电工学实验讲义

电工学实验讲义

天津农学院机电工程系

测控教研室

实验一电工测量仪表的认识与使用

一、实验目的

1. 识别电工实验台上的仪表的表盘标记、型号和分档；

2．了解仪表误差和仪器的准确度等级；

3．熟悉电工台供电系统和直流稳压电源的使用。

二、实验原理

1．电工实验台上的仪表表盘上标有各种标记，以便识别仪表的用途、作用、原理和使用方法。

2．根据测量要求，选择合适的仪表准确等级，0.1级仪表准确度最高，其误差不超过±0.1%；

2.5级仪表准确度最低，其基本误差不超过±2.5%，实验室常用电工仪表准确度约在0.5-2.5

之间，本实验系统仪表准确度为1.5级。

3．电工台配有直流稳压电源，该电源为双路可调直流稳压电源。

三、实验仪器

1．交直流电压表(TX0539 18)

2．交直流电流表(TX0531 19))

3．直流稳压电源(TX0533 25)

4．实验台电源箱

四、实验内容

1．观察交、直流电压表表盘标记与型号；

2．观察交、直流电流表表盘标记与型号；

3．用直流电压表测直流稳压电源的输出电压，分别选取不同电压表的量程测量该电压；

4．电源箱功能、上电合闸的方法及急停按钮的使用；

5．用交流电压表测试电源箱上的电源电压。

五、实验注意事项

1．所有需要测量的电压值，均以电压表测量读数为准，不以电源表盘指示值为准。

2．防止电源两端碰线短路。

3．若用指针式电流表进行测量时，要识别电流插头所接电流表的“+”“—”极性。倘若不换接极性，则电表指针可能反偏（电流为负值时），此时必须调换电流表极性，重新测量，此时指针正编，但读得的电流值必须冠以负号。

六、实验报告要求

1．实验报告要整齐、全面，包含全部实验内容。

2．对实验中出现的一些问题进行讨论。

3．鼓励同学开动脑筋，自行设计合理的实验电路。

4．要求给出理论计算值，并与实测值比较，分析误差原因。

实验二验证基尔霍夫定律

一、实验目的

1．掌握正确的接线方法，了解实验设备的使用；

2．加深对基尔霍夫定律的理解，提高分析电路及解题的能力；

3．通过实验加深对电位、电压与参考点之间关系的理解；

4．通过实验加深对电路参考方向的掌握和运用能力。

二、实验原理

基尔霍夫定律

基尔霍夫电流定律和电压定律是电路的基本定律，它们分别用来描述结点电流和回路电压，即对电路中的任一结点而言，在设定电流的参考方向下，应有ΣI＝0，一般流出结点的电流取负号，流入结点的电流取正号；对任何一个闭合回路而言，在设定电压的参考方向下，绕行一周，应有ΣU＝0，一般电压方向与绕行方向一致的电压取正号，电压方向与绕行方向相反的电压取负号。

参考方向：参考方向在电路的分析中起着十分重要的作用，一般情况下，电路中电流和电压的实际方向很难判定和标注，图中所标仅为电流或电压的参考方向，把它们看作代数量，若求得的电流（或电压）为正值，则电流（或电压）的参考方向同实际方向，反之则实际方向与参考方向相反。

实验前，必须设定电路中所有电流、电压的参考方向，如下图所示。

注意：1）K1、K2、K3为按键开关的常闭触点

2）直流电流表量程选300mA

3）直流电压表量程选30V

三、实验仪器

1．直流电压表(TX0539 18)

2．直流电流表(TX0531 19)

3．电阻器 (TX0533 08)

4．可调直流稳压电源(TX0533 20)

5．按键开关(TX0533 04)

四、实验内容

按实验线路图接好线，经严格检查无误后，开始进行实验。注意：在更改线路时必须切断电源。接通电路后，分别测量各支路电流及各电阻间电压。

电流的测量方法为：将电流表导线分别接到要测量支路的按键开关常闭触点两接点上（注意电流方向）。按下按键开关，电流表即可有该支路电流示值。

电压的测量方法为：将电压表导线分别接到各电阻两端，其表的示值为该电阻两端电压（注意电压方向）。将测量结果记入表中，并计算∑I, ∑U。

五、实验注意事项

1．所有需要测量的电压值，均以电压表测量读数为准，不以电源表盘指示值为准。

2．防止电源两端碰线短路。

3．若用指针式电流表进行测量时，要识别电流插头所接电流表的“+”“—”极性。倘若不换接极性，则电表指针可能反偏（电流为负值时），此时必须调换电流表极性，重新测量，此时指针正编，但读得的电流值必须冠以负号。

六、实验报告要求

1) 实验报告要整齐、全面，包含全部实验内容。

2) 对实验中出现的一些问题进行讨论。

3) 鼓励同学开动脑筋，自行设计合理的实验电路。

4) 要求给出理论计算值，并与实测值比较，分析误差原因。

实验三 验证戴维南定理

一、实验目的

1．进一步理解戴维南定理，掌握其定理的应用 2．通过计算值与测量值的比较，验证戴维南定理 二、实验原理

1．任何一个线性含源网络，如果仅研究其中一条支路的电压和电流，则可将电路的其余部分看作是一个有源二端网络（或称为含源一端口网络）。

戴维南定理指出：任何一个线性有源网络，总可以用一个等效电压源来代替，此电压源的电动势ES 等于这个有源二端网络的开路电压U 0C ，其等效内阻R S 等于该网络中所有独立源均置零（理想电压源视为短接，理想电流源视为开路）时的等效电阻。

U 0C 和R S 称为有源二端网络的等效参数。

2．有源二端网络等效参数的测量方法

（1）开路电压、短路电流法

在有源二端网络输出端正开路时，用电压表直接测其输出端的开路电压U0C ，然后再将其输出端短路，用电流表测其短路电流I SC ，则内阻为sc

oc

I Rs υ=

。

（2）伏安法

用电压表、电流表测出有源二端网络的外特性如图3-1所示，根据外特性曲线求出斜率tg Φ，则内阻sc

oc

s tg R I =

∆I

∆=

=υυϕ。

用伏安法，主要是测量开路电压及电流为额定值I N 时的输出端电压值U N ，则内阻为N

N

oc s I R υυ-=

。

若二端网络的内阻值很低时，则不宜测其短路。

图3-1 图3-2

（3）半电压法

如图3-2所示，当负载电压为被测网络开路电压一半时，负载电阻（由电阻箱的读数确定）即为被测有源二端网络的等效内阻值。

（4）零示法

在测量具有高内阻有源二端网络的开路电压时，用电压表进行直接测量会造成较大的误差，为了消除电压表内阻的影响，往往采用零示测量法，如图3-3所示。