电工电子实验指导书讲解.doc

电工部分电工部分 实验一实验一 电位、电压的测定及电路电位图的绘制电位、电压的测定及电路电位图的绘制 一、实验目的一、实验目的 1.明确电位和电压的概念，验证电路中电位的相对性和电压的绝对性 2.掌握电路电位图的绘制方法 二、原理说明二、原理说明 1.电位与电压的测量 在一个确定的闭合电路中，各点电位的高低视所选的电位参考点的不同而变，但任意两点间的电 位差（即电压）则是绝对的，它不因参考点电位的变动而改变据此性质，我们可用一只电压表来测 量出电路中各点的电位及任意两点间的电压 2.电路电位图的绘制 在直角平面坐标系中，以电路中的电位值作纵坐标，电路中各点位置（电阻）作横坐标，将测量 到的各点电位在该坐标平面中标出，并把标出点按顺序用直线相连接，就可得到电路的电位变化图 每一段直线段即表示该两点间电位的变化情况，直线的斜率表示电流的大小对于一个闭合回路，其 电位变化图形是封闭的折线 以图 4-1（a）所示电路为例，若电位参考点选为 a 点，选回路电流Ｉ的方向为顺时针（或逆时针） 方向，则电位图的绘制应从ａ点出发，沿顺时针方向绕行作出的电位图如图 4-1（b）所示 ⑴将 a 点置坐标原点，其电位为 0； ⑵自 a 至 b 的电阻为 R3，在横坐标上按比例取线段 R3，得 b 点，根据电流绕行方向可知 b 点电位 应为负值，Φb＝-IR3，即 b 点电位比 a 点低,故从 b 点沿纵坐标负方向取线段 IR3,得 b′点； ⑶由 b 到 c 为电压源 E1，其内阻可忽略不计，则在横坐标上 c、b 两点重合，由 b 到 c 电位升高值 为 E1，即 ΦC-Φb＝E1，则从 b’点沿纵坐标正方向按比例取线段 E1，得点 c’，即线段 b’c’＝E1。

依此类推，可作出完整的电位变化图 图 4-1 电路电位图的绘制 由于电路中电位参考点可任意选定，对于不同的参考点，所绘出的电位图形是不同的，但其各点 电位变化的规律却是一样的在作电位图或实验测量时必须正确区分电位和电压的高低，按照惯例， 应先选取回路电流的方向，以该方向上的电压降为正所以，在用电压表测量时，若仪表指针正向偏 转，则说明电表正极的电位高于负极的电位 三、实验设备三、实验设备 序号名称型号与规格数量备注 1直流稳压电源0～30V1 台RTDG-1 2直流数字电压表1 块RTT01 3直流数字毫安表1 块RTT01 4实验电路板挂箱1 个RTDG02 四、实验内容四、实验内容 实验线路如图 4-2 和图 4-3 所示，用户可根据自己使用的实验挂箱选用其中之一   图 4-2 图 4-3 1.以图 4-2 中的 A 点作为电位参考点，分别测量 B、C、D、E、F 各点的电位值 φ 及相邻两点之 间的电压值 UAB、UBC、UCD、UDE、UEF及 UFA，数据列于表 4-1 中 2.以 D 点作为参考点，重复实验内容 1 的步骤，测得数据记入表中。

表 4-1 电位与电压的测量 电位 参考点 Φ 与 U (V) ΦAΦBΦCΦDΦEΦF UABUBCUCDUDEUEF UF A 计算值 测量值A 相对误差 计算值 测量值D 相对误差 五、实验注意事项五、实验注意事项 1.实验线路板系多个实验通用，本次实验中不使用电流插头和插座 2.测量电位时，用指针式电压表或用数字直流电压表测量时，用黑色负表笔接电位参考点，用红 色正表笔接被测各点，若指针正向偏转或显示正值，则表明该点电位为正（即高于参考点电位） ；若指 针反向偏转或显示负值，此时应调换万用表的表笔，然后读出数值，此时在电位值之前应加一负号 （表明该点电位低于参考点电位） 3.恒压源读数以接负载后为准 六、思考题六、思考题 实验电路中若以 F 点为电位参考点，各点的电位值将如何变化？现令 E 点作为电位参考点，试问 此时各点的电位值应有何变化？ 七、实验报告七、实验报告 1.根据实验数据，在坐标纸上绘制两个电位参考点的电位图形 2.完成数据表格中的计算，对误差作必要的分析 3.总结电位相对性和电压绝对性的原理 4.心得体会及其他 实验二实验二 基尔霍夫定律基尔霍夫定律 一、实验目的一、实验目的 1.对基尔霍夫电压定律和电流定律进行验证，加深对两个定律的理解。

2.学会用电流插头、插座测量各支路电流的方法 二、原理说明二、原理说明 KCL 和 KVL 是电路分析理论中最重要的的基本定律，适用于线性或非线性电路、时变或非变电路 的分析计算KCL 和 KVL 是对于电路中各支路的电流或电压的一种约束关系，是一种“电路结构”或 “拓扑”的约束，与具体元件无关而元件的伏安约束关系描述的是元件的具体特性，与电路的结构 （即电路的接点、回路数目及连接方式）无关正是由于二者的结合，才能衍生出多种多样的电路分 析方法（如节点法和网孔法） KCL 指出：任何时刻流进和流出任一个节点的电流的代数和为零，即 Σi(t)＝０或 ΣI＝0 KVL 指出：任何时刻任何一个回路或网孔的电压降的代数和为零，即 Σu(t)＝０或 ΣU＝0 运用上述定律时必须注意电流的正方向，此方向可预先任意设定 三、实验设备三、实验设备 同实验四 四、实验内容四、实验内容 实验线路如图 5-1 和图 5-2 所示，用户可根据自己使用的实验挂箱选择其中之一  图 5-1 图 5-2 1.实验前先任意设定三条支路的电流参考方向，如图中的 I1、I2、I3所示，并熟悉线路结构，掌 握各开关的操作使用方法。

2.分别将两路直流稳压源接入电路，令 E1＝6V，E2＝12V，其数值要用电压表监测 3.熟悉电流插头和插孔的结构，先将电流插头的红黑两接线端接至数字毫安表的“＋、－”极； 再将电流插头分别插入三条支路的三个电流插孔中，读出相应的电流值，记入表 5-1 中 4.用直流数字电压表分别测量两路电源及电阻元件上的电压值，数据记入表 5-1 中 表 5-1 基尔霍夫定律的验证 电源电压(V)支路电流(mA)回路电压(V) 内容 E1E2I1I2I3ΣIUFAUABUCDUDEΣU 计算值 测量值 相对误差 五、实验注意事项五、实验注意事项 1.两路直流稳压源的电压值和电路端电压值均应以电压表测量的读数为准，电源表盘指示只作为 显示仪表，不能作为测量仪表使用，恒压源输出以接负载后为准 2.谨防电压源两端碰线短路而损坏仪器 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“＋、－”极性当电表指针出 现反偏时，必须调换电流表极性重新测量，此时读得的电流值必须冠以负号 六、预习思考题六、预习思考题 1.根据图 5-1 的电路参数，计算出待测的电流 I1、I2、I3和各电阻上的电压值，记入表中，以便实 验测量时，可正确地选定毫安表和电压表的量程。

2.若用指针式直流毫安表测各支路电流，什么情况下可能出现指针反偏，应如何处理？在记录数 据时应注意什么？若用直流数字毫安表进行测量时，则会有什么显示？ 七、实验报告七、实验报告 1.根据实验数据，选定实验电路中的任一个节点，验证 KCL 的正确性；选定任一个闭合回路，验 证 KVL 的正确性 2.误差原因分析 3.本次实验的收获体会 实验三实验三 叠加原理的验证叠加原理的验证 一、实验目的一、实验目的 1.验证线性电路叠加原理的正确性，从而加深对线性电路的叠加性和齐次性的认识和理解 2.加深理解叠加原理对非线性电路不适用 二、原理说明二、原理说明 叠加原理包含两部分内容： 1.线性电路的叠加性：在有几个独立源共同作用下的线性电路中，任何一条支路的电流或电压， 都可以看成是由每一个独立源单独作用时在该支路所产生的电流或电压的代数和 2.线性电路的齐次性：当激励信号（某独立源的值）增加或减小 K 倍时，电路的响应（即电路中 各支路的电流和电压值）也将增加或减小 K 倍 某独立源单独作用是指：在电路中将该独立源之外的其他独立源“去掉” ，即电压源用短路线取代， 电流源用开路取代，受控源保持不变。

对含非线性元件（如二极管）的电路，叠加原理不适用 叠加原理一般也不适用于“功率的叠加” ，P＝(ΣI).(ΣU)≠ΣIU 三、实验设备三、实验设备 序号名称型号与规格数量备注 1双输出直流稳压电源0～30V 可调1 台RTDG-1 2万用表MF-30 或其它1 块RTT01 3直流数字电压表1RTT01 4直流数字毫安表1RTDG02 5叠加原理实验电路板1 四、实验内容与步骤四、实验内容与步骤 实验线路如图 6-1 和图 6-2 所示，用户可根据自己使用的实验挂箱选择其中之一 1.令电源 E1单独作用时（将开关 S1投向 E1侧，开关 S2投向短路侧） ，用直流数字电压表和毫安 表（接电流插头）测量各支路电流及各电阻元件两端的电压，数据记入表格 6-1 图 6-1 叠加原理的验证 图 6-2 叠加原理 的验证 表 6-1 线性电路 叠加原理的验证 测量项目 实验内容 E1 (v) E2 (v) I1 (mA) I2 (mA) I3 (mA) UAB (v) UCD (v) UAD (v) UDE (v) UFA (v) E1单独作用 E2单独作用 E1+E2作用 2E2单独作用 E1/2 单独作用 2.令电源 E2单独作用时（将开关 S1投向短路侧，开关 S2投向 E2侧） ，重复实验步骤 2 的测量和 记录。

3.令 E1和 E2共同作用时（开关S1和 S2分别投向E1和 E2侧） ，重复上述的测量和记录 4.将 E2的数值增大两倍，调至(＋12V 或+16V)，重复上述第 3 项的测量并记录 5.将 R5换成一只二极管 1N4007（即将开关 S3投向二极管 D 侧）重复 1～5 的测量过程，数据记 入表 6-2 中 表 6-2 含二极管的非线性电路 测量项目 实验内容 E1 (v) E2 (v) I1 (mA) I2 (mA) I3 (mA) UAB (v) UCD (v) UAD (v) UDE (v) UFA (v) E1单独作用 E2单独作用 E1+E2作用 2E2单独作用 E1/2 单独作用 五、实验注意事项五、实验注意事项 1.用电流插头测量各支路电流时，应注意仪表的极性及数据表格中“＋、－”号的记录 2.正确选用仪表量程并注意及时更换 3.恒压源输出以接上负载后为准 六、预习思考题六、预习思考题 1.叠加原理中 E1、E2分别单独作用，在实验中应如何操作？可否直接将不作用的电源（E1或 E2） 置零（短接）？ 2.实验电路中，若有一个电阻器改为二极管， 试问叠加原理的迭加性与齐次性还成立吗？为什么？ 七、实验报告七、实验报告 1.根据所测实验数据，归纳、总结实验结论，即验证线性电路的叠加性与齐次性。

2.各电阻器所消耗的功率能否用叠加原理计算得出？ 试用上述实验数据，进行计算并作结论 3.通过表 6-2 所测实验数据，你能得出什么样的结论？ 4.本次实验的收获与体会 实验四实验四 戴维南定理的验证戴维南定理的验证 一、实验目的一、实验目的 1.验证戴维南定理的正确性，加深对两个定理的理解 2.掌握含源二端网络等效参数的一般测量方法 3.验证最大功率传递定理 二、原理说明二、原理说明 戴维南定理用于复杂电路的化简，特别是当“外电路”是一个变化的负载的情况 在电子技术中，常需在负载上获得电源传递的最大功率选择合适的负载，可以获得最大的功率 输出 1.戴维南定理 任何一个线性有源网络，总可以用一个含有内阻的等效电压源来代替，此电压源的电动势 Es 等于 该网络的开路电压 Uoc，其等效内阻 Ro 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 2.有源二端网络等效参数的测量方法 ⑴开路电压 Uoc 的测量方法 ①直接测量法 直接测量法是在含源二端网络输出端开路时，用电压表直接测其输。