《电工学》实验指导书要点

1、电工学实验指导书实验一戴维宁定理、实验目的1 .加深对戴维宁定理的理解；2 .学习有源二端网络等效电动势和等效内阻的测量方法;3 .熟悉稳压电源、数字万用表的使用；一块两台 若干只 若干根两块、实验器材1 .数字万用表2 .直流稳压电源3 .电阻4 .导线5 .面包板、实验原理简述E、内阻为R0的等效电压源代替。 如任何一个线性有源二端网络都可以用一个电动势为图1-1所示。等效电压源的电动势 E就是有源二端网络的开路电压Uoc,如图1-2 (a)所示。等效电压源的内阻Ro就是有源二端网络除源后(有源二端网络变为无源二端网络)两端之 间的等效电阻，如图1-2 (b)所示。除源是指将原有源二端网络

2、内所有电源的作用视为零， 即将理想电压源视为短路、理想电流源视为开路。22行源-h.Uj-|hj网络P(a)原电路图1-1(b)戴维宁等效电路 戴维宁等效电路(a)开路电压图1-2(b)等效电阻 等效量的求解在电路分析中，若只需计算某一支路的电流和电压, 将该待求支路划出， 其余电路变为一个有源二端网络， 源，如图1-1 (b)所示。只要求出等效电压源的电动势应用戴维宁定理就十分方便。只要根据戴维宁定理将其等效为一个电压E和内阻Ro,则待求支路电流即为四、实验内容和步骤1.实验电路连接及参数选择实验电路如图1-3所示。由Ri、R2和R3组成的T型网络及直流电源Us构成线性有源二 端网络。可调电

3、阻箱作为负载电阻 Rl。Prr源二端网络图1-3验证电路在实验台上按图1-3所示电路选择电路各参数并连接电路。参数数值及单位填入表1-1路电流Isc及等效电阻Ro并记入表1-2中。仃源一端网络N有源二端网络表1-1实验线路元件参数R1R2R3UsRl2.戴维宁等效电路参数理论值的计算根据图1-3给出的电路及实验步骤1所选择参数计算有源二端网络的开路电压Uoc、短图1-4测开路电压Uoc图1-5测短路电流Isc(1)开路电压Uoc可以采用电压表直接测量，如图 1-4所示。直接用万用表的电压档测量电路中有源二端网络端口(N-P)的开路电压Uoc,见图1-4 ,结果记入表1-2中。(2)等效内阻Ro

4、的测量可以采用开路电压、短路电流法。当二端网络内部有源时，测量二端网络的短路电流Isc,电路连接如图1-5所示，计算等效电阻Ro= Uoc/ Isc,结果记入表1-2中。表1-2开路电压、短路电流及等效电阻Ro实验记录被测量理论计算值实验测量值开路电压Uoc (V)短路电流Isc (A)等效电阻 Ro= Uoc/ Isc ( )4.验证戴维宁定理、理解等效的概念(1)测量原有源二端网络外接负载时的电流、电压将图1-3的原有源二端网络外接负载 Rl,测量Rl上的电流Il及端电压Ul,结果记入表 1-3中，并与前一步实验结果进行比较，验证戴维宁定理。(2)测量戴维宁等效电路外接同样负载时的电流、电

5、压组成戴维宁等效电路根据表1-3的实验数据，调节稳压电源输出电压值巳 使E=Uoc,调节一个可调电阻箱，使其阻值为Ro,查I阅表1-1中作为负载Rl的阻值，用另一个可调电阻箱作为负载Rl,组成如图3-1 (b)所示戴维宁等效电路。 测量戴维宁等效电路负载电阻 Rl上的电流Il及端电压Ul,结果记入表1-3中。表1-3验证戴维宁定理被测量Ul (V)Il (mA)戴维宁等效电路原有源二端网络五、预习与思考1 .根据图1-3所示电路及参数，计算 Uoc、Isc、Ro,填入表3-2中。2 .用开路电压、短路电流法测量等效电阻时，能否同时进行开路电压和短路电流的测 量？为什么？六、注意事项1 .测量电

6、流、电压时都要注意各表的极性、方向和量程。测量时与各电量的理论计算值 进行比较，以保证测量结果的准确。2 .做实验前注意观察实验台面板图，记录有关电源、电阻的参数，并画出本实验所需电路的接线图。七、实验报告要求1 .根据实验数据，验证戴维宁定理。2 .分析产生误差的原因角频率 01.LC谐振频率f012 二 LCR、L、C串联电路中，电路复阻抗U与I同相，电路发生串联谐振，谐振实验二串联谐振电路实验一.实验目的1 .加深理解电路发生谐振的条件、特点，掌握电路品质因数（电路 Q值）、通频带的 物理意义及其测定方法。2 .学习用实验方法绘制 R、L、C串联电路不同 Q值下的幅频特性曲线。3 .熟练

7、使用信号源、频率计和交流毫伏表。4在图16 1所示的1Z =R+j（0L -）, C当coL =工时，Z=R ,C在图2 1电路中，若U为激励信号，UR为响应信号，其幅频特性曲线如图2 2所示，在图2-2图2-3A=1 , Ur=U , f wf。时，Ur<U ,呈带通特性。A=0. 707 ,即 Ur = 0. 707U 所对应的两个频率 f L和f h为下限频率和上限频率，f h f l为通频带。通频带的宽窄与电阻R有关，不同电阻值的幅频特性曲线如图2 3所示。电路发生串联谐振时，Ur=U , Ul=Uc = QU , Q称为品质因数，与电路的参数 R、L、C有关。Q值越大，幅频特性

8、曲线越尖锐，通频带越窄，电路的选择性越好，在恒压 源供电时，电路的品质因数、 选择性与通频带只决定于电路本身的参数，而与信号源无关。在本实验中，用交流毫伏表测量不同频率下的电压U、Ur、Ul、Uc,绘制R、L、C串U L Uc联电路的幅频特性曲线，并根据 f = fh - fL计算出通频带，根据 Q =1丁 = （-或f0fh -fL计算出品质因数，1 .信号源（含频率计）2 .交流毫伏表；茸3 . MEEL 05 组件。四.实验内容1 .按图2-4组成监视、测量电路。用交流毫伏表测电压， 令其输出有效值为1V,并保持不变。图中 L=9mH, R =51 Q, C= 0.033uF 。2 .测

9、量R、L、C串联电路谐振频率选取，调节信号图2-4源正弦波输出电压频率，由小逐渐变大，并用交流毫伏表测量电阻R两端电压Ur,当Ur的读数为最大时，读得频率计上的频率值即为电路的谐振频率f°,并测量此时的Uc与Ul值（注意及时更换毫伏表的量限），将测量数据记入自拟的数据 表格中。3 .测量R、L、C串联电路的幅频特性在上述实验电路的谐振点两侧，调节信号源正弦波输出频率，按频率递增或递减500Hz或1 KHz,依次各取7个测量点，逐点测出 Ur、Ul和Uc值，记入表21中。表2 - 1幅频特性实验数据f( k Hz)Ur(V)Ul(V)Uc(V)4.在上述实验电路中，改变电阻值，使 R=

10、100C,重复步骤1、2的测量过程，将幅频特性数据记入表 22中。表2 2幅频特性实验数据二f( k Hz)Ur(V)Ul(V)Uc(V)五.实验注意事项常1 .测试频率点的选择应在靠近谐振频率附近多取几点，在改变频率时，应调整信号 输出电压，使其维持在IV不变。2 .在测量Ul和Uc数值前，应将毫伏表的量限改大约十倍，而且在测量Ul与Uc时毫伏表的 牛”端接电感与电容的公共点。六.预习与思考题1 .根据实验1、3的元件参数值，估算电路的谐振频率，自拟测量谐振频率的数据表 格。R的数值是否影响谐振频率?2 .改变电路的哪些参数可以使电路发生谐振，电路中3 .如何判别电路是否发生谐振？测试谐振点

11、的方案有哪些？蔓4 .电路发生串联谐振时，为什么输入电压u不能太大，如果信号源给出1 V的电压，电路谐振时，用交流毫伏表测 Ul和Uc,应该选择用多大的量限？为什么？5 .要提高R、L、C串联电路的品质因数，电路参数应如何改变？七.实验报告要求慕1 .电路谐振时，比较输出电压 Ur与输入电压 U是否相等？ Ul和Uc是否相等？试分 析原因。2 .根据测量数据，绘出不同Q值的三条幅频特性曲线：节UR = f(f), UL = f(f), Uc=f(f)；g3 .计算出通频带与 Q值，说明不同R值时对电路通频带与品质因素的影响。4 .对两种不同的测 Q值的方法进行比较，分析误差原因。5 .回答思考

12、题1、2、5。6 .试总结串联谐振的特点。实验三功率因数提高一、实验目的：1 .研究感性负载并联电容提高功率因数的方法，进一步领会提高功率因数的实际意义；2 .学会联接日光灯电路，并了解日光灯电路各部件的作用；3 .学会使用功率表。二、仪器与设备：1. 电源控制屏GDS-012. GDS-093. GDS-114. GDS-125. 功率因数表三、实验步骤：1 .按图3 1接好线路，K1、K2、K3先断开；2 .经检查无误后，送电待日光灯启动完毕，正常运行后读取功率 P和支路电流I,记表3T；3 .合上K1 ,重复2,合上K2重复2,合上 K3重复2。0220V图3 1表3-1补偿电容PIIc

13、Ilcos *=P/UI未笄电容1科f2科f4科f6科f四、分析与讨论：1,从表3-1中的数据中，你发现 P、I、Ic、Il中那些是电容量的变量，那些是常量?4 .并联电容器后，功率因数是否提高？是否并入电容越大越好？5 .串联电容也能使功率因数提高，但为什么不采用此法？附注：日光灯和它的工作工作原理日光灯由灯管、镇流器和起辉器三部分组成。灯管：是一根玻璃管，内壁均匀涂有薄薄一层萤光物质，管的两端是灯丝，管内抽成 真空有水银蒸气和僦气，接上电源后，灯丝通过起辉器和镇流器构成闭合电路，这时电流 使灯丝预热。当起辉器跳开，通过镇流器的电流突然中断，于是它产生一个很高的感应电 压（500伏左右，甚至

14、更高），加在管子两端，使管子产生辉光发电，激出萤光。起辉后， 管子两端的电压只有 80左右，其余电压降在镇流器上，因此，日光灯管不能直接接在220伏电源上，必须与相应的镇流器配套使用。起辉器：是一个自动开关它有两个电极一个是固定片，另一个是用双金属片做成 的动片，一起封装在一个玻璃泡内，并充以惰气。玻璃泡外面还有一个小电容器，和泡内 两电极并联着，为的是防止电极由通到断开时产生的电火花烧坏电极和对无线电设备的干 扰。两电极间未加电压时是断开的，当电源电压加上后，产生辉光放电，双金属片受热膨 胀两极接通起到预热灯丝的作用。电极接通后，辉光消失，双金属片冷却，恢复原状，电 极断开，使镇流器产生脉冲

15、高压，使日光灯管产生辉光放电而发光。镇流器：是一个带铁芯的电感线圈，在起辉器触头断开时，通过它的电流突然变化到由电磁感应定律e L = -Ld 可知，将产生一个高电压加在灯管两端，使灯管起辉。这时电流通过灯管内部和镇流器联成通路，电路进入稳定工作状态后，镇流器起降压和限流的作用。由于镇流器是一个大电感负载，因而日光灯电路的功率因数很低，只有0.5左右。实验四三相电路一、实验目的：1. 了解三相平衡负载作星形联接时线电压和相电压的数量关系；2. 了解三相不平衡负载作星形联接时中线的作用；3. . 了解三相平衡与不平衡负载作三角形联接时，线电流与相电流的关系。二、实验原理说明：将三相对称灯泡负载(

16、每相三个灯泡)各相的一端U2、V2、W2联结在一起，形成中点。各相的另一端(U1、VI、W1)则分别接至三相电源即为星形联结，这时相电流等于线电流，线电压是相电压的J3倍。由于三相电源电压对称，因此三相电流也对称，电源中点与负载中点之间的电压为零。如用中线将两中点联结起来，中线电流也等于零。当 负载不对称时，则中线就有电流流过，这时如将中线断开，三相负载的各相电压的大小不 相等，此状况应避免出现。三、仪器与设备：1 .电流控制屏GDS-011块2 .三相负载GDS-081块3 .交流电压表1个4 .交流电流表1个四、实验步骤：先将GDS01上的单调、联调开关置于三相联调状态，调节三相电压为12

17、0V;1 .星形联接(1)将GDS 08实验箱上的三相负载按星形接法联接，并接至GDS01上三相电压输出端子U、V、W、N;(2)测三相负载对称时，有中线情况下各线电压，Uab、Ubc、Uca相电压Ua、Ub、Uc各线电流 Ia、Ib、Ic、In ；(3)三相负载对称，将中线拆除，测各线电压，相电压，线电流，相电流及负载中点 与电源中点之间的电压；(4)测量有中线时，三相负载不对称(如A相一盏灯，B相两盏灯，C相三盏灯)的情况下，各线电压，相电压，相电流及中线电流；(5)测量中线拆除时，三相不对称情况下各线电压，相电压，相电流，负载中点与电源中点之间电压。将以上各次测量的结果分别记入表4-1中

18、。图4-1表4-1 测量值姨状小线电压（V）相电压（V）相、线电流（A）中 线 电 流中 线 电 压UABUBCUCAUaUbU cI AI BIC负 载 对 称有中线无中线负 载 不 对 称有中线无中线2.三角形连接（1）将三相负载接成三角形，测量三相负载对称时，各线电压，线电流;（2）当三相负载不对称时，测各线电压，线电流，相电流。将以上各次测量的结果分别记入表4- 2中。表42测量值负载状态线电压（V相电流（A线电流（AUABUBC BCUCAI AI BICI ABIBCI CA负载对称负载不对称五、分析与讨论：1 .作相量图说明三相平衡负载作星形连接时线电压和相电压的关系。2 .作相

19、量图说明三相平衡负载作三角形连接时线电流和相电流的关系。实验五单管放大电路、实验目的：1 .学习共射极放大电路静态工作点的调整方法；2 .测量共射极放大电路的电压放大倍数；3 .观察静态工作点对电压放大倍数及非线性失真的影响。二、仪器及设备：1 .单管交流放大电路板1块2 .直流稳压电源1台3 .示波器1台4 .低频信号发生器1台5 .晶体管毫伏表1块6 .万用表1块三、实验步骤：1 .检查单管交流放大电路板的线路和元件。对照单管交流放大电路原理图5- 1 ,找出各元件在实验板上的位置，校对各元件的参数是否与图中标明的一致，检查线路的连接是否正确，经教师检查后，即可进行第二步。2 .接上直流电

20、源。将静态工作点调到合适的值。(1) .将直流稳压电源的输出电压调到12V,接至单管放大电路的+E和地端。(2) . 调节电使山=56V (用万用表测量)，并测此时的 门和1品记录于下：Uce=V ; I c= mA ; I b=y A3 .输入交流信号，测试空载和负载时的电压放大倍数。(1) .将低频信号发生器的输出端，接到单管交流放大电路的输入端，调节信号频率为1000H乙用晶体管毫伏表测电压 U=10mM(2) .用晶体管毫伏表测放大器的输出电压和输入电压(交流值) 。记下负载电阻R接通前后的数据，填入表 5-1。图5-1单管交流放大电路原理图表5-1负载情况输入电压U(mV)输出电压U

21、0(mV)电压放倍数空载R=2.74 .观察电压放大倍数随静态工作点的改变而改变的情况。继续保持U = 10mV负载电阻Rl断开，调节 R,改变静态工作点，用示波器观察 以的变化情况，可以看到，随着静态工作点的改变，U0也随之改变也就是电压放大倍数随静 态工作点的改 变而改变。5 .用示波器观察静态工作点对输出电压波形的影响。继续保持U = 10mV调节RB,使Ib逐渐增大，一直到从示波器中看到输出电压出 现饱和失真。调节 RB,使Ib逐渐减小，一直到从示波器中看到电压波形出现截止失真。 四、分析与讨论1 .解释负载电阻 R接通前后电压放大倍数不同的原因。2 .解释电压放大倍数随静态工作点的改

22、变而改变的原因。3 .将实验得到的电压放大倍数和按公式计算的结果比较。实验六负反馈放大电路一、实验目的加深理解负反馈放大电路的工作原理及负反馈对放大电路性能的影响掌握负反馈放大电路性能的测量与调试方法进一步掌握多级放大电路静态工作点的调试方法二、实验原理负反馈在电子电路中有着广泛的应用。虽然它使放大器的放大倍数降低，但能在多方面改善放大器的动态参数，如稳定放大倍数，改变输入、输出电阻，减小非线性失真和展宽通 频带等。因此，几乎所有的实用放大器都带有负反馈。负反馈放大器有四种组态，即电压串联，电压并联，电流串联，电流并联。本实验以电 压串联负反馈为例，分析负反馈对放大器各项性能指标的影响。三、实

23、验步骤在放大器的输入端加入f=1000Hz, Ui=3mV的正弦电压信号。用示波器观察输出波形, 适当调节Rp,使第一级，第二级输出波形幅值最大且不失真。1.测量放大器的电压放大倍数保持输入信号不变，工作点不变的情况下，分别测量放大器的第一级和第二级的输出电 压U01和U02,然后把数据记入下表。测试条件U01Uo2Au1A u2A uUi=3mV无反馈有反馈2.测量负反馈对放大倍数稳定性影响保持上述输入信号不变的情况下，将电源电压从12V降低到10V,分别测出无反馈与有反馈情况下的输出电压 Uo,并与两次得到的结果比较，将结果记入下表。Vcc=12VVcc=10V无反馈Uo=Au=Uo=Au

24、=有反馈Uo=Au=Uo=Au=3.观察负反馈对非线性失真的影响不带负反馈 逐渐增大输入信号幅度，记下放大器未出现明显失真时的 加Ui直至有明显失真为止。Ui,然后继续增Ui幅度，记下波形尚引入反反馈观察在上术输入幅度下失真波形是否改善。继续增加 未出现明显失真时的输入电压值，并与不带负反馈时作比较。无反馈Ui =有反馈Ui =四实验仪器和仪表虚拟实验仪器及器材双踪示波器信号发生器交流毫伏表数字万用表五实验报告要求根据数据分析有、无负反馈两种情况下，负载对放大倍数的影响。结合实验总结说明电压负反馈，对电压放大倍数、电压放大倍数稳定性及改善非线性失真 的影响。U按地，电源电压为土 12V,用放大

25、 Rf 100K图7-1Uo实验七集成运算放大器、实验目的:掌握运算放大器的使用方法。学习运算放大器作为比例放大器和电压比较器的应用。二、仪器及设备:低频信号发生器1台示波器1台万用表1块稳压电源1台运算放大器实验板1块晶体管毫伏表1块三、实验步骤：1 .运算放大器的零点校正按图1 1-1将运放接成反相比例放大器，输入端万用表直流电压档监测输出电压U0然后调整RP1使U0=0则运算放大器的零点调好。2 .反相比例放大按图71接线，将图中U与地断开（不得调动 心），接入1KHZ 10毫伏的信号， 用晶体管毫伏表测量 UO,并计算放大倍数。3 .电压比较器保留步骤2的接线，将运放接成过零电压比较器

26、。U为1KHN 10mv的正弦电压，用示波器观测输出端 Ub的波形并记录。四、分析与讨论：1 .计算比例运算时的放大倍数，并与实验结果比较，说明原因；2 .过零电压比较器观测到的方波信号与理论分析应得到的方波信号有什么不同？为 什么？3 .在过零电压比较器实验过程中，是否顺利观测到方波信号？如不顺利， 采用了哪些方法？4 .如果希望方波信号电压为土 5V,对图7 1电路应如何改进？实验八 整流、滤波及串联型稳压电源一、实验目的（一）熟悉直流稳压电源的电路组成及各部分电路的作用。（二）进一步理解直流稳压电源的性能。（三）学会使用三端集成稳压器。二、实验仪器、设备1稳压源与RC电路板2示波器3单相

27、调压器4数字万用表5直流电流表 三、实验内容（一）测量单相桥式整流电路的Ui和U。的值，观察U。的波形并纪录。（二）测量单相桥式整流电容滤波电路当电容Ci=1000科F和Ci=100科F时（此时负载电阻Rl=56Q）的Uci和U。的值，观察U。的波形并纪录。（三）串联反馈式稳压电路1 .调节电位器Ro,测量输出电压调节范围。2 .稳压性能测试保持U=220V,改变Rl,使负载电流Il在。50mA变化，测量Uc、Uce1、U。的值。在保持lL=50mA不变时，改变 U1,使其在220V ±10%间变化，测量 Uc、UceU。 I（四）学习使用三端集成稳压器cW7812,并在U1=220

28、V时作稳压性能测试。四、预习要求（一）复习单相桥式整流电容滤波电路的工作情况和串联型稳压电源的基本原理，以 及三端集成稳压器的应用。（二）画出单相桥式整流电路图。 给定电源变压器额定电压 220V/12V ,计算负载电压 的平均值U。（三）画出单相桥式整流电容滤波电路图，自拟测试表格。（四）根据电路所给参数，估算串联反馈式稳压电路的输出电压调节范围。（五）自拟串联反馈式稳压电路的稳压性能测试表格。（六）画cW7812的应用电路，输出固定正电压，并自拟稳压性能测试表格。五、实验报告（一）将预习要求的计算值与实验结果比较。（二）用实验数据和波形说明负载电压U。的纹波和平均值主要取决于什么参数。（三

29、）整理实验数据，总结串联型稳压电路和使用cW7812的稳压电路的稳压性能。实验九门电路一、实验目的：1 .熟悉TTL与非门外形和引脚引线排列。2 . 了解TTL与非门电路的性能及使用方法。二、实验原理：1、基本门电路有与门、或门和非门。常见的与门有：74LS08（四2输入与门）、74LS09（四2输入与门一一OC门）、74LS11 （三3输入与门）、74LS15（三3输入与门一一 OC门）、 74LS21 （双4输入与门）。常见的或门有：74LS32（四2输入或门）。常见的非门有：74LS04 （六反相器）、74LS05 （六反相器OC门）。2、常见的复合逻辑门常见的与非门有：74LS00 （

30、四2输入与非门）、74LS03 （四2输入与非门一一 OC门）、74LS10（三3输入与非门）、74LS12（三3输入与非门一一 OC门）、 74LS20双4输入与非门）、74LS22（双4输入与非门一一 OC门）、74LS30（8输入与非门）。常 见的或非门有：74LS02 （四2输入或非门）、74LS27 （三3输入或非门）。 常见的异或门 有：74LS86 （四2输入异或门）。3、可以用一种逻辑门构成另一种逻辑门，例如用与非门构成与门、或门等。用小规模集成电路设计组合逻辑电路。其步骤是：台块块若吓Vcc4A1A 1B 1Y 2A 2B 2Y GND4B 4Y 3A 3B 3Y根据设计任务

31、的要求建立输入、输出变量，并列出真值表。然后写逻辑函数表达式并 用逻辑代数化简，选用逻辑门实现逻辑电路。三、实验设备：数字逻辑实验仪74LSOO与非门74LS10与非门其它门电路图91 74LSOO与非门引脚引线排列图四、实验内容：1 .根据与非门的逻辑功能检查与非门是否良好。（与非门的输入端接电平开关，输出端接发光二极管）2、设计一个半加器，用与非门实现或用其他门电路实现。将设计电路画出，并按电路接线。在输入端输入数据，在输出端读取数据，填表9- 1。表9- 1被加数加数进位数半加和数ABCS五、分析与讨论：写出设计组合逻辑电路的步骤。六、实验报告：1、列写实验任务的设计过程，画出设计的电路

32、图。2、对所设计的实验电路进行实验测试，记录测试结果。3、组合逻辑电路设计体会。实验十 触发器一、实验目的1熟悉“与非”门的逻辑功能。2学习用“与非”门组成其他门电路，并熟悉后者的逻辑功能。3了解D 触发器和 J K 触发器的逻辑功能。二、仪器设备1数字电路实验箱1 台2 MF10 型万用表或数字万用表1 台3 KENWOOD CS-4125A 20MHz 2通道示波器1 台三、实验原理简述1 本实验所设计的逻辑电路全部用TTL “与非”门集成电路逻辑器件来实现。 TTL “与非”门的工作电压为直流电压+5V ，先将实验电路接好，接通直流电压 +5V 并接好集成电路的地线后，TTL “与非”门集成电路逻辑器件中的所有门电路都获得所需+ 5V 直流电压，进入工作状态。注意直流电压不能超过+5V。本次实验所需的 TTL “与非”门集成电路逻辑器件主要有两种：1）