《电工学实验指导书》word版.docx
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《电工学实验指导书》word版
电工学实验
（I）
华南师范大学
物理与电信学院电路分析、电工实验室
2008．3
电工实验概述
（2）
实验一电路元件伏安特性的测定（6）
实验二叠加原理验证（9）
实验三正弦稳态交流电路相量研究（11）
实验四三相交流电路负载的连接（15）
实验五单相变压器实验（18）
电工实验概述
一﹑实验前的准备工作
1．认真预习实验指导书及教材中的有关部分，通过预习，充分了解本次实验的目有﹑原理﹑步骤和仪器的使用方法，并将实验目的﹑基本原理﹑实验电路﹑实验数据填写的表格写画在实验报告上。
2．进入实验室后，要熟悉电工综合实验台实验装置的结构及电源配备情况，选中本实验所用电源及接通电源时各开关动作顺序。
按指导书所列仪器清单，挑选所用实验电路板及测量仪表单元板，检查所用其他仪器设备是否齐全和符合实验要求。
二﹑根据实验电路图，联接实验电路
1．导线的长短和两端接头种类的选择要合适，联接导线应尽可能少用，并力求简捷﹑清楚，尽量避免导线间的交叉。
接头要插紧，每个接线柱上最好不要多于二个播头。
图0—1画出了实验电路图及两种不同的接线方法，显然图0—1（C）接线方法较好。
2．一般应先接串联电路,后接并联回路;或先接主电路,后接辅助电路,最后接通电源电路。
3．任何负载应先经过开关和保险才能和电源联接,并根据负载电流的大小选择保险丝。
4．线路接好后,先由同组同学做好复查工作,再经经教师检查,方可接通电源。
5．实验过程中,如需改变接线,必须先切断电源,待改完线路并再次进行检查后,方可接通电源继续进行实验。
6．为避免电路过渡过程冲击电流表和功率表电流线圈而损坏仪表,一般电流表和功率表电流线圈并不接死在电路中,而是通过电流测量插口来代替它。
这样既可以保护仪表不受意外损坏,并且可以提高仪表的得用率。
电流测量插口是专门为电流表方便地串入电路而设计的。
插口两极是用插头制成。
当将电流插头插入插口时,插头的绝缘层将电路切断,又通过电流表将电路接通,从而达到测量电路电流的目的。
当将插头拨出插口时,电路又自动闭合。
三﹑数据的观测与记录
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,必须认真仔细地进行。
1．测量数据前的试做检查
为保证实验结果的正确,接通电路以后,不要忙于马上测量数据,而要先大致试做一遍,主要观察各被测量的变化情况和出现的现象是否与理论预料结果相符,如果出现非正常情况,应及时找出原因进行处理。
试做过程还可以发现仪表种类和量程选择是否合适,设备的放置及操作是否方便等。
若有问题都应在正式实验之前解决。
2．数据的测量与记录
试做无问题就可以读取数据,如果要测某一变化曲线,测量点的数目和间隔应选得合适。
被测量的最大值或最小值相应的点一定要测出；在变化曲线的较弯曲处，测量点应选得密一些，变化曲线较平滑处，测量点可取得稀一些。
测量点要分布在所研究的整个范围内，不要仅局限于某一小部分。
测量点的选择，在试做时就要给予考虑。
图0-2是合理选择测量点的一个例子。
利用指针式仪表测量数据时，目光应正对仪表（对有反射镜的仪表，在看到指针与它在镜中的影像重合时方可读数）。
一般指针式仪表可读出三位有效数字，未位数字根据指针在小格中的位置来估计。
实验数据应记在事先列好的数据表格中，一定要注明被测量的名称﹑单位。
保持定值的量可单独记录。
四﹑安全用电
1．实验中应严肃﹑认真﹑细心地进行测试，因电压一般在220-380伏左右，所以不得用手触及未经绝缘的电源或电路中的裸露部分。
在接线﹑拆线和改接线路时均应切断电源。
2．闭合或断开闸刀开关时应迅速果断，同时用目光监视仪表和电机设备有无异常现象。
例如，有无指针反偏或超量程现象，有无发热﹑冒烟﹑电机转速过高等现象。
如果有这些现象应立即切断电源，停止实验，并进行检查。
3．电源接通后，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电路。
4．万一出现某种事故，应迅速切断电源，本实验台上有一桔红色“急停”按钮，按下此钮将会迅速切断电源（在正常情况下不要随便按动此钮，以影响实验的正常进行）。
五﹑实验总结与报告
1．实验后，应先核对实验数据是否齐全﹑合理，并经教师审核，以便在电路拆除前有核对和重新测量的机会。
拆除线路前应首先切断所有电源，然后逐一拆除线路，并将仪器﹑工具﹑导线放置整齐。
2．实验报告的内容应包括：
（1）实验目的与要求。
（2）实验原理（主要画出实验电路及写出计算公式）。
（3）整理实验数据，计算实验结果及绘制特性曲线。
实验曲线应绘制在坐标纸上，并标明坐标轴所代表的物理量 ﹑单位。
绘制曲线时，应用光滑细线条连接，不能用曲折线连接，不要强求曲线通过所有的实验数据点。
图0-3给出了
（A）（B）
图0-3实验曲线的绘制
二种绘制实验曲线的方法，其中图0-3（A）的绘制方法是正确的。
（4）回答实验指导书中提出的间题；总结实验中的心得体会和对实验的改进意见。
3．实验报告与上述要求相差较大时，指导教师可退还学生，并指定学生重做。
实验报告应在做下一个实验前交给指导教师批阅，逾期不交者应停止参加下一个实验。
六﹑关于有效数字及实验数据的运算处理
在许多情况下，测量仪表的指示位置不一定恰好与表盘刻度线相符合，这就需要用估计法来读取最后一位数，这个估计出来的数字称为存疑数字（或欠准数字），超过一位存疑数字的估计是没有意义的。
存疑数字前面的几位数字称为可靠数字。
可靠数字加上未位的存疑数字称为有效数字。
在记录有效数字时应注意以下几点：
1．有效数字的位数与小数点无关。
例如1326与13.26都是四位有效数字。
2．“0”在数字之间或数字之未，均算作有效数字，在数字之前不算是有效数字。
例如1.05﹑4.50都是三位有效数字，而0.45﹑0.015只是二位有效数字。
还要注意3.5和3.50的意义是不同的，前者中的“3”是可靠数字，“5”是存疑数字；后者“3”和“5”均可靠数字，“0”是存疑数字。
故3.50中的“0”是不能省略的。
3．对于较大的数，有效数字的记法采用指数形式，以10的方次前面的数字代表有效数字。
例如：
4.5×102，5.8×103等分别为二位及三位有效数字5.80×103不能与成5.8×103。
对于很小的数，例如：
0.0036可写成3.6×10-3。
4．进行数字运算时，应注意只保留一位存疑数字，它后面数字完全可以省去，在去掉第二位存疑数字时要用四舍五入的方法。
例子．44.6+3.67=？
式中第一个数的“6”是存疑数字，第二个数的“7”是存疑数字（在数字下面加一横表示），做加法时有
44．6
+3．67
48．27
因为44.6中的“6”是存疑数字，所以“6”加“6”进位后的“2”也一定是存疑的，而它后面的“7”更是存疑数了。
舍去第二位存疑数字时，按四舍五入的原则，“7”应进上一位，故
44．6+3.67=48.3
例2．12.36×1.35=？
式中有疑数字有四位，应只保留一位，去掉第二位存疑数字“8”时，应进上一位﹑故12．36×1.35=16.7
一般说来，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。
实验一电路元件伏安特性的测定
一、实验目的
（1）熟悉直流电流电压表、电流表及万用表的使用方法
（2）增强对线性、非线性电阻及电源伏安特性的感性认识。
（3）学会绘制实验曲线。
二、原理说明
电阻元件的伏安特性是指元件的端电压与通过该元件的电流之间的函数关系。
线性电阻元件的伏安特性满足欧姆定律，其伏安特性曲线是一条过坐标原点的直线；非线性电阻元件的阻值不是常量，其器伏安特性不是直线。
实际电源的伏安特性是指实际电压源（或实际电流源）的输出电压、电流关系曲线。
由于直流稳压电源的内阻很小，可近似看作恒压源。
测量电压时应该将电压表并联在被测元件两端，测量电流时应该将电流表串联在被测电路中，测量直流时应严格注意选择正确的极性和合适的量程。
三、实验设备
表1-1
序号
名称
型号与规格
数量
备注
1
直流稳压电源
0-30V可调
一路
2
直流数字电压表
0-200V
1
3
直流数字毫安表
0-200mV
1
4
电阻
100Ω/5W
1
5
可变电阻箱
0～99999.9Ω
1
四、实验内容
1.元件伏安特性的测试
（1）将200Ω电阻作为待测元件R1,按图1-1（a）所示电路接线，将稳压电源输出电压调至0V,逐步改变输出增加到10V,每隔2V，记下电压表和对应电流表读数，填入表1-2.
表1-2
U/V
0
2
4
6
8
10
I/mA
（2）改变图1-1（a）的连接如图1-1（B）电路所示，按上述步骤重做一次，并将测量数据填入表1-3.
表1-3
U/V
0
2
4
6
8
10
I/mA
2、电源伏安特性的测定
（1）按图1-2所示电路接线，图中用可变电阻箱作可调电阻。
（2）断开开关S，通过测量电压UAC，并调节直流稳压电源，使电源电压的输出为15V；合上开关S，调节电阻箱使电流表指示分别为10mA、20mA、30mA、40mA、50mA，并测量相应的电压值UAC，将测试数据记入表1-4。
表1-4
I/mA
0
10
20
30
40
50
UAC/V
五、实验报告
a）根据实验内容与步骤，记录各项测试数据。
b）用坐标纸分别绘制电阻、电压源的伏安关系。
c）根据测量数据，用公式表示电阻、电压源的端电压U与电流的关系。
d）讨论表1-2和表1-3的数据有何差别？
为什么会出现这些差别？
e）总结直流电压表和电流表的使用方法和使用中要注意的问题。
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原理的认识和理解。
二、原理说明
叠加原理指出：
在有多个独立源共同作用下的线性电路中，通过每一个元件的电流或其两端的电压，可以看成是由每一个独立源单独作用时在该元件上所产生的电流或电压的代数和。
图2-1
三、实验设备
序号
名称
型号与规格
数量
备注
1
直流稳压电源
0-30V可调
二路
2
万用表
1
3
直流数字电压表
0-200V
1
4
直流数字毫安表
0-200mV
1
5
迭加原理实验电路板
1
四，实验内容
实验线路如图2-1所示，用“基尔夫定律/叠加原理”线路。
1．将两路稳压源的输出分别调节为12V和6V，接入U1和U2处。
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毫安表（接电流插头）测量各支路电流及各电阻元件两端的电压，数据记入表2-1。
表2-1
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）
UAE
（V）
U1单独作用
U2单独作用
U1U2共同作用
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