅材料二极管，且红表笔接的是哪一端为二极管的正极，黑表笔接的一端为二极管的负极。
调换表笔则显示“1”，说明被测二极管是好的，否则为坏。
显示的数据为300mV，则表示被测的二极管为锗材料二极管。
（三）、三极管
2、用数字万用表判断
①基极的判别：
判断依据：
是二极管具有单向电性。
判断方法同二极管的判别。
将功能开关置“
”处，红表笔插入“Ｖ／Ω”，黑表笔插入“ＣＯＭ”。
NPN：
红表笔接假定的“基极”，黑表笔分别假定的“集电极”、“发射极”，两次测量结果都是显示550mV左右；调换表笔，两次测量都显示“1“，则表明红表笔接的是真正的基极，且该管为NPN型硅材料的管子，该管是好的。
PNP：
黑表笔接假定的“基极”，红表笔分别接假定的“集电极”、“发射极”，两次测量结果都是显示300mV左右；调换表笔，两次测量都显示“1”，则表明黑表笔接的是真正的基极，且该管为PNP型锗材料的管子，该管是好的。
②集电极、发射极的判别
判别依据：
三极管具有电流放大作用。
将功能开关置“hFE”处，根据管型将其插入相应的管座，基极（b）插入b座,假定的集电极（“c”）插入c座，假定的发射极（“e”）插入e座，若显示的数据为β值，β为几十---几百,则表明假定的集电极（“c”）是真正的集电极，假定的发射极（“e”）是真正的发射极e；显示的β值很小,则表明此种接法不正确。
（四）、电阻器
1、定义、作用、分类
2、主要技术参数：
标称阻值、阻值误差和额定功率
3、用数字万用表判断电阻器的方法：
注意事项：
在路测试电阻值，因电路中相互牵连，应焊下一个脚再进行测量。
①．红表笔插入“V／Ω”插孔，黑表笔插入“COM”插孔。
②．功能开关置合适的Ω量程。
固定电阻器：
表中显示的数据与其标称值一致，则为好；若显示的数据为0，表示该电阻器短路；若显示的数据为1，表示该电阻器断路。
半可变、可调电位器：
先测二个固定端的阻值,显示的数据应与标称值相符，否则为坏；再测中间抽头与任一固定端之间的阻值，同时慢慢转动转轴，观察其阻值是否连续变化，应由大→小或由小→大，最终为0或等于两固定端的阻值，否则为坏。
（五）、电容器
2、定义、特性、作用、分类
着重讲电解电容：
它是一种固定的电容器。
其特点：
有确定的正、负极性之分；有特殊的符号，体积小、容量大（零点几微法――上万微法）；温度特性差、绝缘电阻小、漏电流大；长期不用，电解电容的电介质会干涸变质失效。
2、电容器主要技术参数
主要技术参数有：
标称电容量值、额定直流工作电压（耐压）、电容量允许误差、绝缘电阻
3．用数字万用表判断固定电容器
注意事项：
①．放电。
若电容器是从电路中焊下的，注意先将其放电（小容量电容用表笔的金属部分短接电容器的两只管脚；若是大容量的电容器则用一根导线串联一只阻值较大的电阻，然后再接入电容器的两只管脚）。
②．注意电解电容的正、负极性。
这两点也是用指针式万用表判断其好坏应注意的。
①．将数字万用表的功能开头置于CAP合适的量程。
②．将待测的电容器直接插入电表中插孔CX中，读取其显示的数值。
若显示的读数与电容器的标称值在误差范围内相符，则为好，否则为坏。
一般的数字表只能测量容量在
20μF以下电容器。
三、实验内容
用万用表判断所发的元器件，并记录有关的数据，观察测量值是否与其标称值相符，将测量数据填入下列表格中。
电阻、电容测量表１
元器件名称
型号
标称值
实际测量值
相对误差
元件
名称
种类
ＶBE
ＶBC
VCE
正向
电压
反向
电压
正向
电压
反向
电压
正向
电压
反向
电压
.
.
.
三极管测量表２
二极管测量表3
元件名称
型 号
Ｖ
正向电压
反向电压
四、思考题
１、写出各种颜色所代表的有效数字的含义。
２、扼要写出判断二极管、三极管的方法。
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