电工实验教材

电工学实验须知一、实验课目的和要求电工学实验的目的不仅要帮助学生巩固和加深理解所学的理论知识，更重要的是要训练学生的实验技能，使学生学会独立进行实验，树立工程实际观点和严谨的科学作风。

对学生实验技能训练的具体要求是：1．能正确选择、使用常用的仪器设备。

2．能按电路图正确接线和查线。

3．能准确读取实验数据，观察实验现象，测绘波形曲线。

能查找和排除简单的故障。

4．能整理分析实验数据，独立写出内容完整、条理清楚的实验报告。

二、实验课几个阶段的具体要求1．课前应做的准备工作（1）阅读实验指导书，了解实验内容，明确实验目的，清楚有关原理。

（2）完成实验报告中的“实验目的”和“预习要求”等项内容。

（3）按实验指导书要求，设计实验原理图。

（4）列出所使用的仪器仪表及主要元器件。

2．实验进行阶段（1）进实验室后要自觉遵守实验室规则。

（2）按实验要求连接实验电路。

接线完毕后，要认真检查，确信无误后，方可接通电源进行实验。

严禁带电拆、接线。

出现故障时应立即断开电源，并向指导教师报告情况，检查原因。

（3）实验中要善于观察，认真记录实验数据、波形，随时分析实验结果是否正确，并记于实验报告上。

（4）实验完毕，原始记录应交指导教师审阅签字，经教师同意后才能拆除线路，将仪器整理复原后，方可离开。

3．课后总结阶段（1）做完实验后，认真整理和处理实验数据，用坐标纸描绘波形或画出曲线。

（2）对测试结果进行理论分析，作出简明扼要结论。

完成实验报告册上的要求。

实验一直流稳压电源一．实验目的1．学会利用万用表检测稳压二极管的好坏。

2．掌握桥式整流电路和有电容滤波的桥式整流电路中，输入电压与输出电压之间的关系。

3．了解电容滤波电路的工作原理。

4．了解稳压电路中稳压管的作用。

5．学会利用示波器观察波形。

二．实验设备1．THM-6型模拟电路实验箱2．YB4320G示波器3．M9803型数字万用表三．实验原理与说明1．稳压二极管好、坏的判别二极管有很多种类，稳压二极管只是其中的一种。

而二极管都具有单相导电特性，它的正向电阻很小，反向电阻很大，利用二极管正反向电阻的差别，我们就可以用数字万用表的“欧姆“档来测量它的正向和反向电阻，从而判断稳压二极管的好、坏。

一个好的稳压二极管它的正向电阻小，反向电阻大。

如果你测量出来的正反向电阻都小，则稳压二极管被击穿；如果正反向电阻都大，则稳压二极管截止。

被击穿或截止的稳压二极管不能再使用了。

2．整流、滤波和稳压电路的作用直流稳压电源一般由交流电源变压器、整流、滤波电路及稳压电路所组成，它的基本框图如图1-1-1所示。

各部分电路的作用如下：交流电源变压器的作用是将电网220V的交流电压转变成整流滤波电路所需要的交流电压。

整流电路是利用二极管的单相导电性将交流电压变为单向的脉动的直流电压。

在单相半波整流电路中，整流输出电压为整流变压器副边电压有效值的0.45倍；而在桥式整流电路中，输出电压则为副边电压有效值的0.9倍。

在滤波电路中，常用的滤波方式有电容滤波、电感滤波、LC滤波、л型滤波等，本次实验将采用电容滤波方式。

电容滤波电路的原理是通过电源电交流电源变压器整流电路滤波电路稳压电路图1-1-1 直流稳压电源基本框图压上升时，对电容充电的同时存储能量。

电源电压下降时，对电容放电的同时释放能量，从而降低了整流电路含有的脉动成分，保留直流成分，填补了经桥式整流之后相邻两峰间电压的空白。

负载上的直流电压随负载电流的增加而减小，波纹的大小与滤波电容的大小有关。

负载电阻上的输出电压为变压器副边电压有效值的1.2倍。

经过整流和滤波后所得到的直流电压往往会随交流电源电压的波动而波动，随负载的变化而变化。

如果要使负载上输出的直流电压非常稳定，还应2K图1-1-2接入稳压器件来构成稳压电路。

稳压电路就是利用稳压管在反向击穿区的伏安特性：即使电流的变化范围较大，但稳压管两端的电压变化却很小这一特性，使稳压管工作在反向击穿区，从而达到稳压的作用，并且这时负载上的输出电压就是稳压管两端的稳定电压。

在本次实验中，我们采用了稳压二极管（12V/1W）来构成稳压电路。

本次实验将用图1-1-2的电路图来完成。

其中虚线部分为同学们自己要连接的线。

四．预习要求与思考题1．变压器副边输出电压是交流值还是直流值？2．在本次实验中，半波整流电路负载上的输出电压与变压器的副边电压有怎样的倍数关系？其值是直流值还是交流值？画出负载上输出电压的波形图。

3．在本次实验中，桥式整流电路负载上的输出电压与变压器的副边电压有怎样的倍数关系？其值是直流值还是交流直？画出负载上输出电压的波形图。

4．在本次实验中，电容滤波电路负载上的输出电压与变压器的副边电压有怎样的倍数关系？其值是直流值还是交流直？画出负载上输出电压的波形图。

5．在稳压电路中，负载上的输出电压是是直流值还是交流直？是否随交流电源电压的波动和负载电阻的变化而变化？如果变化，请详细说明。

如果不变化，在本次实验中，负载上的输出电压值是什么？6．一个稳压二极管如果它的正向电阻小，反向电阻大，此稳压二极管是否可以使用？正反向电阻都小，是否可以使用？正反向电阻都大，是否可以使用？五．实验内容与步骤打开THM-6型模拟电路实验箱，本次实验所用元器件已经在实验箱的板面上插好：交流变压器（副边输出电压的理论值为17V）及其开关各一个、由四个二极管组成的整流桥一个、47µF/25V的电解电容一个、5.1KΩ电阻一个、球型开关两个（K1、K2）、2KΩ电阻一个、12V/1W稳压管一个、100KΩ电位计一个、3KΩ电阻一个，请同学们对照电路图1—1—2 认识这次实验所用元器件及元器件所在位置。

在实验箱上黑色的导线皆为接地线。

1．稳压二极管的测试方法一：在实验箱电源开关处于“OFF”位置，交流变压器的电源开关处于“OFF”位置时，将数字万用表调到×100或×1K的“欧姆”档，将红、黑试笔分别与稳压二极管的负极和正极相接触。

如果这时读数很小，而将红、黑试笔调换后，万用表“欧姆”档的读数很大，则稳压二极管是好的，可以使用；如果红、黑试笔对调前后“欧姆”档的读数均很小，近似为零，则稳压二极管被击穿，不可使用；如果红、黑试笔对调前后“欧姆”档的读数均很大，近似为“∞”，则稳压二极管截止，不可使用。

方法二：在实验箱电源开关处于“OFF”位置，交流变压器的电源开关处于“OFF”位置时，将数字万用表调到“”档，将红、黑试笔分别与稳压二极管的正极和负极相接触。

如果这时万用表的读数在700mV~800mV之间（硅管）或300mV左右（锗管），则稳压二极管是好的，可以使用；如果红、黑试笔对调前后的读数均在0V左右，则稳压二极管被击穿，不可使用；如果红、黑试笔对调前后的读数均在700mV左右（硅管）或300mV左右（锗管），则稳压二极管截止，不可使用；2．单相桥式整流及电容滤波电路按图1-1-2实线部分，即图1-1-3进行实验。

完成这部分实验同学们不需要连接任何一根线，只需按照表1-1-1中的要求，操作控制电容和电阻的球型开关，完成表1-1-1中的内容。

（1）启动实验箱电源开关到“ON”位置，打开交流变压器的电源开关到“ON”位置，用数字万用表的“交流电压”档测量变压器的副边电压U12，并把测得的数据记录在表1-1-1相应的位置。

同时用示波器观察变压器副边的输出波形，并画在相应的位置。

（2）把控制5.1K电阻的开关推到“ON”的位置（接入5.1K），把47µ电容开关推到“OFF”的位置（不接入电容），用数字万用表的“直流电压”档测量桥式整流电路中5.1KΩ负载电阻上的输出电压U AO，记录在表1-1-1相应的位置中。

同时用示波器观察其输出波形，记录在表1-1-1相应的位置中。

（3）把控制5.1K电阻和控制47µ电容的开关同时推到“ON”的位置，（5.1K电阻和47µ电容同时接入电路中），用数字万用表的“直流电压”档测量桥式整流电容滤波电路中5.1KΩ负载电阻上的输出电压U AO，同时用示波器观察其输出波形，记录在表1-1-1相应的位置。

表1-1-13．稳压管稳压电路的作用（1）操作交流变压器的电源开关到“OFF”位置，关闭实验箱的电源开关到“OFF”位置。

（2）操作5.1KΩ负载电阻开关到“OFF”的位置，47µ电容开关到“ON”的位置，即断开5.1K电阻，接入47µF电容。

（3）稳压电路的电路图如图1-1-4所示，按虚线部分连线。

（4）连线完成，检查没有错误后，启动实验箱的电源开关到“ON”位置，打开交流变压器电源开关使其为“ON”位置。

（5）调节电位计用数字万用表测量B，O间的电压值，按表1-1-2完成实验。

表1-1-2六．注意事项1．当实验箱电源开关处于“OFF”位置，交流变压器的电源开关处于“OFF”位置时，才可以进行稳压二极管的检测。

2．在连接线路、更换线路和拆线时，一定要在交流变压器的电源开关处于“OFF”位置时，才可以进行。

3．一定要注意2 KΩ限流电阻和稳压二极管间的连线，连线错误将损坏稳压二极管。

4．在使用数字万用表时，注意区分所测量值那些是交流值，哪些是直流值，不要把数字万用表的交、直流电压档用错。

5．使用示波器观察波形，要保持Y轴衰减位置不变，始终置于同一档位观察波形。

七．问题讨论1．根据实验数据分析桥式整流电路和电容滤波电路中，输出电压与输入电压间的倍数关系，并与理论值相比较。

2．在本次实验桥式整流电容滤波电路中，如果电容被断掉，负载上的直流电压有无变化？变化了百分之多少？如果电容短路，后果又怎样？3．根据本次实验数据，讨论稳压电路稳压管的作用。

4．稳压电路中的限流电阻为零是否可以？如果为零有何后果？5．如果稳压电路的稳压管接反了，有何后果？实验七集成门电路一、实验目的1．学会验证与非门的逻辑功能，并会检测与非门的好坏。

2．掌握利用与非门来构成与门、或门、或非门的电路，并会验证它们的逻辑关系。

二、实验设备3．THD－2型数字电路实验箱4．M9803型数字万用表三、实验原理与说明从内部电路来看，在数字电路的众多类型中，TTL电路和CMOS电路是目前应用最多的集成电路。

TTL电路：这种电路的工作电压为+5V，输出高电平应大于2.4 V，低电平应小于0.45 V。

在使用中，我们常会遇到多余不用的输入端，对不同的逻辑门，其处理方法不同。

就TTL与非门而言，多余不用的输入端之间可以相互并联，并与已使用的输入端连接；也可悬空，但悬空易引入干扰信号；也可通过电阻接电源电压。

CMOS电路：这种电路的工作电压一般在+3 V～+18 V之间，当工作电压为+5 V时，可与TTL电路兼容。

对于CMOS电路，多余不用的输入端，对不同的逻辑门，其处理的方法也不同。