《电工电子学》实验指导书(2015年修订版)

《电工电子学》实验指导书信息学院实验中心2015年8月目录《电工电子学》实验指导书.................................................................................................................... - 0 -实验一电路基本定律............................................................................................................................ - 2 -实验二三相交流电路............................................................................................................................ - 6 -实验三三相异步电动机的控制.......................................................................................................... - 9 -实验四共射极单管放大电路.............................................................................................................. - 12 -实验五集成运算放大器...................................................................................................................... - 16 -实验六组合逻辑电路设计.................................................................................................................. - 19 -实验七时序逻辑电路的设计与应用.................................................................................................. - 21 -实验八综合设计实验........................................................................................................................ - 24 -附录常用集成芯片内部结构及管脚图 ............................................................................................ - 25 -实验一 电路基本定律一、实验目的1．验证基氏定律（KCL 、KVL ） 2．验证迭加定理 3．验证戴维南定理4．加深对电流、电压参考方向的理解 5．正确使用直流稳压电源和万用电表二、仪器设备1．TPE —DG 2电路分析实验箱 1台 2．SA 5051台式万用表 1台三、预习内容1．认真阅读TPE —DG 2电路分析实验箱使用说明（见PPT ） 2．预习实验内容步骤；写预习报告，设计测量表格并计算理论值 3．根据TPE —DG 2电路分析实验箱设计好连接线路四、实验原理1．基尔霍夫电流、电压定律及叠加定理 （1）基尔霍夫电流定律（KCL ）在集总电路中，任一瞬时，流向某一结点的电流之和等于由该结点流出的电流之和。

图1-1 验证基尔霍夫电流、电压定律电路原理图电路原理图及电流的参考方向如图1-1所示。

根据KCL ，当E 1、E 2共同作用时，流入和流出结点A 的电流应有：I 1+I 2-I 3=0成立。

R 1E 1BI 3（2）基尔霍夫电压定律（KVL ）在集总电路中，任一瞬时，沿任一回路所有支路电压的代数和恒等于零。

其电路原理图及电流的参考方向如图1-1所示。

根据KVL 应有：E 1-U R1-U R3=0；或E 1-U R1+U R2-E 2=0；或E 2-U R3-U R2=0成立。

（3）叠加定理在线性电路中，任一支路中的电流（或电压）等于电路中各个独立源分别单独作用时在该支路产生的电流（或电压）的代数和。

所谓一个电源单独作用是指除了该电源外其他所有电源的作用都去掉，即理想电压源所在处用短路代替，理想电流源所在处用开路代替，但保留它们的内阻，且电路结构不作改变。

由于功率是电压或电流的二次函数，因此叠加定理不能用来直接计算功率。

电路原理图及电流的参考方向如图1-1所示。

分别测量E 1、E 2共同作用下的电流I 1、I 2、I 3；E 1单独作用下的电流I 1'、I 2'、I 3′和E 2单独作用下的电流I 1''、I 2''、I 3''。

根据叠加原理应有：I 1=I 1'+ I 1''；I 2= I 2'+ I 2''； I 3=I 3′+ I 3''成立。

2．戴维南定理任何一个线性有源二端口网络，对于外电路而言，总可以用一个理想电压源和电阻的串联形式来代替。

理想电压源的电压等于原二端口网络的开路电压U OC ，其电阻（又称等效电阻）等于网络中所有电压源短路、电流源开路时的入端等效电阻R eq ，见图1-2。

图1-2 戴维南定理示意图（1）开路电压的测量方法 a ．直接测量法：当有源二端网络的等效电阻R eq 与电压表的内阻相比可以忽略不计时，可以直接用电压表测量开路电压。

b ．零示法：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误差。

为了消除电压表内阻的影响，采用零示法。

即用一个低内阻的稳压电源与被测有源二端网络进行比较，当稳压线性有源二端网络a b等效成ab电源的输出电压与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，即为二端网络的开路电压U OC 。

（2）等效电阻的测量方法 a ．短路电流法：用电压表测得开路电压U OC 后，将开路端短路，测其短路电流I SC ，则等效电阻R eq =U OC /I SC 。

此方法测量简便，但可能因短路电流过大会损坏电路内部的元件，对于等效电阻较小的二端网络，一般不宜采用。

b ．两次电压测量法：先测开路电压U OC ，再在开路端接一个已知负载电阻R L ，测R L 两端的电压U L ，则等效电阻L LOCeq R U U R )1(-=。

c ．半电压测量法：调电位器R L 大小，当其两端的电压等于二端网络开路电压的一半时，R L 的阻值即为等效电阻R eq 的值。

d ．直接测量法：当二端网络的等效电阻与万用表内阻相比可忽略不计时，可用万用表欧姆档直接测量二端网络的等效电阻R eq 。

五、实验内容与步骤1、验证基尔霍夫电流（KCL ）、电压（KVL ）定律实验线路中取的E 1=3V 、E 2=6V ，R 1=R 2=R 3=1k Ω，连接电路，测量各支路电流及各元件两端的电压值，验证结果，自拟表格。

2、验证叠加定理测量E 1、E 2单独作用和共同作用时，各支路的电流值。

数据填入表1-1。

表1-1 验证叠加定理3、验证戴维南定理用戴维南定理测量R3支路的电流I3。

按实验原理，选择合适的测量方法测量开路电压U OC和等效电阻R eq的值。

然后用直流电压源和可变电位器分别调出U OC和R eq的值，再串上R3支路，测量R3支路的电流I3。

注意：1．一定要接好线后再开电源，切勿带电接线。

2．选定参考方向后，按参考方向插入指针式万用表表笔。

测量电压或电流时，如果指针正偏，测量值为正，电压或电流的实际方向与参考方向一致；如指针反偏，则必须调换万用表表笔极性，重新测量，此时，测量值为负正，说明电压或电流的实际方向与参考方向相反。

六、实验报告要求1．数据分析：用你所测得的实验数据如何验证定律及定理的？2．与计算值比较，分析误差原因。

3．请回答问题：1）你是如何通过电流表的串入，测试并理解参考方向这一概念的？2）在验证戴维南定理的实验中，如果线性二端网络的内阻和你所用的万用电表内阻接近时，应选用实验原理中讲述的哪种方法测量R eq值？附：电路基本定律实验模块按照图1-1所示，用导线连接实验电路。

在实验箱的“直流稳压电源A和B”模块分别调出3V 和6V直流电压，用导线接至E1、E2的位置。

实验二 三相交流电路一、实验目的1．验证三相电路中线量与相量的关系；2．学习三相负载的星形和三角形联接方法，观察中线的作用； 3．学习用二瓦表测量有功功率。

二、实验仪器电机与电力控制实验装置 一台 数字万用表 一块 A 3380系列钳型表 一台三、预习要求1）复习三相交流电路的内容，熟悉实验步骤，写预习报告。

2）预习A 3380系列钳型表的使用（见附录Ⅱ）。

3）根据负载（灯泡25w ，230V ）的参数估算电路中负载电流的大小。

4）复习三功率表的使用。

四、实验内容及步骤1．电灯负载作Y 形联接，如图3-1：（负载为25w ，230V 灯泡）图2-1 负载作Y 形联接（1）每相开3盏灯构成对称负载，当电源电压为线电压380V 时，分别在有中线和无中线两种情况下测量各负载上的相电压、相电流及中线电流I 0、填入下表。

（2）每相分别开1、2、3盏灯构成不对称负载，分别在下面两种情况下测量各负载上的相电压、相电流及中线电流I 0，填入下表，比较两种情况下，每相之间灯的亮度有无变化。

UV2．电灯负载作△形联接，如图2-2：（负载为25w ，230V 灯泡）电源电压为线电压220V ，负载作三角形联接，分别在对称负载（每相3盏灯）及不对称负载（1．2．3盏灯）两种情况下，测量每相的线电流及相电流，并观察两种情况下，每相之间灯的亮度变化。

图2-2 负载作△形联接3．用二瓦表法测三相有功功率三相三线制供电系统中，无论三相负载是否对称，也无论负载是Y 接还是△接，都可用二瓦表法测量三相负载的总有功功率。

实验电路如图2-3所示。

分别测量Y 接和△接对称负载时的功率，数据填入下表。

连线时注意V功率表的电流线圈要串联在电路中，电压线圈要并联在电路中。