电工学实验讲义Word下载.docx
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对于复杂电路，应先接串联支路，后接并联支路（即先串后并），最后连接电源。
接线应安排得整齐清楚，每个连接点尽可能不多于两根导线。
线路接好后，应仔细检查，对照实验电路图，由左至右或由电路明显标记处开始一一检查，不能漏掉一根哪怕很小很短的连线，图物对照，以图校物。
3.通电实验3.通电实验线路接好后，应经实验指导教师检查无误后，方可接通电源。
接通电源前，先将电源的有关调节手柄或电位器调至零位，或置于实验要求的位置。
合上电源开关后，缓慢调节电源的输出电压。
注意观察各仪表的偏转是否正常，并随时注意有无异常现象出现，如异味、冒烟、发热或打火等现象，如有这些现象发生，应立即切断电源，查找原因并及时处理。
实验过程中应培养单手操作习惯，能用单手操作的尽量不用双手操作，以防双手触及线电压。
不能用手触及未经绝缘的电源或电路中的裸露部分。
需要改换接线时，应首先将电源电压调回零位，并切断电源，待改换完线路并检查无误后，方可通电继续实验。
4.数据和现象的观测数据和现象的观测、4.数据和现象的观测、记录观测并记录实验中的现象和数据是实验过程中最主要的步骤，必须集中精力认真仔细地进行。
为保证实验结果正确，接通电源后，先试做一遍。
试做时不必仔细读取数据，主要观察各被测量的变化情况和出现的现象，可发现仪表量程是否合适，设备操作是否方便等，若有问题应在正式实验前加以解决。
试做无问题后即可开始读取数据。
如果测量某一量的变化曲线，测量点的数目和间隔应适当选取。
在变化曲线较弯曲处取点应多一些，变化曲线较平滑处可少一些。
取点应分布在需要研究的整个范围，不要只局限于某一部分。
被测量最大值或最小值必需测出。
实验数据应记录在预习时编制好的数据表格中，并注明被测量的名称和单位。
保持定值的量可单独记录。
经重测得到的数据，应记录在原数据的旁边或新数据表格中，不要涂改原始数据，以便比较和分析。
5.故障排除5.故障排除实验中可能出现一些不可预料的故障，为保证实验顺利进行，对电路正常工作的电压、电流和信号波形应有一定的了解。
1
实验过程中不要只埋头于读数，要注意出现的种种现象。
例如仪器设备的发热、发光、声音及气味等。
对于异常现象或发生事故均应立即切断电源停止实验，保护现场，冷静分析故障原因，准确排除电路故障。
6.实验结束工作6.实验结束工作实验结束时应先切断电源，待认真检查实验结果没有遗漏和错误后再拆线。
拆除线路前应首先切断所有电源，全部实验结束后，应将所用仪器设备复归原位，将导线整理成束，清理实验桌面。
三、撰写实验报告
实验报告是对实验工作的全面总结，应对实验目的、原理（或理论知识）、任务（设计）、实验电路图、过程分析等主要方面有明确的叙述。
撰写实验报告的主要工作是实验数据的处理。
此时，要充分发挥曲线和图表的作用，其中的公式、图表、曲线应有编号、名称等，以保证叙述条理的清晰。
为了保证整理后的数据的可信度，实验报告中必须保留原始数据。
此外，报告中还应包括实验中发现的问题、现象及事故的分析、实验收获回答问题及心得体会等。
实验报告最重要的部分是实验结论，它是实验的成果，对此结论必须有科学的根据和来自理论及实验的分析。
四、关于实验数据的运算与处理
在读取实验数据时，测量仪表的指针不一定恰好与表盘刻度线相符合，这就需要估计读数的最后一位数。
这位数字就是所谓存疑数字，如I=1.3A，最后一位数字就是存疑数字，1为可靠数字。
有效数字由可靠数字和存疑数字构成，与小数点位置无关。
23.6和2.36及236都是三位有效数如字。
0在数字之间或数字末尾均算作有效数字，0在数字之前不能算作有效数字。
如4.05和4.50都是三位有效数字，而0.45只是两位有效数字。
这里4.50中的末位数0是不能省略的。
实验中进行数字运算时，应只保留一位存疑数字，对第二位存疑数字应用四舍五入法。
如：
45.0＋3.76＝48.76，这里4.50中末位数0和3.76中的末位数6均是存疑数字，其和48.76中的7、6两位数均应是存疑数字，对第二位存疑数字6应用四舍五入法，所以，
45.0+3.76=48.8
同理45.1×
3.76=196.576将积中第二位存疑数字7四舍五入：
45.1×
3.76=196.6
一般而言，几个数相乘或相除时，最后结果的有效数字位数与几个数中有效数字位数最少的那个数相同。
2
实训一
电压源与电流源的等效变换
一、实训目的验证电压源与电流源等效变换的条件。
二、原理说明1.一个直流稳压电源在一定的电流范围内，具有很小的内阻。
故在实用中，常将它视为一个理想的电压源，即其输出电压不随负载电流而变。
其外特性曲线，即其伏安特性曲线U＝f（I）是一条平行于I轴的直线。
一个恒流源在实用中，在一定的电压范围内，可视为一个理想的电流源，即其输出电流不随负载两端的电压（亦即负载的电阻值）而变。
2.一个实际的电压源（或电流源）其端电压（或输出电流）不可能不随负载而变，因它具有一，定的内阻值。
故在实训中，用一个小阻值的电阻（或大电阻）与稳压源（或恒流源）相串联（或并联）来摸拟一个实际的电压源（或电流源）。
3.一个实际的电源，就其外部特性而言，既可以看成是一个电压源，又可以看成是一个电流源。
图1若视为电压源，则可用一个理想的电压源Us与一个＋I＋I＋电阻Ro相串联的组合来表示；
若视为电流源，则可Is=U/Rg=1/R＋Us用一个理想电流源Is与一电导g0相并联的给合来表UUg－IRR－示。
如果有两个电源，他们能向同样大小的电阻供RU=Is.RR=1/g出同样大小的电流和端电压，则称这两个电源是等－－效的，即具有相同的外特性。
一个电压源与一个电流源等效变换的条件为：
电压源变换为电流源：
s＝Us／R0，o＝1/R0；
Ig电流源变换为电压源：
s＝IsR0，UR0＝1/go；
如图1所示。
三、实训设备
u
s
0
L
S
序号123456
名
称
型号与规格0~30V0~200mA0~200V0~2000mA120Ω、510Ω
数量11111各1
备
注
可调直流稳压电源可调直流恒流源直流电压表直流毫安表万用表电阻器
屏上屏上屏上屏上自备DDZ-11
四、实训内容1.测定电源等效变换的条件
（1）按图2（a）线路接线，自拟表格，记录线路中两表的读数。
（2）利用图2（a）中的元件和仪表，按图2（b）接线。
（3）调节恒流源的输出电流IS，图2使两表的读数与图2（a）时的数值相等，记录Is之值，验证等效变换条件的正确性。
五、实训注意事项1.换接线路时，必须关闭电源开关；
2.直流仪表的接入应注意极性与量程。
六、预习思考题稳压源和恒流源的输出在任何负载下是否保持恒值？
七、实训报告1.从实训结果，验证电源等效变换的条件。
3
2.心得体会及其它。
4
实训二
戴维南定理和诺顿定理
一、实训目的1.验证戴维南定理和诺顿定理的正确性，加深对该定理的理解。
2.掌握测量有源二端网络等效参数的一般方法。
二、原理说明1.任何具有两个出线端的部分电路称为二端网络。
若网络中含有电源称为有源二端网络，否则称为无源二端网络。
2.戴维南定理：
任何一个线性有源二端网络，对外电路来说，总可以用一个电压源与一个电阻的串联来等效代替，此电压源的电动势Us等于这个有源二端网络的开路电压Uoc，其等效内阻R0等于该网络中所有独立源均置零（理想电压源视为短接，理想电流源视为开路）时的等效电阻。
3.诺顿南理指出：
任何一个线性有源网络，总可以用一个电流源与一个电阻的并联组合来等效代替，此电流源的电流Is等于这个有源二端网络的短路电流ISC，其等效内阻R0定义同戴维南定理。
Uoc（Us）和R0或者ISC（IS）和R0称为有源二端网络的等效参数。
三、实训设备序号12345678名称型号与规格0～30V0~200mA0~200V0~2000mA数量11111若干0～999991k/2W11屏上屏上屏上屏上自备DDZ-11DDZ-12DDZ-12备注可调直流稳压电源可调直流恒流源直流电压表直流毫安表万用表电阻器可调电阻箱电位器
四、实训内容根据实训挂箱中“基尔霍夫定律/叠加原理”线路，按实训要求接好实训线路。
D/
戴维南等效电路
等效电路
（a）
图3
（b）
1.用开路电压、短路电流法测定戴维南等效电路的Uoc和R0。
在10-1（a）中，U1端接入稳压电源Us=12V，D和D’之间加入10mA电流源，U2端不接入RL。
利用开关K2，分别测定UOc和Isc,并计算出R0。
（测Uoc时，不接入mA表。
）Uoc（v）Isc（mA）R0=Uoc/Isc（）
2.负载实训按图3（a）在U2端接入RL。
改变RL阻值，测量不同端电压下的电流值，记于下表，并据此画出有源二端网络的外特性曲线。
5
U（v）I（mA）3.验证戴维南定理：
从电阻箱上取得按步骤“1”所得的等效电阻R0之值，然后令其与直流稳压电源（调到步骤“1”时所测得的开路电压Uoc之值）相串联，如图3（b）所示，仿照步骤“2”测其外特性，对戴氏定理进行验证。
U（v）I（mA）4.验证诺顿定理：
从电阻箱上取得按步骤“1”所得的等效电阻R0之值，然后令其与直流恒流源（调到步骤“1”时所测得的短路电流Isc之值）相并联，如图4所示，仿照步骤“2”测其外特性，对诺顿定理进行验证。
U（v）I（mA）五、实训注意事项实训注意事项＋mA－1.测量时应注意电流表量程的更换。
＋IS＋2.用万表直接测R0时，网络内的独立源必须先置零，以免损坏万用表。
其次，欧姆档必须经调零后再进行测量。
VRLR03.改接线路时，要关掉电源。
－－六、预习思考题1.在求戴维南等效电路时，作短路试验，Isc的条件是什测图4么？
在本实训中可否直接作负载短路实训？
请实训前对线路3（a）预先作好计算，以便调整实训线路及测量时可准确地选取电表的量程。
七、实训报告1.根据步骤2和3，分别绘出曲线，验证戴维南定理的正确性，并分析产生误差的原因。
2.归纳、总结实训结果。
3.心得体会及其它。
6
实训三
互感电路观测
一、实训目的1、观察两个线圈互感耦合受那些因素的影响。
2、判别两个线圈的同名端。
3、学会互感系数以及耦合系数的测定方法。
iRS1二、原理说明?
*1.判断互感线圈同名端的方法。
（1）直流法：
如右图所示。
当开关闭合时，如电压表指针正偏，则1、2端为同名端。
1'
（2）交流电压法如图5所示，将两个绕组N1和N2的任意两端（如2、4端）i1联在一起，在其中的一个绕组（如N1）两端加一个低电压，另一A绕组（如N2）开路，用交流电压表分别测出端电压U13、U12和U34。
若U13是两个绕组端压之差，则1、3是同名端。
这是因为u1
2?
2'
V
+–
13
N1
N2
u2
&
U13=U12?
U32=U12?
U34，当U12、U34同向时，说明当
电流从这两端流入时，两线圈中的磁通是互相加强的（如上图）
图5
故U13=U12?
U34。
同理，若U13是两绕组端电压之和，则1、4是同名端。
2.两线圈互感系数M的测定。
在图5的N1侧施加低压交流电压U1，测出I1及U2。
根据互感电势E2M≈U20＝ωMI1，可算得互感系数为M＝U2/ωI1。
3．自感系数的计算：
利用万用表R×
1挡进行绕组电阻测量，根据L=
（U
I?
R）
ω
。
4.耦合系数k的测定。
两个互感线圈耦合松紧的程度可用耦合系数k来表示:
k=M/
L1L2
如图5，先在N1侧加低压交流电压U1，测出N2侧开路时的电流I1；
然后再在N2侧加电压U2，测出N1侧开路时的电流I2，求出各自的自感L1和L2，即可算得k值。
三、实训设备序号12345678910名称型号与规格0～200V0～2000mA0～500V0～5AN1为大线圈、N2为小线圈数量11111对10~30V1各136V/220VMF47
7
备注
数字直流电压表数字直流电流表交流电压表交流电流表空心互感线圈自耦调压器直流稳压电源粗、细铁棒、铝棒变压器万用表
11
DDZ-20自备
四、实训内容本实训需利用DDZ-20实训箱上的部件，按照图6连接实训电路。
V1.用交流法测定互感线圈的同名湍。
3Bii11本方法中，由于加在N1上的电压较低，直接用屏内调压器很WA难调节，因此采用图6的线路来扩展调压器的调节范围。
将N2放N2N1U2入N1中，并插入铁棒。
A为2.5A以上量程的电流表，N2侧开路。
42N接通电源前，应首先检查自耦调压器是否调至零位，确认后方图6可接通交流电源，令自耦调压器输出一个很低的电压（约3V左右），使流过电流表的电流小于1.4A，然后用交流电压表测量U13，U12，U34，判定同名端。
拆去2、4联线，并将2、3相接，重复上述步骤，判定同名端。
2.拆除2、3连线，测U1，I1，U2，计算出M。
3.将低压交流加在N2侧，使流过N2侧电流小于1A，N1侧开路，按步骤2测出U2、I2、U1。
4.用万用表的R×
1档分别测出N1和N2线圈的电阻值R1和R2，计算k值。
5.观察互感现象在图6的N2侧接入交流电压表。
（1）将铁棒慢慢地从两线圈中抽出和插入，观察交流电压表的变化，记录现象。
（2）将两线圈改为并排放置，并改变其间距，以及分别或同时插入铁棒，观察交流电压表的变化及仪表读数。
（3）改用铝棒替代铁棒，重复
（1）、
（2）的步骤，观察交流电压表变化，记录现象。
五、实训注意事项1.测定同名端及其它测量数据的实训中，都应将小线圈N2套在大线圈N1中，并插入铁芯。
2.作交流试验前，首先要检查自耦调压器，要保证手柄置在零位。
因实训时加在N1上的电压只有2～3V左右，因此调节时要特别仔细、小心，要随时观察电流表的读数，不得超过规定值。
调压时边观察电表边调压，不得超过电表规定的数值。
六、预习思考题1.如何用直流法判断两线圈的同名端。
简单设计出实训原理图。
2.判断同名端有何作用？
七、实训报告1.从实训观察所知，两线圈间的互感大小与哪些因素有关，为什么？
2.自拟测试数据表格，完成计算任务。
3.解释实训中观察到的互感现象。
4.心得体会及其它。
（36V）
8
实训四
RLC串联交流电路和并联交流电路
一、实训目的1.用实训的方法验证电阻、电感和电容元件在串联电路中，总电压等于各元件上电压的相量和。
2.研究电阻、电感和电容串联电路中，总电压和总电流与分电压、分电流之间的关系。
二、原理说明1.正弦电流通过电阻、电感和电容串联的电路时，电路两端的总电压相量等于各元件电压相量之&
和U=UR+UC+UL=I（R+jXL－jXC）=I?
Z电路的总阻抗和阻抗角为：
Z＝R+j（XL-XC）=Z∠φ三、实训设备序号123456名称型号与规格0～250V0～500V0～5A200Ω/25W1μF、2.2μF、4.7μF/500V100mH
I
tanφ=
X-XCX=LRR
数量1111各11
备注屏上屏上屏上DDZ-13DDZ-13DDZ-13
可调交流电源交流电压表交流电流表电阻电容电感
四、实训内容1.电阻与电容串联电路。
按图7接线。
调节外加交流电压U＝50V和80V，测出电流及电阻、电容两端电压值，记录于表1中。
其中：
R＝200Ω/25W，C＝4.7μF/500V。
表1U（V）50V80V电阻与电容串联数据UR
A
R
220V/50Hz～
CU=50V
图7UCI（mA）
通过以上数据验证并说明U、UR、UC三者之间的关系。
2.电阻、电感与电容串联电路。
按图8接线。
调节外加交流电压U＝220V/50Hz50V和80V，测出电路中电流I及各元件上～的电压值，记录于表2中。
R＝200Ω/25W，C=1～4.7μF（任选其一），L=100mH。
验证总电压U≠UR+UC+ULr。
回答：
UL、UR、UC和总电压U之间的关系。
9
CU=80V
图8
表2U（V）50V80V
电阻、电感与电容串联数据URUCULrI（mA）
3.电阻、电感与电容并联电路。
按图9接线。
调节外加交流电压U＝20V和30V，测出电路中电流I及各元件上的电压值，记录于表2中。
R＝200Ω/25W，C=1～4.7μF（任选其一），L=100mH。
五、实训注意事项注意线路的连接及交流电压的调节。
图9六、预习思考题1.计算串联电路的总阻抗。
2.分别计算出RC串联、RLC串联电路的电压和电流的有效值。
七、实训报告1.根据实训数据，画出相量图，并用相量图说明在正弦激励下，R、L、C串联电路中各电压与电流之间的关系。
2.在直流电路中电容和电感的作用如何?
3.计算各电压或电流值并与实训数据相比较，分析误差产生的原因。
10
实训五
日光灯电路的连接与功率因数的提高
一、实训目的：
实训目的：
1.了解日光灯的组成和工作原理并掌握其线路的接线方法。
2.理解掌握提高功率因数的方法及其意义。
3.学会使用功率表测功率。
原理说明：
二、原理说明1.本次实训所用的负载是日光灯。
整个实训电路是由灯管、镇流器和启辉器组成。
如图9所示。
镇流器是一个铁芯线圈，因此日光灯是一个感性负载，功率因数较低，我们用并联电容的方法可以提高整个电路的功率因数。
其电路如图10所示。
选取适当的电容值使容性电流等于感图9图10性的无功电流，从而使整个电路的总电流减小，电路的功率因数将会接近于1。
屏上功率因数提高后，能使电源容易得到充分利用，还可以降低线路的损耗，从而提高传输效率。
2.日光灯的组成及工作原理。
组成：
灯管、启辉器、镇流器。
工作原理：
日光灯管内壁上涂有荧光物质，管内抽成真空，并允许有少量的水银蒸汽，管的两端各有一个灯丝串联在电路中，灯管的起辉电压在400-500V之间，起辉后管降压约为110V左右﹙40W日光灯的管压降），所以日光灯不能直接在220V伏的电压上使用。
启辉器相当于一个自动开关，它有两个电极靠的很近，其中一个电极是双金属片制成，使用电源时，两电极之间会产生放电，双金属片电极热膨胀后，使两电极接通，此时灯丝也被通电加热。
当两电极接通后，两电极放电现象消失，双金属片因降温后而收缩，使两极分开。
在两极断的瞬间镇流器将产生很高的自感电压，该自感电压和电源电压一起加到灯管两端，产生紫外线，从而涂在管壁上的荧光粉发出可见的光。
当灯管起辉后，镇流器又起着降压限流的作用。
三、实训设备序号12345678名称交流电压表交流电流表功率表可调交流电源镇流器、启辉器日光灯灯管电容器电流插座与30W灯管配用30W1μF、2.2μF、4.7μF/500V型号与规格0～500V０～5A数量1111各11各13备注屏上屏上自备屏上DDZ-13屏上DDZ-13屏上
四、实训步骤：
实训步骤：
1.按图9、10接完线，请老师检
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