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实验指导书

前言

本实验指导书是根据机电一体化、数控技术、电子技术、通信技术等专业所设置课程的教学大纲中关于实验项目及内容的要求，在原校内使用的实验讲义的基础上编写而成的，是陕西省理工学校实训中心的同志通过几年的教学改革和实践的成果。

该实验指导书的目的是帮助学生巩固理论教学知识，掌握基本的实验方法和操作技能，培养学生分析问题和解决问题的能力。

全书共分五篇，第一篇为电工实验，主要面向《电路基础》、《电工基础》、《电工电子技术基础》等课程，包括13个实验，通过实践，使学生学会使用常见的电工仪表和常用电工实验设备，获得实验的基本技能，养成良好的实验习惯。

第二篇为电子实验，主要针对《电子技术基础》、《电工电子技术基础》等课程编写的，共有8个实验，旨在让学生逐步对电子元器件及其测试方法有一定的了解，掌握常用电子仪器的测量方法，加强学生对电路的设计能力。

第三篇为电气实验，主要为《电机拖动基础》、《电气技术基础》、《电工电子与控制基础》、《电气与PLC》、《电工实训》等课程配套设置，共有个实验，通过实践学生可掌握电气试验基本方法，对电气设备有一定的了解，并能对一般故障做出判断。

第四篇为可编程控制器实验，主要面向《电气与PLC》、《数控机床控制技术基础》等课程，包括个实验，让学生对所学PLC及其应用有一个更深刻的了解，并熟悉常用指令，能读懂常用典型程序，并掌握一般程序开发的步骤和方法，能编写简单程序。

第五篇为机械基础实验，包括5个实验，主要为《机械基础》、《数控机床控制技术基础》等课程设置，学生通过实验可以了解各机械零件的结构和功用，掌握设备的工作原理。

这本实验指导书的篇幅虽然不长，但仍然经过了几次修改，相信一定会对学生开展实验、理解实验目的具有重大指导作用。

本书由陕西省理工学校的主编……

本书的出版得到了西北大学出版社和陕西省理工学校领导的大力支持。

本书在编写过程中，还参考了相关的实验指导书和教材，在此向这些作者表示感谢。

由于时间仓促和作者水平有限，书中的疏漏和谬误请读者不吝赐教。

编者

2009年1月于陕西省理工学校

学生基本情况

班级

专业课程

任课老师

姓名

小组编号

指导老师

组长

组员

实验情况

日期

节次

实验地点

实验内容

成绩

考核成绩

课堂

作业

纪律

总评成绩

备注

第一篇

电工实验

实验一万用表的使用

一、实验目的

认识万用表，掌握万用表的使用方法。

二、实验器材

通用实验台、数字万用表一个、指针万用表一个、电阻若干、电容一个。

三、实验原理

万用表可以分为指针式和数字式两种，可以用来测量的物理量有：

直流电流和电压、交流电流和电压、电阻、电容、二极管的方向，确定三极管的三个极以及放大倍数等，有些万用表还可以用来测量温度，电感和频率。

下面就数字式万用表的常用功能加以介绍。

1.测电阻。

将红表笔插入万用表的V/Ω档，黑表笔插入COM档，将功能旋钮旋至Ω档合适任意的量程，先检验表。

表笔分开，这时数字万用表的液晶屏显示“1.”，表笔短接，这时数字万用表的液晶屏显示“0.”用万用表的红黑表笔分别接触电阻的两端，液晶屏上就会显示相应数字，就是电阻的阻值。

●注意：

在测量时手不能碰触到电阻的金属线，否则测出来的电阻是人体电阻和所测电阻的并联。

2.测电压。

表笔位置和测电阻是相同，将功能旋钮旋至合适的交流或直流量程，交流档的标记是“V~”，直流档的标记是“V—”，没接入电路前液晶屏显示“0”，测量直流时，将红表笔接到电路中所测元件和电源正极相连的一端，黑表笔接到元件和电源负极相连的一端。

交流电没有正负。

这时液晶屏上就会显示出电压的读数。

●注意：

有些万用表在测量电压和电流时示数显示不稳定，为了方便读数，这种数字万用表上还有一个HOLD键，按下它时，数字就会固定不变。

3.测电流。

测电流时需要将红表笔更换位置，万用表上一般有两个电流档，一个是安培级，一个是毫安级。

同样在测量前要估算一下所要测电流的大小，选择合适的档位。

和测电压相同，交流电流档标记为“A~”，直流电流档标记为“A—”。

将电路断开串联接入万用表，就可以测量电流。

●注意：

万用表打到电流档时一定不可以并入电路！

考虑一下为什么？

4.测电容。

测电容非常简单，只要选择将选择开关旋至电容档，选择合适的量程，再将电容的两极分别插入“Cx”标记下的长方形孔内，就可以测量出电容的大小。

指针式万用表和数字万用表功能基本相同。

但是使用时应注意以下问题：

（1）在使用前，应先进行“机械调零”，即在没有被测电量时，使万用表指针指在零电压或零电流的位置上。

（2）在使用万用表过程中，保证与电路接触良好且不能用手去接触表笔的金属部分，这样一方面可以保证测量的准确，另一方面保证操作安全。

（3）在测量某一电量时，不能在测量的同时换档，尤其是在测量高电压或大电流时，更应注意。

否则，会使万用表毁坏。

如需换挡，应先断开表笔，换挡后再去测量。

（4）万用表在使用时，必须水平放置，以免造成误差。

同时，还要注意到避免外界磁场对万用表的影响。

（5）万用表使用完毕，应将转换开关置于交流电压的最大挡。

如果长期不使用，还应将万用表内部的电池取出来，以免电池腐蚀表内其它器件。

五、实验内容与步骤

1.分别测量R1、R2、R3的阻值，并将数据记录到表格中。

2.测量人体电阻。

3.在电路板上按图连接电路，经老师检查无误后方可通电。

图1.1

4.分别测量I1、I2、I3、UAB、UBC、UAC，并记录数据。

5.将电路中的电源换成B组交流电源6V，重复第4步骤，并记录数据。

6.完成实验报告。

实验报告

实验数据

被测量

电阻（Ω）

电流（mA）

电压（V）

UAB

UBC

UAC

第一次

第二次

实验分析

实验结论

实验二简单直流电路连接与测量

一、实验目的

1.掌握基本直流电路串联和并联的连接

2.掌握万用表的基本使用方法

3.了解基本的测量术语

二、实验器材

通用实验台、电阻三个、万用表一个。

三、实验步骤

1.电阻串联电路：

图2.1

按上图连接电路，取电源U=5V，电阻R1=300Ω，R2=500Ω，R3=1KΩ。

（1）将万用表的选择旋钮旋到直流电压档，并选择一个合适的量程。

分别测量a和b、b和c、c和d点之间的电压，每组测量三次，求出平均值，记录入下面的表格。

（2）将万用表的选择按钮旋到直流电流档，通过估算选择一个合适的量程。

分别将图中的a、b、c点断开，串联接入万用表，测得三组数据记录入实验表格：

（3）运用部分电路欧姆定律分别算出三个电阻值，填入电阻栏。

●思考：

为什么算出的电阻阻值和所给出的电阻阻值有所不同？

2.电阻的并联：

图2.2

如上图所示连接线路，取电源U=5V，电阻R1=300Ω，R2=500Ω，R3=1K。

（1）将万用表旋至电流档，根据所学知识估算合适量程。

分别断开a、c、e接上万用表，测三组数据，每组测三次，求平均值，列入下面的表格。

（2）将万用表旋至电压档，估算合适的量程，分别在a和b点测量R1的电压，c和d之间测量R2的电压，e和f之间测量R3的电压。

将三组数据记录入实验表格。

（3）分别用R总=U总/I总和R并=R1×R2/（R1+R2）算出总电阻，验证电阻的并联法则。

实验报告

实验数据

串联电路

被测量

电压（V）

电流（mA）

电阻（Ω）

Uab

Ubc

Uca

测量值

并联电路

被测量

电压（V）

电流（mA）

电阻（Ω）

Uab

Ucd

Uef

测量值

实验分析

串联电路

R总=U总/I总=

R串=R1+R2+R3=

并联电路

R总=U总/I总=

R并=

实验结论

串联电路

并联电路

实验三基本电量的测定

一、实验目的

1、通过电位、电压的测定，验证电位值的相对性和电压值的绝对性。

2、掌握简单电路的连接方法。

3、熟悉万用表的使用和测量方法。

二、实验器材

万用表一只、电阻100Ω一只、330Ω二只、1KΩ二只、直流电源9V、导线若干。

三、实验原理

1.带电质点有规则的运动形成电流。

2.在电源内部，电源力将单位正电荷从负极移动到正极所做的功叫做电源的电动势。

3.电压和电位的单位都是V，但电压和电位是两个不同的概念。

电压是，即UAB=VA-VB，它是值，与参考点的选择无关；而电位是电场中某点对参考点的电压，即VA=UAB（B为参考点），它是相对值，与参考点的选择。

四、实验内容与步骤

1.在电路板上按图3.1连接电路。

图3.1

2.经指导老师检查电路连接无误后，将实验台的C组直流稳压电源电压调至与电路需求电压相同并接入电路中。

3.将万用表旋至20V直流档,测量电源电动势E,将所测值填入实验表格

（一）中。

4.将万用表旋至电流档，根据所学知识估算合适量程。

分别断开H、C、A接上万用表，测量I1、I2、I3，并填入实验表格

（一）中。

5.将万用表旋至20V直流档,以D点为参考点，分别测量A、B、C、D、H、G各点电位值及电压值UHB、UBA、UBC、UCD、UDA、UHG将测量数据记入实验表格

（二）中

6.以A点为参考点，重复步骤4

实验报告

实验数据

表格

（一）

被测量

电动势（V）

电流（mA）

测量值

表格

（二）

参考点

D点（V）

A点（V）

UBA

UBC

UCD

UDA

UHB

UHG

实验分析

实验结论

实验四电阻的伏安特性

一、实验目的

1.掌握用伏安法测量电阻的基本方法。

2.了解掌握其误差的分析

二、预习要点

预习掌握电路的伏安特性的方法

三、实验设备

通用实验台、电阻二个、万用表一块、电位器一个、开关一个。

四、实验内容与步骤

图4.1

1.按上图4.1连接好电路，经老师检查无误后将实验台的C组直流稳压电源电压接入电路中。

2.如下图4.2和4.3所示，开关K2拨到a为电流表内接法，拨到b为电流表外接法。

将10K和100Ω的电阻依次接在Rx位置，分别用外接法和内接法测得四组电流和电压值，填入实验表格中：

图4.2图4.3

实验报告

实验数据

被测量

10K

内接法

外接法

100Ω

内接法

外接法

测量值

电压（V）

电流（mA）

电阻（Ω）

计算值

电阻（Ω）

实验分析

分析外接法与内接法的不同之处，其所测得的结果是否一致。

实验结论

在什么情况下应用外接法，在什么情况下用内接法？

实验五基尔霍夫定律的验证

一、实验目的

1．验证基尔霍夫定律，加深对基尔霍夫定律的理解；

2．掌握直流电流表的使用以及学会用电流插头、插座测量各支路电流的方法；

3．学习检查、分析电路简单故障的能力。

二、实验设备

通用实验台、电阻五个、万用表一块。

三、实验原理

基尔霍夫电流定律和电压定律是电路的基本定律，它们分别用来描述结点电流和回路电压，即对电路中的任一结点而言，在设定电流的参考方向下，应有ΣI＝0，一般流出结点的电流取正号，流入结点的电流取负号；对任何一个闭合回路而言，在设定电压的参考方向下，绕行一周，应有ΣU＝0，一般电压方向与绕行方向一致的电压取正号，电压方向与绕行方向相反的电压取负号。

●在实验前，必须设定电路中所有电流、电压的参考方向，其中电阻上的电压方向应与电流方向一致。

四、实验内容与步骤

1.依照图5.1连接好基尔霍夫定律验证的电路图：

图5.1

2.经老师检查无误后分别将两路直流稳压电源接入电路，U1=6V，U2=12V。

3.将万用表调至直流电流20mA档，分别测量电流I1、I2、I3并记入实验表格中。

4.将万用表调至直流电压20V档，分别测量Uab,Ubc.Ucd,Ude,Uef,Ufa记入到表格中。

5.完成实验报告。

注意：

U1和U2也需要用电压表测量，测量时首先确定一个电流和电压的正方向，测量时，注意表的正负极，若方向和规定值相同则为正，相反则为负。

实验报告

实验数据

被测量

电源电压（V）

电流（mA）

电压（V）

测量值

Uab

Ubc

Ucd

Ude

Uef

Ufa

实验分析

1.分析I1、I2、I3之间的关系。

2.分析Uab,Ubc.Ucd,Ude,Uef,Ufa之间的关系。

实验结论

实验六叠加原理验证

一、实验目的

1.加深对线性电路多电源作用的认识。

2.能根据叠加原理掌握此类电路的分析方法。

二、实验设备

通用实验台、电阻五个、万用表一块。

三、实验原理

对于线性电路，任何一条支路中的电流和电压都可以看成是由电路中各个电源（电压源或电流源）分别作用时，在此支路中所产生的电流和电压的代数和，这就是叠加原理。

叠加原理是分析线性电路时非常有用的网络定理，它反映了线性电路的一个重要规律。

通过实验进一步加深对叠加原理的理解。

本实验线性电路，根据叠加原理，流过支路ad的电流应为电源U1单独作用时的电流与电源U2单独作用时的电流之和（KCL）；而两电源共同作用时各个元件上的电压，也是U1单独作用时各个元件上的电压与U2单独作用时各个元件上的电压的代数和（KVL）。

四、实验内容与步骤

1.利用提供设备按图6.1连接实验电路（未经检查，严禁自行通电）。

图6.1

2.U1单独作用

通电前分析：

若要U1单独作用，在本实验中，此时电路等效为6.2图示电路，：

图6.2

经老师检查电路连接无误后通电。

利用万用表分别测量U1、U2、I1、I2、I3、Uab、Ucd、Ude、Ufa、Uad并把测量数据填入实验表格中。

3.U2单独作用

通电前分析：

若要U2单独作用，此时电路等效为6.3图示电路，：

图6.3

经老师检查电路连接无误后通电，利用万用表分别测量U1、U2、I1、I2、I3、Uab、Ucd、Ude、Ufa、Uad并把测量数据填入实验表格中。

根据上面的电路图可以看到，U2单独作用时的I1和I2与U1单独作用时相反，现在规定U1单独作用时的I1，I2，I3为正方向，即测得的I1，I2应该取负值，电压测量也需要类似的处理。

在实际操作中，由于数字万用表既可以测量正的电压和电流，又可以测量负的电压和电流，只要两次测量时保持万用表的表笔位置一致，比如在测量两个I1时：

U1单独作用时，应该将万用表旋到电流档如图所示接入电路

（“+”为红表笔，“-”为黑表笔），测量数据，U2单独作用和U1，U2共同作用时采用完全相同的接法，然后忠实的按照万用表上的正负读数并记录；测量电压时与此方法相同。

4.U1、U2电源共同作用

通电前分析：

若要电源共同作用，此时电路为6.4图示电路，电源U1、U2将同时工作。

图6.4

经老师检查电路连接无误后通电，利用万用表分别测量U1、U2、I1、I2、I3、Uab、Ucd、Ude、Ufa、Uad并把测量数据填入实验表格中。

5.完成实验报告。

实验报告

实验数据

被测量

电源电压（V）

电流（mA）

电压（V）

Uab

Ucd

Ude

Ufa

Uad

U1单独作用

U2单独作用

U1、U2

共同作用

实验分析

利用U1、U2单独作用时所测得的数据计算U1、U2共同作用时I1、I2、I3、Uab、Ucd、Ude、Ufa、Uad的值，并与测得数据进行比较。

实验结论

实验七戴维南定理

一、实验目的

1.加深对戴维南定理的认识

2.掌握Us和Ro的计算方法

3.掌握用戴维南定理简化电路的方法

二、实验设备

通用实验台、电阻、万用表。

三、实验原理

1.戴维南定理一个线性有源二端网络，可以用一个理想电压源US和内阻R0串联电路来表示，该电压源的电动势US等于这个有源二端网络的开路电压Uoc,其等效内阻Ro等于该网络中所有独立源均置零（理想电压源短路，理想电流源开路）时的等效电阻Req，Us和Ro称为有源二端网络的等效参数。

2.有源二端网络等效参数的测量方法。

a.开路电压、短路电流法

在有源二端网络输出端开路时，用电压表直接测其输出端的开路电压Uoc，然后再将其输出端短路，测其短路电流ISＣ，则内阻为

图7.1

b.伏安法测R0

用电压表、电流表测出有源二端网络的外特性曲线，如图7.1所示。

根据外特性曲线求出斜率tgφ，则内阻：

也可以先测量开路电压Uoc，再测量电流为额定值IN时的输出端电压值UN，则内阻为：

3.半电压法测R0

如图7.2所示，当负载电压为被测网络开路电压的一半时，负载电阻（由电阻箱的读数确定）即为被测有源二端网络的等效内阻值。

图7.2

4.零示法测UOC

在测量具有高内阻有源二端网络的开路电压时，用电压表直接测量会造成较大的误差。

为了消除电压表内阻的影响，往往采用零示测量法，如图7.3所示.。

　　零示法测量原理是用一低内阻的稳压电源与被测有源二端网络进行比较，当稳压电源的输出电压与有源二端网络的开路电压相等时，电压表的读数将为“0”。

然后将电路断开，测量此时稳压电源的输出电压，即为被测有源二端网络的开路电压。

图7.3

本次实验主要采用第一种方法来验证戴维南定理。

利用实验台上的戴维南定理模块，或者连接如图7.4左所示电路图：

图7.4

四、实验内容与步骤

1.用开路电压、短路电流法测定戴维南等效电路的Uoc、Ro，按上图接入稳压电源Us=12V和恒流源Is=10mA，不接入RL，如图7.4所示接入电压表测出Uoc，然后摘掉电压表，用导线连接A和B（可否直接将电流表接在A和B端测电流？

），如图7.4所示接入电流表测出Isc,并计算出R0，填入实验表格

（一）中。

2.负载实验

按上图左面在A和B之间接入RL。

改变RL阻值，测量有源二端网络的外特性，将测量数据填入实验表格

（二）中：

3.验证戴维南定理：

取按步骤“1”所得的等效电阻R0相等的电阻，然后令其与直流稳压电源相串联，并将直流稳压电源的电压调至“1”所得的Uoc，如图7.4右边所示，仿照步骤“2”测其外特性，对戴维南定理进行验证。

实验报告

实验数据

表格

（一）

被测量

Uoc

Isc

测量值

表格

（二）

U（v）

I（mA）

表格（三）

U（v）

I（mA）

实验分析

实验结论

实验八电容器的充放电过程

一、实验目的

1.画出稳压电源经过一个电阻对电容器充电时的U-t特性曲线

2.画出充电电容经过一个电阻放电时的U-t特性曲线

二、实验器材

电容470uf一个、电阻10KΩ、100KΩ各一个、电压表10V一个、电流表一个、直流电源10V。

三、实验原理

1.电容器两端电压增加时，电容器即电容的充电过程。

2.电容器两端电压降低时，电容器即电容的放电过程。

3.电容器本身只与电源进行能量的交换，而并不消耗能量，所以说电容器是一种储能元件，充电时把电源的能量储存起来，放电时把储存的电场能释放出来。

四、实验内容与步骤

1.按图接线，经指导老师检查无误后方可通电，调节稳压电源，使它输出10V，开关K1断开，开关K2拨到“1”处。

图8.1

2.将开关K1合上，每经20秒钟记下电压表的读数，直到100秒为止。

3.待电容C充电后，将开关K2拨至“2”处，每经20秒钟记下电压表的读数，直至100秒后为止。

4.将数据记入实验表格中。

5.完成实验报告。

实验报告

实验数据

时间（S）

100

∞

电压（V）

电流（mA）

实验分析

分析电容充放电过程中电流和电压的变化。

实验结论

实验九验证楞次定律

一、实验目的

1.验证楞次定律

2.熟练楞次定律的应用

二、实验器材

空心线圈一个、条形磁铁一个、灵敏电流计一个、导线若干。

三、实验原理

利用磁场产生电流的现象叫做，用电磁感应的方法产生的电流叫做。

产生电磁感应现象的条件是。

感应电动势的方向是用楞次定律判断。

楞次定律的内容是。

四、实验内容与步骤

1.按图连接电路。

图9.1

2.将条形磁铁N极向下，快速插入或拔出线圈，观察灵敏电流计指针的偏转方向。

3.再将条形磁铁S极向下，快速插入或拔出线圈，观察灵敏电流计指针的偏转方向。

4.将结果记入实验报告的表格中。

5.完成实验报告。

现象分析

N极向下

S极向下

插入

拔出

插入

拔出

实验现象

电流计偏转方向

（向左或向右）

实验分析

原磁场

方向

磁通变化

感应电流方向（俯视）

感应电流磁场方向

实验结论

实验思考题

如何理解楞次定律中“阻碍”的含义。

实验报告

实验十示波器的使用

一、实验目的

1.学会用示波器观察正弦交流电的波形。

2.了解

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