电路与电工技术（第三版） 实训指导书

实训指导书2026~2027年第1学期课程名称：电工技术：开课学院：智能制造学院课程代码：XXXXX：适用专业：电子信息工程课程类型：专业基础课：课程时数：XX教师姓名：XXXX：授课班级：26电子1、2、3班教务处编制二0二二年三月

目录硬件电路板布局 3硬件测试实训1-1：基尔霍夫定律的验证 4硬件测试实训1-2：电容上的电流和电压变化率成正比的验证 5硬件测试实训1-3：电压和电位的关系验证 6硬件测试实训2-1：电阻网络三角形和星型等效变换的验证 7硬件测试实训2-2：叠加定理的验证 8硬件测试实训2-3：戴维南定理的验证 9硬件测试实训2-4：最大功率传输条件测定 10硬件测试实训3-1：正弦波电压和频率的测量 11硬件测试实训3-2：RLC串联正弦交流电路测试 12硬件测试实训3-3：感性负载并联电容提高功率因数测试 13硬件测试实训3-4：RLC串联谐振电路测试 14硬件测试实训3-5：文氏正弦波振荡电路测试 15硬件测试实训4-1：电容充电暂态过程测试 17硬件测试实训4-2：电容放电暂态过程测试 18硬件测试实训5-1：交流变压器的变压比测量和同名端测定 19硬件测试实训5-2：继电器功能测试 20

硬件电路板布局电路板说明：实训板供电只需要插入手机TYPEC口的电源线，建议使用充电宝+TYPEC口。测试可以使用VC921卡片式数字万用表，具备测频率、占空比、有效值、电容等功能。

硬件测试实训1-1：基尔霍夫定律的验证一、实训目的(1)验证基尔霍夫定律。(2)进一步学习测量电流和电压的方法。二、实训原理基尔霍夫定律是电路理论中最重要的定律之一,它阐明了电路整体结构必须遵守的定律,基尔霍夫定律包括电流定律和电压定律。电压定律:在任一时刻,沿任一闭合回路的循行方向,回路中各段电压升与电压降的代数和等于零,即∑U=0。电流定律:在任一时刻,流入电路中任一结点的电流之和等于流出该结点的电流之和,换句话来说就是在任一时刻,流入电路中任一结点的电流的代数和为零,即∑I=0。三、仪器设备(1)电工技术实训板。(2)数字万用表1块。(3)USB电源。四、实训步骤按图1-66连接电路。图1-66（1）将图中开关S1断开，开关S2接+4V端子后加电，四个电阻R2~R5即围成一个回路，按照顺时针绕行方向，黑表笔在前，红表笔在后，从左上角依次测量四个电阻R2~R5的电压值(分别标记为U2~U5)，填入表格中。（2）黑表笔在右，红表笔在左，测量R1电阻的电压U1，计算I1，、I2，和I5并填入表格中。（3）例题1.3的结果的验证。将S1闭合，测量R6上的电压，计算向下的电流I（由于R6的电阻大小比回路其他电阻小太多，可以近似认为是导线），再测量R5左端的电位大小V，将I乘12/V即得到电压V换成12V后按比例得到的电流I，跟例题1.3的结果I=-0.4A应该很接近。表1-1KVL定律数据表I1I2I5∑IU2U3U4U5∑U五、实训报告(1)根据实训数据，四个电压值相加的∑U应为0，如不为0也应较为接近，验证KVL的正确性。(2)根据实训数据，三个电流值相加的∑I应为0，如不为0也应较为接近，验证KCL的正确性。(3)误差原因分析。(4)心得体会及其他。

硬件测试实训1-2：电容上的电流和电压变化率成正比的验证一、实训目的(1)验证电容的伏安特性。(2)进一步学习电容的可充电特性。二、实训原理电容电流与它两端电压的变化率成正比，即公式i=Cdudt。由于C为常数，所以当i三、仪器设备(1)电工技术实训板。(2)数字万用表1块。(3)USB电源。四、实训步骤按图1-67连接电路。图中两个三极管（作用为放大电流）电路用来形成恒流源，当S3开关接通电容C6，则会以0.1mA的恒定电流对电容进行充电。图1-67万用表监视电容电压，给电路加电。3切1开关S3切到右端导通，即将电容上端接地，给电容放电。开关S3切到上端导通，三极管恒流源电路将开始以0.1mA电流对电容进行充电，观察电容电压，应以每秒0.1V均匀上升。五、实训报告(1)根据实训现象验证电容的伏安特性公式。(2)分析为何电容电压会均匀上升。(3)如果电流增加到0.2mA,分析电压的上升趋势会如何变化。(4)心得体会及其他。

硬件测试实训1-3：电压和电位的关系验证一、实训目的(1)验证电压和电位的关系。(2)掌握测量电压和电位的方法。二、实训原理两点之间的电压等于它们的电位差，即A和C两点之间的电压UAC=VA-VC。三、仪器设备(1)电工技术实训板。(2)数字万用表1块。(3)USB电源。四、实训步骤按图1-68连接电路。图中B端悬空。图1-68电压和电位关系实训电路图(1)参考例1.12的分析方法，计算2K电阻上下两端的电压UAC，；(2)万用表测量2K电阻上下两端的电压UAC，并与计算值进行比较；(3)万用表测量2K电阻上端点的电位VA和下端点的电位VC；(4)比较UAC和（VA-VC），应比较接近。(5)万用表测量VB的值，应几乎完全相等。五、实训报告(1)根据实训数据验证两点之间的电压等于它们的电位差。(2)分析为何测量电位时一定要有一个明确的参考点。(3)如果参考点发生变化，电位和电压哪个会变化？(4)VA和VB的值为何相等？(5)心得体会及其他。硬件测试实训2-1：电阻网络三角形和星型等效变换的验证一、实训目的(1)验证三角形网络和星型网络等效变换。(2)掌握万用表测量电阻的方法二、预习要点(1)三角形网络和星型网络等效变换的公式和方法。(2)电路等效的概念。三、实训所用仪表和仪器(1)电工技术实训板。(2)数字万用表1块。(3)USB电源。四、实训步骤按图2-81连接电路。参考例2.4的分析方法，可以得到图中两个互相等效的三角形网络和星型网络；图2-81电阻等效变换实训电路图万用表测量三角形网络的三个端点的等效电阻值RCD、RDF、RFC，填入数据表。万用表测量星型网络的三个端点的等效电阻值rCD、rDF、rFC，填入数据表。判断RCD和rCD、RDF和rDF、RFC和rFC是否都大致相等。表2-1电阻测量数据表RCDRDFRFCrCDrDFrFC五、实训报告(1)根据实训数据，验证三角形电阻网络和星型网络互相等效。(2)误差原因分析。(3)心得体会及其他。

硬件测试实训2-2：叠加定理的验证一、实训目的(1)验证叠加定理。(2)掌握不起作用的电压源的处理办法二、预习要点(1)叠加定理的定义。(2)叠加定理解题的分解法步骤。三、实训所用仪表和仪器(1)电工技术实训板。(2)数字万用表1块。(3)USB电源。四、实训步骤图2-82叠加定理验证实训电路图按图2-82连接电路。切换开关（SF1接+4V，SF3接GND，）使得4V电源单独作用,测VA1，填入数据表（下同）。切换开关（SF1接GND，SF3接+3V，）使得3V电源单独作用,测VA2。切换开关（SF1接+4V，SF3接+3V，）使得两个电源同时起作用测VA。比较VA和（VA1+VA2）是否符合叠加定理。表2-2电阻测量数据表VA1VA2VAVA1+VA2五、实训报告(1)根据实训数据，验证叠加定理的正确性。(2)误差原因分析。(3)心得体会及其他。

硬件测试实训2-3：戴维南定理的验证一、实训目的(1)验证戴维南定理。(2)掌握开路电压测试，有载输出电压测试方法。二、预习要点(1)戴维南定理的定义。(2)戴维南定理解题的步骤。三、实训所用仪表和仪器(1)电工技术实训板。(2)数字万用表1块。戴维南等效电路(3)USB电源。戴维南等效电路有源二端网络四、实训步骤有源二端网络图2-83戴维南定理验证实训电路图（1）按图2-83连接电路，SF3和SF4均断开,下列各步的测量数据填入表2-3中。（2）测量有源二端网络的开路电压VO1。（3）测量戴维南等效电路的开路电压VO1。（4）将SF3闭合，SF4断开，测量有源二端网络接9kΩ电阻后的输出电压VL1。（5）将SF3断开，SF4闭合，测量戴维南等效电路接9kΩ电阻后的输出电压VL2。表2-3电阻测量数据表VO1VO2VL1VL2五、实训报告(1)根据实训数据，验证戴维南定理。(2)误差原因分析。(3)心得体会及其他。

硬件测试实训2-4：最大功率传输条件测定一、实训目的(1)验证最大功率传输定理。(2)掌握实际电压源的输出特性。二、预习要点(1)最大功率传输定理的定义。(2)最大功率传输的条件，和最大功率的计算。三、实训所用仪表和仪器(1)电工技术实训板。(2)数字万用表1块。(3)USB电源。四、实训步骤图2-84最大功率传输条件测定实训电路图（1）按图2-84连接电路。（2）使用3切1开关分别接通负载电阻RM1、RM2和RM3，测量三个电阻上电压VO1、VO2、和VO3的值，并填入表1-3中。（3）根据功率公式计算三个电阻上的功率PO1、PO2、和PO3的值，并填入表2-4中。表2-4测量数据表VO1VO2VO3PO1PO2PO3五、实训报告(1)根据实训数据，说明负载获得最大功率的条件是什么？(2)实际应用中，电源的内阻是否会随着负载而变化？(3)心得体会及其他。

硬件测试实训3-1：正弦波电压和频率的测量一、实训目的(1)掌握数字万用表测量正弦波有效值的方法。(2)掌握数字万用表测量正弦波频率的方法。二、预习要点(1)正弦波的波形及有效值和最大值的定义以及它们的关系。(2)正弦波的解析式及三要素。三、实训所用仪表和仪器(1)电工技术实训板。(2)数字万用表1块。(3)USB电源。四、实训步骤电路如图3-48所示，正弦波信号由运放文氏振荡电路产生，实际从运放LM358N的引脚1输出带直流分量的正弦波，经过CJ6电容隔离后可以在A点测到无直流分量的正弦波。图3-48正弦波电压和频率测量实训电路图（1）按图3-48搭建电路（实训板底层）并加电，下述测量均在A点位置。（2）切换SJ1和SJ2接通两个0.47uF电容，万用表测量正弦波的电压V1和频率F1，数据记入表3-1中（下同）。（3）切换SJ1和SJ2接通两个2.2uF电容，万用表测量正弦波的电压V2和频率F2。（4）分别计算前两步电路的正弦波频率的理论值并与测量值进行比较。表3-1计算理论值和测量数据表V1V2F1F2测量值计算值五、实训报告(1)结合频率大小分析实际看到的发光二极管DJ3的闪亮情况。(2)根据实训测量的频率值和理论计算的频率值进行误差分析。(3)心得体会及其他。硬件测试实训3-2：RLC串联正弦交流电路测试一、实训目的(1)掌握RLC串联正弦交流电路的特点。(2)掌握RLC串联正弦交流电路电压的测量方法。二、预习要点(1)电感和电容的复阻抗的计算公式。(2)RLC串联正弦交流电路的电流的计算方法。(2)RLC串联正弦交流电路的各元件电压的计算方法。三、实训所用仪表和仪器(1)电工技术实训板。(2)数字万用表1块。(3)USB电源。四、实训步骤电路如图3-49所示，两个文氏桥振荡电容选择0.47uF，SJ5闭合），振荡电路的正弦波输出经过集成电路LM386的放大，再通过1500uF的电容隔离后会形成一个1V330Hz左右的正弦波，加到电阻RJ12、电感L1、电容CJ9的RLC串联支路上。图3-49正弦交流电实训电路图(1)按图3-49搭建电路。(2)测量RLC串联支路正弦波的总电压U、频率F和RJ12的阻值，数据记入表3-2（下同）。(3)根据测量的频率值，计算RLC串联支路的电感的感抗XL和电容的容抗XC。(4)测量电阻电压UR、电感电压UL和电容电压UC。表3-2计算理论值和测量数据表UFRJ12XLXCURULUC测量值计算值五、实训报告(1)电阻、电感和电容的电压跟对应的电阻值、感抗、容抗值进行比较，是否成比例？(2)根据实训测量的频率值和理论计算的频率值进行误差分析。(3)计算电路的电流I，电阻电压UR、电感电压UL和电容电压UC和测量值进行比较。

硬件测试实训3-3：感性负载并联电容提高功率因数测试一、实训目的(1)掌握提高功率因数的方法。(2)掌握功率因数的计算。二、预习要点(1)功率因数的概念和几种计算公式。(2)并联电容前后的电流相量图。(2)根据相量图判断功率因数得到提高。三、实训所用仪表和仪器(1)电工技术实训板。(2)数字万用表1块。(3)USB电源。四、实训步骤电路如图3-50所示，两个文氏桥振荡电容选择0.47uF，SJ5闭合），振荡电路的正弦波输出经过集成电路LM386的放大，通过1500uF的电容隔离直流电，再通过RJ4电阻后加到电阻RJ15、电感L2的感性负载上，如开关SJ4闭合，则相当于在感性负载上并联了电容CJ10，在电容并联前后可以通过测量RJ14(1Ω电阻)上的电压得到电路的电流I。如果并联后总电流I降低，表示UI降低，但是由于感性负载两端的电压不会变化，所以有功功率UIcosθ（RJ15上的功率）不会发生变化，所以功率因数cosθ实际上就是提高了。图3-50感性负载并联电容提高功率因数电路图(1)按图3-50搭建电路。(2)SJ4断开，测量RJ14(1Ω电阻)上的电压U1，计算得到电流I1，数据记入表3-3（下同）。(3)SJ4闭合，测量RJ14(1Ω电阻)上的电压U2，计算得到电流I2。表3-3计算理论值和测量数据表U1I1U2I2测量值35.9mV28.7mV计算值35.9mA28.7mA五、实训报告(1)根据测量和计算数据，判断感性负载并联电容后总电流是增加了还是降低了？(2)如并联电容后总电流反倒降低，解释为何功率因数得到提高。

硬件测试实训3-4：RLC串联谐振电路测试一、实训目的(1)掌握RLC串联谐振的条件。(2)掌握RLC串联谐振电路的特点。(3)掌握RLC串联谐振电路各电学量的测试。二、预习要点(1)RLC串联谐振的条件。(2)RLC串联谐振电路的特点。三、实训所用仪表和仪器(1)电工技术实训板。(2)数字万用表1块。(3)3.5mm转鳄鱼夹音频线。四、实训步骤RLC串联电路如图3-50所示，在电路两端加入正弦波,计算串联谐振频率，理论值为1279HZ，计算特性阻抗，理论值为265Ω。图3-50RLC串联谐振实训电路图(1)按图3-50（1K电阻、33mH电感、0.47uF电容串联）搭建RLC串联电路。(2)利用手机信号发生器APP输出1V左右，频率可调（1279HZ±20%）正弦波信号，连接到RLC串联电路，监视L和C串联的总压ULC，调节频率直到ULC最接近0V，即到达电路的谐振点。此时的频率即为谐振频率F0，数据记入表3-4（下同）。(5)测量谐振时的，总电压U，电阻电压UR，电感电压UL，电容电压UC，L和C串联的总压ULC表3-4计算理论值和测量数据表F0ULCUURULUC测量值五、实训报告(1)根据测量和计算数据，验证谐振特性。(2)计算感抗和容抗，根据电阻值、感抗值比较电阻和电感上的电压大小。

硬件测试实训3-5：文氏正弦波振荡电路测试一、实训目的(1)掌握文氏振荡产生的条件。(2)掌握文氏振荡的输出频率的计算和测量。二、预习要点(1)文氏振荡产生的条件。(2)文氏振荡的输出频率公式。(3)文氏的电容容抗和电阻阻值的关系。三、实训所用仪表和仪器(1)电工技术实训板。(2)数字万用表1块。(3)USB电源。四、工作原理和实训步骤文氏振荡电路如图3-51所示，虚线框里为两个电阻和两个电容组成文氏桥。假设振荡输出信号频率F=1/(2ΠRC)，则容抗XC=1/（ωC）=1/（2ΠFC）=R,文氏桥上面部分为电阻R和容抗为R的电容串联，下面部分为相同元件的并联。下面计算文氏桥上下两部分电路的复阻抗Z上QUOTEZ上和Z下和Z下：

Z上=R-jZ显然，Z下=12Z上=13图3-51文氏正弦波振荡电路实训电路图(1)按图3-51搭建电路（文氏桥振荡电容0.47uF，振荡电阻为1k）。(2)按图测量四个交流电压有效值V1、V2、V3、V4、V5，数据记入表3-5。表3-5测量数据表V1V2V3V4V5测量值五、实训报告根据测量数据判断下列等式是否近似成立，并分别解释为什么？(1)V2=V3(2)V5=2V4(3)V5=V1（2/3）(4)V4=V1（1/3）

硬件测试实训4-1：电容充电暂态过程测试一、实训目的(1)掌握电容通过电阻被充电的暂态过程的电压变化特点。(2)掌握电容的特性。二、预习要点(1)稳态和暂态的定义。(2)换路定理。(3)暂态分析的三要素法。三、实训所用仪表和仪器(1)电工技术实训板。(2)数字万用表1块。(3)USB电源。四、工作原理和实训步骤电路如图4-30所示。根据三要素法，得到电容电压解析式。由于是充电过程，所以稳态值U(∞)=4V,初始值U(0+)=0V,时间常数:τ=RC=100K*100u=10s，带入三要素法公式U(t)=U(∞)Uc(t)=4-4e-t根据上述公式，从第1秒到第30秒电容电压值表4-2所示：表4-2时间123456789101112131415Uc0.380.731.041.321.571.802.012.202.372.532.672.802.913.013.11时间161718192021222324252627282930Uc3.193.273.343.403.463.513.563.603.643.673.703.733.763.783.80图4-30电容充放电实训电路图(1)按图4-30搭建电路，开关SC1和SC2各端点均断开，万用表监视电容电压后加电。(2)开关SC2接地，电容被放电，电压为0V,再将SC2各端点断开。(3)开关SC1接通+4V电源，观察电容电压上升趋势，是否先快后慢，是一种什么趋势？(4)重新第(2)步和第(3)步，实测电压和表2-8进行对比。五、实训报告(1)验证所测数据是否和三要素法得到的公式一致。(2)描述固定电压通过电阻对电容充电的电压上升趋势。硬件测试实训4-2：电容放电暂态过程测试一、实训目的(1)掌握电容通过电阻被放电的暂态过程的电压变化特点。(2)掌握电容的特性。二、预习要点(1)稳态和暂态的定义。(2)换路定理。(3)暂态分析的三要素法。三、实训所用仪表和仪器(1)电工技术实训板。(2)数字万用表1块。(3)USB电源。四、工作原理和实训步骤电路如图4-30所示。根据三要素法，得到电容电压解析式。由于是放电过程，所以稳态值U(∞)=0V,初始值U(0+)=4V,时间常数:τ=RC=100K*100u=10s，带入三要素法公式U(t)=U(∞)Uc(t)=4e-t根据上述公式，从第1秒到第30秒电容电压值如表4-3所示：表4-3时间123456789101112131415Uc3.623.272.962.682.432.201.991.801.631.471.331.201.090.990.89时间161718192021222324252627282930Uc0.810.730.660.600.540.490.440.400.360.330.300.270.240.220.20(1)按图4-30搭建电路，开关SC1和SC2各端点均断开，万用表监视电容电压后加电。(2)开关SC2接+4V电源，电容被充电，电压为+4V,再将SC2各端点断开。(3)开关SC1接通GND，观察电容电压下降趋势，是否先快后慢，是一种什么趋势？(4)重新第(2)步和第(3)步，实测电压和上表进行对比。五、实训报告(1)验证所测数据是否和三要素法得到的公式一致。(2)描述充满电的电容通过电阻对放电的电压下降趋势。

硬件测试实训5-1：交流变压器的变压比测量和同名端测定一、实训目的(1)掌握变压器的工作原理。(2)掌握变压器的变压比、变流比和变阻比与匝数比的关系。二、预习要点(1)变压器的结构。(2)变压器的变压比和匝数比的关系。(3)变压器同名端的定义。三、实训所用仪表和仪器(1)电工技术实训板。(2)数字万用表1块。(3)USB电源。四、工作原理和实训步骤电路如图5-39所示。1端和2端为变