实验1.1 电工实验基本仪器仪表的使用

第1章电工（电路）实验

1电工（电路）实验

实验1.1 基本仪器仪表的使用及基本定理的测定

一、实验目的

（1）熟悉电工实验工作台的结构特点及其器件的使用，掌握实验的基本方法。

（2）熟悉电工仪器仪表的主要技术性能指标及其使用方法，掌握电压、电流等电路基本参数的测量方法和测量误差的计算方法。

（3）验证基尔霍夫定律和叠加原理的正确性，加深对基尔霍夫定律和叠加原理的理解。

二、实验设备及材料

通用电学实验台，直流稳压电源，直流电压表、直流电流表（或万用表），电阻和导线一批。

三、实验原理

1、电路基本参数测量

电压、电流等电路基本参数测量，主要是利用电压表、电流表（或万用表）进行直接测量。

在测量电压时，应把电压表并联在被测负载的两端。为了使电压表并入后尽量不影响电路原工作状态，要求电压表的内阻远大于被测负载的电阻。

测量电流时，电流表必须串联在被测电路中。电流表的内阻都很小，如果把电流表并接在负载两端，电流表将因流过很大的电流而烧毁。

测量直流电压和直流电流时，常用磁电式电流表。在使用时必须注意仪表的正负极性必须和电路一致，否则仪表的指针将会反转，可能造成仪表损坏。

测量交流电压和交流电流时，常用电磁式电流表。交流表的使用方法与直流表相同，只是没有极性之分，其测量的是有效值。

2、基尔霍夫电流定律KCL和电压定律KVL

KCL指出：在电路中，在任何时刻，流进和流出任何一个节点的电流代数和为零。即：∑i(t)=0，或∑I =0 (直流电路）。

KVL指出：在电路中，在任何时刻，任何一个回路或网络的电压降的代数和为零。即：∑u(t)=0，或∑U =0 (直流电路）。

KCL和KVL是电路分析理论中最重要的基本定律，适用于线性电路、非线性电路、时变或非时变电路的分析和计算；也适用于时域或其他域（如频域）电路。

3、叠加原理

在线性电路中，任何一条支路的电流（或其两端的电压），都可以看成是由电路中各个电压源（或电流源）单独作用时，在此支路中产生的电流（或电压）的代数和。

某电压源（或电流源）单独作用时，其他所有电压源（或电流源）均置零，即理想

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实验1.1 基本仪器仪表的使用及基本定理的测定

电压源短路，理想电流源开路。

4、实验电路

实验电路如图1.1.1所示，其中电路元件的参考值为：R1=150Ω，R2=100Ω，R3=300Ω，R4=100Ω，R5=200Ω，U S1=12V，U S2=6V。

图1.1.1 实验1.1实验电路

四、实验内容

1、电路基本参数测量（基本测量方法练习实验）

（1）按图1.1.1所示连接实验电路。

（2）以图1.1.1中的G点作为电位的参考点，用直流电压表（或万用表直流电压档）分别测量各点的电位U A、U B、U C、U D、U E，及相邻两点之间的电压值U AB、U BC、U CD、U DE、U EG、U GA，并对以上测量项目进行理论计算，将数据记入表1-1-1中。

表1-1-1 电压测量数据记录/V

测量项目U A U B U C U D U E U AB U BC U CD U DE U EG U GA

测量值

计算值

相对误差

（3）用直流电流表（或万用表直流电流档）分别测量图1.1.1中三支路电流I1、I2及I3，并对以上测量项目进行理论计算，将数据记入表1-1-2中。

表1-1-2 电流测量数据记录与基尔霍夫电流定律的验证/mA 测量项目I1I2I3∑I(节点C)

测量值

计算值

相对误差

实验注意事项：

①使用指针式仪表时，要特别注意指针的偏转情况，及时调换表笔的极性，防止指针打弯或损坏仪表。

②电位是相对于某参考点的电压值。测量电位时，把万用表调到相应的电压量程，用负极黑色表笔接参考电位点，正极用红色表笔接触被测点。若指针正向偏转，则表明

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该点电位为正，即高于参考点电位；若指针反向偏转，应调换万用表的表笔，此时读出的读数应加一负号，表明该点电位低于参考点电位。

③电压是任意两端之间的电位差。如测量电压U AB时，应先用黑色表笔接B点，用红色表笔接A点。若指针正向偏转，则表明该电压值为正；若指针反向偏转，应调换万用表的表笔，并表明该电压值为负值。

④直流电流的测量同样应注意标定的参考方向与及数值的正负问题。测量直流电流时，首先按标定的电流参考方向（从正极流向负极）接入直流电流表，若指针正向偏转，则表明该电流值为正，实际电流方向与参考方向相同；若指针反向偏转，应调换万用表的表笔，并表明该电压值为负值，实际电流方向与参考方向相反。

⑤所有需要测量的电压、电流值，均应以电压表、电流表测量的读数为准，不能采用电源表盘的指示值。

⑥要防止电压源两端碰线电路、电流源两端开路。注意及时更换仪表的量程。使用万用表时还要注意测量对象，特别注意不要把电流表并联在电路的两端。

2、基尔霍夫定律的验证（验证性实验）

（1）选择实验电路中的任何一个闭合回路，直接引用表1-1-1中已有的电压测量数据，填写表1-1-3，验证基尔霍夫电压定律的正确性。

（2）根据前面电流测量数据（表1-1-2），验证基尔霍夫电流定律的正确性（直接填入表1-1-2中）。

表1-1-3 基尔霍夫电压定律的验证/V

3、叠加原理的验证（综合设计性实验）

参照基尔霍夫定律的验证实验，设计验证叠加原理的实验。要求设计验证实验电路（给出电路中各元器件的具体参数），列出实验所需要的主要设备和材料，写出实验内容（实验方法与步骤），画出相应的实验数据记录表格，并进行实验验证。

五、预习要求

1、学习实验室规章制度和安全用电知识。熟悉实验室供电情况。

2、到实验室熟悉实验使用的实验工作台，了解实验器件，掌握实验方法。

3、阅读常用电工仪器仪表说明书（使用手册），了解仪器仪表的主要技术性能指标及其使用方法。熟悉电压、电流等电路基本参数的测量方法和测量误差的计算方法。

4、熟悉实验原理，了解实验内容，完成数据记录表格中有关的理论计算。

5、确定综合设计性实验（实验内容3）方案。

六、实验报告与思考题

1、按实验内容整理记录数据，分析误差并解释原因。

2、根据实验数据表格，进行分析、比较、归纳，总结实验结论。

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