电工电子技术实验指导书(第二版

3）实验台上配置的调压器是三相自耦调压器，调节时可使三相输出电压同步变化，每相输出电压调节范围均为0~250V。实验开始和结束时都必须将调压器旋钮置于零位（反时针到底）。调压器每相输出电压用外接交流电压表测量。
三、实验任务
1、测量直流电压
用数字式万用表直流电压档测量直流稳压电源的输出电压。将量程与测量值记录在表1-1中。
（5）注意事项：实验中应注意哪些问题。
（6）实验结论与分析：根据实验数据分析实验现象，对产生的误差，分析其原因，得出结论。将原始数据或经过计算的数据整理为数据表，曲线或相量图应在方格纸上绘制。对实验中出现的问题进行讨论，得出结论。
（7）回答“任务书”中提出的问题或思考题。
其中（1）~（3）和（7）的部分内容在预习阶段完成。实验报告应在规定时间准时交给指导老师，否则不能进行下次实验。
1．连接电路和改接电路时必须在断电下操作，稳压电源在接入电路前应将其输出电压调至要求值后断电接入电路，恒流源应接负载后在选定量程下由小至大调至要求值，不允许恒流源长时间开路。电压源的极性和恒流源输出电流方向必须与实验电路图标注的一致。
2．电压表、电流表接入电路前应设置好量程，如果事前不能确定应先设置在大量程下，接入电路时应注意仪表的极性。电流表采用电流插头接入电路，应熟悉电流插头的结构。测量中应注意仪表量程的更换。
3．记录数据时，注意电路中电压、电流实验方向和参考方向之间的关系，正确判断测得值的“+”、“－”号。
五、预习要求
1．复习与本实验有关的定理、原理等。阅读本次实验各项内容、了解各仪器仪表的使用方法。画出实验线路和记录数据的表格。
2．计算图2-1中各支路的电流及电阻上的电压值，根据计算结果预选电流表、电压表的量程。
电工电子技术实验指导书
（第二版）
江淼编
江苏科技大学南徐学院
2012.1
前言
实践教学对于提高学生的综合素质、培养学生的实践能力和创新精神具有特殊的作用。电工电子技术实验是电工课程重要的实践性教学环节。其目的一方面是帮助学生理论联系实际，巩固和加深对所学基本理论的理解，提高学生分析问题和解决问题的能力；另一方面使学生得到电工和电子实践技能的基本训练，树立工程实践观点和严谨的科学作风。
表2-1验证叠加定理
项目
Uad（V）
Udc（V）
Ubd（V）
Uac（V）
Iac（mA）
E单独作用
Is单独作用
共同作用
叠加计算
表2-2 AC支路为稳压二极管时各支路电压及AC支路电流（选作）
项目
Uad（V）
Udc（V）
Ubd（V）
Uac（V）
Iac（mA）
E单独作用
Is单独作用
共同作用
叠加计算
四、实验注意事项
六、实验报告要求
1．将叠加定理验证实验中的实测值与理论值进行比较、分析电源内阻对二者之间误差的影响。
2．对叠加定理验证实验数据进行整理、分析、比较、归纳来验证线性电路的叠加性。
3．对叠加定理实验的步骤4实验数据进行分析，你能得出什么样的结论。
4．能否用叠加原理计算图中 上消耗的功率，为什么？试用具体数据说明。
读取指针式仪表测量值时，应使眼睛与指针的连线垂直于表盘面，如果表盘设有反光镜，应使指针与其镜像重合。
3、电流表、电压表内阻测量方法
电流表与电压表均有内阻，它们的等效电路如图1-2所示，
图1-2电流表和电压表等效电路
我们要求电流表内阻RA为零，电压表的内阻为无穷大。但实际仪表都达不到这个理想的要求，只能做到RA很小、RV很大，故当仪表接入电路时，由于内阻的存在就会改变电路原有的工作状态，导致仪表的测量值与实际值之间的出现误差，予以修正。下面介绍测量仪表内阻的方法：
(b)Us单独作用电路图(c)Is单独作用电路图
本实验采用直流稳压电源，电源内阻很小，可以忽略。若电源内阻不能忽略时，在电路中应用与之相等的电阻代替。
三、实验任务、步骤与方法
1、按图2-1(a)接好实验电路，R1、R2、R3、R4、R5均用电路实验单元中的多功能实验网络上的元件，或电路实验单元自由区接插相应元器件，接线时稳压、稳流源应先全部置零。
使用叠加定理时应注意以下几点：
（1）叠加定理适用于线性电路即线性电阻电路，不适于非线性电路（线性电阻两端电压与电流的关系，服从欧姆定律，即 ；
（2）在叠加的各分电路中，不作用的电压源置零，在电压源处用短路代替；不作用的电流源置零，在电流源处用开路代替。电路中所有电阻都不予更动，受控源则保留在各分电路中；
五、实验报告要求
整理和完善实验数据及表格。
实验二叠加定理验证
一、实验目的
1．通过实验来验证线性电路中的叠加原理以及其适用范围。
2．学习直流仪器仪表的测量方法。
二、实验原理与说明
叠加定理
如果把独立电源称为激励，由它引起的电压、电流称为响应，则叠加定理可简述为：在任一线性网络中，多个激励同时作用时的总响应等于每个激励单独作用时引起的响应之和。所谓某一激励单独作用，就是除激励外，其余激励均为零值。对于实际电源，电源的内阻或电导必须保留在原电路中。
4、直流电源与调压器使用注意事项
1）使用直流恒流源时，应在输出端并接电流表，将输出电流调到要求值，输出不允许长时间空载。
2）使用直流稳压电源时应正确连接输出端：每路电源均有正（红）、负（黑）、机箱地（绿）三个接线端，输出正负电压时须将黑（红）、绿端短接作为地线。红（黑）端为正（负）电源线。电流调节旋钮通常应旋到最大（顺时针到底），每路电源各设一只电压（电流）表头，两表头中间的两个按键开关。可分别切换各自电源输出电压、电流的显示值。表头下面的两个按键开关是两路电源串、并联使用的切换开关，正常使用时，开关应处于弹出位置。实验台配置的直流稳压电源只有正负两个接线端。使用直流稳压电源时，不能将电压输出端与地短路。
实验七负反馈放大器……………………………………………38
实验八集成运算放大器的基本应用——模拟运算电路…………44
实验九集成逻辑门电路及应用…………………………………………51
实验一基本仪表使用和基本电量测量
一、实验目的：
1、学习直流/交流、电压/电流表、万用表、直流稳压电源、调压器的使用方法。
2、学习电流、电压测量值读取、记录方法及测量技术的基本概念。
表1-3 U=110VБайду номын сангаас
15W灯泡数
1
2
3
测量值（A）
4、测量直流电流表内阻RA
测量电路如图1-3所示，测量20mA量程的RA，由于该表有过量程保护，满量程时易造成保护报警，故K断开时将IS调到接近满量程值，这里取18mA。可变电阻R用电阻箱。测量IA=1/2IS时的R值（=RA）
四、预习要求
阅读“实验原理”并参考相关书籍，掌握指针式和数字式电流表、电压表基本工作原理、使用方法及电工测量的基本概念。
将钮子开关S1断开，使A、B端连至短路侧，同时将电流源Is接通，再测各支路两端的电压和各支路电流，此时为电流源单独作用的值，也记入表中。
将电压、电流源同时接通，重复以上测量，数据记入同一表格中。
4、验证非线性元件不适用叠加定理。（选作）
上图中AC支路的线性电阻R4用稳压管代替，按步骤3，重复测量各支路电流和电压，与替代前的数值进行比较，数据记入表2-2中。
2、电流表、电压表的使用及测量值读取、记录方法
用电压表、电流表测电路的电压、电流时，电压表应并在被测电路的两端；电流表应串在被测电路中。使用指针式仪表时，必须注意表笔接入的极性：红色表笔接电路的高电位端，黑色表笔接低电位端，否则仪表指针将反向偏转打表头，容易损坏表头。测量时为了保证测量精度应合理选择量程。测量值应小于但要接近所选量程。
实验结束后，要认真整理分析实验数据，写出数据真实、条理清楚、内容完整的实验报告。
实验报告格式如下：
（1）实验目的
（2）实验原理：包括实验原理和相关公式。
（3）实验任务：列出具体实验内容与要求，画出实验电路图，拟定主要步骤和数据记录表格。
（4）实验仪器与设备：列出实验所需用的仪器与设备的名称，型号，规格和数量等
实验三单相交流电路
一、实验目的：
1．研究正弦稳态交流电路中电压、电流相量之间的关系；
1）用分流法测量电流表内阻：
图1-3是测量电流表内阻RA的电路图。IS为恒流源，断开K调节IS使A表指针满刻度；闭合K，调节R使表指针指向1/2满刻度。即使IA=IR=1/2IS，此时RA=R。
2）用分压法测量电压表内阻：
图1-4是测量电压表内阻RV的电路图。US为恒压源，闭合K调节US使V表指针满刻度；断开K调节R2使V表指针指在1/2满刻度，即使U=UR=1/2US，此时RV=R1+R2。
（3）叠加时各分电路中的电压和电流的参考方向可以取为与原电路中的相同。取和时，应注意各分量前的“十”、“一”号；
（4）原电路的功率不等于按各分电路计算所得功率的叠加，这是因为功率是电压与电流的乘积。
由于叠加定理可推导出线性电路的齐性定理：在线性电路中，当所有激励（电压源和电流源）都同时增大或缩小K倍（K为实常数）时，响应（电压和电流）也将同样增大或缩小K倍。应注意，这里的激励是指独立电源，并且必须全部激励同时增大或缩小K倍，否则将导致错误的结果。如果电路中只有一个激励时，响应必与激励成正比。
学生在每次实验前，必须认真学习，明确实验目的，理解实验原理，掌握实验步骤，了解实验所需的设备和仪器、仪表的规格、使用条件和使用方法。
实验过程中，必须严格遵守实验室的各项规章制度和安全操作规程，认真进行实践操作，严格遵守“先接线后通电，先断电后拆线”的操作程序，重视人身和设备的安全，服从教师的指导。
实验结束时，需将实验数据经指导教师检查后，方可拆除电路，并在做好仪器设备的整理和环境清洁工作后，方可离开。
数字式仪表的测量机构是数字电压基本表，它将模拟直流电压量转换成数字形式测量值N。
微安表头测量的电流和数字电压基本表测量的电压都限制在一定范围内，这个范围称为量程，故它们分别是单量程直流电流表和电压表。通过测量线路，利用它们都可以构成多量程直流电流表和电压表，测量线路主要是分流器和分压器。在测量线路中增设整流器（AC/DC转换器），又可构成多量程交流电流表和电压表。如果测量线路是电阻/电流转换电路，由微安表头可构成指针式欧姆表；当测量线路是电阻/电压转换电路时，由数字电压基本表可构成数字式欧姆表。
表1-1中
被测电压
1.5V
6V
12V
18V
24V
万用表
量程(V)
测量值(V)
2、测量直流电流
用数字式毫安表测量图1-5负载RL的电流，将量程与测量值记录在表1-2中。
表1-2 U=10V RL用电阻箱
负载RL（Ω）
100
250
400
800
电流表
量程
测量值（mA）
3、测量交流电流
用指针式交流电流表测量灯组电流。供电压为110V，将量程与测量值记录在表1-3中，测量电路如图1-6所示。
实验电路如图所示，电路中有两个独立电压源Us和Is，当它们共同作用时（如图2-1（a）所示），各支路的电流或电压应是仅有Us单独作用时（如图2-1（b）所示）和仅有Is单独作用时（如图2-1（c）所示）各对应支路电流或电压的代数和。
（a）
(b)（c）
图2-1(a)叠加定理验证实验电路图（Us及Is共同作用）
实验一基本仪表使用和基本电量测量…………………………………1
实验二叠加定理验证……………………………………………………5
实验三单相交流电路……………………………………………………9
实验四三相交流电路…………………………………………………18
实验五一阶电路的响应…………………………………………25
实验六单管共射极放大器研究………………………………………………31
2、调节可调稳压、稳流源上的稳流源，使电流源输出为15mA，且在实验中应保持此值不变。再调稳压源，使其输出电压为10V，在实验中也保持此值不变。
3、验证叠加定理。
A、B端通过电路实验单元上钮子开关S1与一根导线及电压源E接通。将电路实验单元中的钮子开关断开，这就是电压源单独作用时的接线。测电压源单独作用时各支路的电流和电压，注意仪表量限和测量值的符号，所测数据记入表2-1中。
二、实验原理
1、电流、电压表基本工作原理
直流/交流电流表、电压表及万用表分为指针式仪表和数字式仪表两大类。这两类仪表均由测量线路、测量机构两大部分构成，如图1-1所示。
图1-1基本仪表的组成
指针式仪表的测量机构是微安表头，它将直流电流量转换成表头指针的偏转角位移〆，〆反映了被测量的数值。微安表头又分为磁电系、电磁系、电动系三类。