电工学原理实验资料

实验一电子仪器仪表使用一

【实验目的】

1. 学习正确使用数字万用表和直流稳压电源；

2.验证叠加原理及基尔霍夫定律；

3. 加深对线性电路中参考方向和实际方向以及电压、电流正负的认识。

【相关知识要点】

1.叠加原理：在任一线性网络中，多个激励同时作用的总响应等于每个激励单独作用时引起的响应之和。

叠加定理是线性电路普遍适用的基本定理，它是线性电路的重要性质之一。应用叠加定理可以把一个复杂电路分解成几个简单电路来研究，如图1.4.1所示，然后将这些简单电路的研究结果叠加，便可求得原来电路中的电流或电压。

图1.4.1叠加定理示意图

2. 基尔霍夫定律：

基尔荷夫电流定律(KCL):对任一节点,在任一时刻,所有各支路电流的代数和恒等于零。即:

∑I＝0 (若流入节点为正，则流出节点为负)

基尔荷夫电压定律(KVL):沿任一绕行回路,在任一时刻,所有支路或元件电压的代数和恒等于零。即:

∑U＝0 （若与绕行方向相同为正，则与绕行方向相反为负）

【预习与思考】

1. 掌握叠加原理、基尔霍夫定律等理论。

2. 计算图1.4.1中负载支路的电压U L、电流I L，将所得值记入表1.4.1中。

3. 叠加原理中，两个电源同时作用时在电路中所消耗的功率是否也等于两个电源单独作用时所消耗的功率之和？为什么？

【注意事项】

1.在使用万用表测量时，注意电压、电流、欧姆等档次的选择，切忌用电流档测电压（即与被测元件并联）。

2.一定要在电源断开的情况下，才能用万用表测电阻。

3. 在使用稳压电源时，只允许按下一个琴键按钮，切勿将几个选择按钮同时压下，使几组互相独立的电源并联在同一个电压表上，而将几个电源相互短路造成仪器的损坏。

4. 通电后，如U L等于零，可用电压表逐点测量电压的方法，找到故障点，分析判断是导线还是器件发生了故障，断电后，仔细检查、排除故障。

【实验设计及测试】

用数字万用表欧姆挡测试R1、R2、R3、R L，测试结果记人表1.4.1中，与标称值对照。

表1.4.1

R1R2R3R L 标称值100 200 200 300

测量值

调节稳压电源，使其一路电压源输出E1=6V，另一路电压源输出E2=9V，待用。

1. 叠加原理实验

（1）先将开关S I、S II拨向“2”侧，再按实验原理电路图1.4.2接线。

（2）测量下列三种情况下负载电阻的电压值U L，并将数据记入表1.4.1中

电源E1单独作用于电路（S I拨“1”，S II拨“2”），电源E2单独作用于电路的情况（S I 拨“2”，S II拨“1”），电源E1和E2同时作用于电路的情况（S I、S II都拨“1”）。

（3）测负载电流值I L：将万用表置于直流电流档“20mA”处并串入R L支路中（注意极性），分别在a、b、c步骤情况下，测得电流值I L，并将数据记入表1.4.2中。

图1.4.2叠加原理实验电路图

表1.4.2

U L/V I L/mA

计算值测

量值

误

差

计

算值

测

量值

误

差

E1单独作用

E2单独作用

E1E2共同作用

2. 基尔霍夫定律实验

（1）开关S I、S II拨向“2”侧,将实验原理电路图1.4.2中的R L支路去掉, S I、S II拨向“1”侧。

（2）KCL的验证:用万用表直流电流200mA 档分别测量I1、I2、I3,将数据记入表1.4.3中。

（3）KVL的验证:用万用表直流电压20V档测量U ec、E1、E2、U de,将数据记入表1.4.3中(注意绕行方向与电压极性)。

表1.4.3

I1/mA I2/mA I3/mA ∑I U ec/V E1/V E2/V U de/V ∑U

测量值

计算值

误差/％

【实验报告要求】

1. 完成表中测量值，根据图中参数计算各理论值。

2. 分析误差，并指出产生误差的因素？

3. 为什么电流表不能与电路并联？电压表不能与电路串联？

【扩展实验内容】

戴维南定理实验

对图1.4.2电路中a、b两点左侧电路进行戴维南等效变换。

（1）测量开路电压U o：将S I、S II置“1”，测R L断开时的U ab＝U o，记入表1.4.4中。

（2）测量等效电阻R o：将S I、S II置于“2”，用万用表测R ab＝R o，记入表1.4.4中。

（3）用测得的U o和R o，按图1.4.3组成戴维南等效电路，测出I L和U L并填入表1.4.4中。

开路电U0= V 负载电流I L= mA

等效内阻R0= Ω负载电压U L= V

与表1.4.2中U L、I L测量值比较ΔU= ΔI=

图1.4.3戴维南等效电路图

实验二荧光灯功率因数的提高

【实验目的】

1.了解荧光灯电路的工作原理，掌握荧光灯电路的安装方法;

2. 学习有功功率的测量方法;

3. 观察电感性负载并联电容器对提高电路功率因数的作用。

【相关知识要点】

1. 荧光灯电路简介

大多数荧光灯电路包括灯管、镇流器和启辉器三个器件，如图2.1.2所示。灯管内壁涂有荧光粉,管内抽真空后充有惰性气体氩和少量汞蒸气,灯管两端各有一根灯丝。

镇流器是一个具有铁芯的电感线圈,它的作用是帮助灯管启动并在灯管启燃后起降压、限流作用。电感线圈具有一定的电阻,铁芯也有一定的铁耗, 故镇流器要消耗一部分有功功率。

启辉器是一个小型氖气泡,有一个固定电极和一双层金属片构成的可动电极。两电极与一个小电容并联。

电路启动之初，220V交流电压全部加在启辉器两个电极之上,使其产生辉光放电，可动电极受热膨涨，与固定电极接触，从而接通灯丝电路，使灯丝通过较大电流，迅速加热并发射大量热电子。启辉器两电极接通后电压降为零，辉光放电停止，双金属片因温度下降而复原,电路断开。此时，加到灯管两端的电压使灯管内的电子形成高速电子流，撞击气体分子，使之电离而产生弧光放电并射出紫外线，管壁内所涂荧光粉因受紫外线激发而发出荧光灯特有的可见光。灯管启燃后，灯管上的电压降低于启辉器辉光放电电压，启辉器不能再发生辉光放电，因而失去作用。