《电工电子技术》(上)实训指导书.doc

电工电子技术实验（教案）电工电子技术（上）实训指导书模块1 直流电路实训1欧姆定律仿真实验1. 实验目的1) 学习使用万用表测量电阻。2) 验证欧姆定律I=U/R。2.元器件选取1)电源：Place SourcePOWER_SOURCESDC_POWER,选取直流电源,设置电源电压为12V。2)接地：Place SourcePOWER_SOURCESGROUND，选取电路中的接地。3)电阻：Place BasicRESISTOR,选取R1=10,R2=2k。4)数字万用表：从虚拟仪器工具栏调取数字万用表XMM1。5)电流表：Place IndicatorsAMMETER，选取电流表并设置为直流档。6)电压表：Place IndicatorsVOLTMETER，选取电压表并设置为直流档。3.仿真电路图1-1数字万用表测量电阻阻值的仿真实验电路及数字万用表面板 a) b)图1-2 欧姆定律仿真电路及数字万用表面板4.电路原理简述：欧姆定律I=U/R5.仿真分析(1) 测量电阻阻值的仿真分析1)搭建图1-1a所示的用数字万用表测量电阻阻值的仿真实验电路，数字万用表按图设置。2)单击仿真开关，激活电路，记录数字万用表显示的读数。3)将两次测量的读数与所选电阻的标称值进行比较，验证仿真结果。(2) 欧姆定律电路的仿真分析1)搭建图1-2a所示的欧姆定律仿真电路。2)单击仿真开关，激活电路，电压表和电流表均出现读数，记录R两端的电压值U和流过R的电流值I。3)根据电压测量值U、电流测量值I及电阻测量值R验证欧姆定律。4)改变电源V1的电压数值分别为2V、4V、6V、8V、10V、12V，读取U和I的数值，填入表1-1， 根据记录数值验证欧姆定律，画出U(I)特性曲线。表1-1记录U和I的数值V1/vU/vI1/A (R1=10)I2/mA (R2=2k)测量值计算值测量值计算值220.20.211440.40.422660.60.633880.80.84410101.01.05512121.21.2666.思考题1)当电压一定时，如果电阻阻值增加，流过电阻的电流将如何变化?2)根据所作的U(I)特性曲线，说明相应的电阻是非线性电阻还是线性电阻?实训2基尔霍夫电压定律仿真实验（电阻串联电路实验）1. 实验目的1) 验证基尔霍夫电压定律U1+U2+U3=U。2) 根据电路的电流和电压确定串联电阻电路的等效电阻。2. 元器件选取1)电源：Place SourcePOWER_SOURCESDC_POWER,选取直流电源，设置电源电压为12V。2)接地：Place SourcePOWER_SOURCESGROUND，选取电路中的接地。3)电阻：Place BasicRESISTOR,选取阻值为1k、3k和6k的电阻。4)数字万用表：从虚拟仪器工具栏调取数字万用表XMM1。5)电流表：Place IndicatorsAMMETER，选取电流表并设置为直流档。6)电压表：Place IndicatorsVOLTMETER，选取电压表并设置为直流档。3.仿真电路图1-3串联等效电阻仿真电路及数字万用表面板图1- 4基尔霍夫电压定律仿真电路4.电路原理简述（1)两个或两个以上的元件首尾依次连接在一起称为串联，串联电路中流过每个元件的电流相等。（2)基尔霍夫电压定律指出，在电路中环绕任意闭合路径一周，所有电压降的代数和必须等于所有电压升的代数和。5.仿真分析(1)电阻串联仿真电路1)搭建图1-3a所示的串联等效电阻仿真电路。2)单击仿真开关，激活电路，数字万用表会显示测量到的电阻串联的等效电阻值R，记录测量值填入表1-2中，并与计算值比较。(2)基尔霍夫电压定律仿真电路1)搭建图1- 4所示的基尔霍夫电压定律仿真电路。2)单击仿真开关，激活电路，记录电流表显示数据I12、I34、I56和电压表显示数据U23、U45、U60。填入表1-2中。3)利用测量的数据，验证基尔霍夫电压定律。表1-2项 目R1/ kR2/ kR3/ kR /kU23/vU45/vU60/vI12/mAV1/v测量值136101.23.67.21.212计算值136101.23.67.21.2126.思考题1)试将等效电阻R的计算值和测量值进行比较，情况如何？2)电源电压V1与U23+U45+U60有什么关系？哪些是电压降，哪些是电压升？实训3基尔霍夫电流定律仿真实验（电阻并联电路实验）1. 实验目的1) 测量并联电阻电路的等效电阻并比较测量值和计算值。2) 测量并联电阻支路电流，验证基尔霍夫电流定律I1+I2+I3=I。2. 元器件选取1)电源：Place SourcePOWER_SOURCESDC_POWER,选取直流电源并设置电源电压为12V。2)接地：Place SourcePOWER_SOURCESGROUND，选取电路中的接地。3)电阻：Place BasicRESISTOR,选取阻值为1k、2k和4k的电阻。4)数字万用表：从虚拟仪器工具栏调取数字万用表XMM1。5)电流表：Place IndicatorsAMMETER，选取电流表并设置为直流档。6)电压表：Place IndicatorsVOLTMETER，选取电压表并设置为直流档。3.仿真电路图1-5并联等效电阻仿真电路及数字万用表面板图1- 6所示的基尔霍夫电流定律仿真电路4.电路原理简述：（1）并联电阻电路的等效电阻：G1+G2+G3=G，R=1/G。（2）并联电阻电路的各支路电流：I1=V1/R1，I2=V1/R2，I3=V1/R3。（3）基尔霍夫电流定律I1+I2+I3=I5.仿真分析(1) 电阻并联仿真电路1)搭建图1-5a所示的并联等效电阻仿真电路。2)单击仿真开关，激活电路，用数字万用表欧姆档测量并联电路的等效电阻R并填入表1-3中。3)将测得的等效电阻值与公式计算得到的等效电阻值相比较。(2) 基尔霍夫电流定律仿真电路1)搭建图1- 6所示的基尔霍夫电流定律仿真电路。2)单击仿真开关，激活电路，记录电流表显示数据I12、I30、I40、I50。填入表1-3中。3)利用测量的数据，验证基尔霍夫电流定律I30+I40+I50=I12。表1-3项 目R1/ kR2/ kR3/ kR /I30/mAI40/mAI50/mAI12/mAV1/v测量值124571.412632112计算值124571.4126321126.思考题1)并联电阻的测量值与计算值比较情况如何?2)比较电压测量值U30、U40和U50，情况如何?由此可得到什么结论？3)电流I12与电流I30、I40、I50之和有什么关系?应用这个结果能证实基尔霍夫电流定律的正确性吗?实训4直流电路的电功率实验1. 实验目的1) 研究功率与电压电流之间的关系。2) 根据电流和电压计算灯泡的损耗功率。3)研究负载电阻的大小与获得最大输出功率的关系。2. 元器件选取1)电源：Place SourcePOWER_SOURCESDC_POWER,选取直流电源并设置电压为12V。2)接地：Place SourcePOWER_SOURCESGROUND，选取电路中的接地。3)电阻：Place BasicRESISTOR,选取阻值为1和1k的电阻。4)功率表：从虚拟仪器工具栏调取功率表XWM1和功率表XWM2。5)电流表：Place IndicatorsAMMETER，选取电流表并设置为直流档。6)电压表：Place IndicatorsVOLTMETER，选取电压表并设置为直流档。7)灯泡：Place IndicatorsLAMP，选取12V、25W的灯泡。3.仿真电路图1-7测量灯泡损耗功率的仿真电路及功率表面板图图1 - 8负载电阻获得最大传输功率仿真电路及功率表面板图4.电路原理简述5.仿真分析(1)测量灯泡的损耗功率仿真电路1)搭建图1-7a所示的测量灯泡损耗功率的仿真电路。2)单击仿真开关，激活电路，测量并记录灯泡两端的电压U和流过的电流I。3)将光标移动到功率表图标上双击鼠标左键，打开功率表面板，读取并记录功率表的读数。4)根据步骤2)测量的电压U和电流I，计算灯泡的损耗功率P0，并与步骤3)读取的功率表读数进行比较。(2)负载电阻获得最大传输功率仿真电路1)搭建图1- 8所示的负载电阻获得最大传输功率仿真电路。2)单击仿真开关，激活电路，观察记录功率表XWM1和功率表XWM2显示的读数。在表1-4中记录不同负载电阻R2对应的功率P1和P0，计算效率。表1-4不同负载实验记录R2/P1/wP0/w/ %R2/P1/wP0/w/%10015004003000800500010003)以负载电阻R2为横坐标、负载功率PO为纵坐标画出负载功率曲线图，并在曲线上标出最大功率点和相应的R2值。4)以负载电阻R2为横坐标、效率为纵坐标画出效率变化曲线图，并在曲线上标出最高效率点和相应的R2值。6.思考题1)灯泡损耗功率的计算值等于灯泡功率的额定值吗?2)当负载电阻R2增大时，负载电压U和负载电流I发生什么变化?3)为了获得从电源到负载的最大传输功率，需要多大的负载电阻R2?负载电阻R2与电源内阻R1之间有什么关系?4)需要多大的负载电阻R2才能得到最高功率传输效率?与获得最大输出功率的电阻值相同吗?实训5支路电流分析法仿真实验(基尔霍夫定律实验)1. 实验目的1) 验证基尔霍夫的2个定律2) 学会用支路电流分析法求解支路电流。3) 掌握支路电流仿真实验方法，并比较测量值与计算值。2. 元器件选取1)电源：Place SourcePOWER_SOURCESDC_POWER,选取电压源并根据电路设置电压。2)接地：Place SourcePOWER_SOURCESGROUND，选取电路中的接地。3)电阻：Place BasicRESISTOR,选取电阻并根据电路设置电阻值。4)电流表：Place IndicatorsAMMETER，选取电流表并设置为直流档。3.仿真电路图1-10 支路电流分析法仿真电路4.电路计算5.仿真分析1)搭建图1-10所示的仿真电路。2)单击仿真开关，激活电路，将电流表显示数值记录在表1-5中，并比较计算值与测量值，验证支路电流分析法。表1- 5支路电流分析法仿真数据项 目I1/mAI2/mAI3/mA测量值7.4431.1978.642计算值7.4431.1978.6426.思考题1) 比较支路电流值I1、I2和I3的测量值与计算值，情况如何?实训6叠加定理仿真实验1. 实验目的1) 学会用叠加定理求解电路中某电阻两端的电压。2) 掌握叠加定理仿真实验方法，并比较测量值与计算值。2. 元器件选取1)电源：Place SourcePOWER_SOURCESDC_POWER,选取电源并根据电路设置电压。2)接地：Place SourcePOWER_SOURCESGROUND，选取电路中的接地。3)电阻：Place BasicRESISTOR,选取电阻并根据电路设置电阻值。4)电压表：Place IndicatorsVOLTMETER，选取电压表并设置为直流档。3.仿真电路图1-11叠加定理仿真电路4. 电路计算（略）5. 仿真分析1)搭建图1-11所示的叠加定理仿真电路。2)单击仿真开关，激活电路，将电压表显示数值记录在表1-6中，并比较计算值与测量值，验证叠加定理。表1-6叠加定理仿真数据项 目V1=5V,V2=0VV1=0V,V2=10VV1=5V,V2=10VUR2/vIR2/AUR2/vIR2/AUR2/vIR2/A测量值222244计算值2222446.思考题1)比较电阻R2两端的电压降UR2计算值与仿真值，情况如何?2)说明叠加定理的应用。实训7戴维南定理仿真实验（选做）1. 实验目的1)学会用戴维南定理求解电路。2)掌握戴维南定理仿真实验方法，并比较测量值与计算值。2. 元器件选取1)电压源V1：Place SourcePOWER_SOURCESDC_POWER,选取电压源并根据电路设置电压。2)电流源I1：Place SourceSIGNAL_CURRUNTDC_CURRUN,选取电流源并根据电路设置电流值。3)接地：Place SourcePOWER_SOURCESGROUND，选取电路中的接地。4)电阻：Place BasicRESISTOR,选取电阻并根据电路设置电阻值。5)数字万用表：从虚拟仪器工具栏调取数字万用表XMM1。3. 仿真电路图1-12戴维