電工學實驗2011

1、電工電子學實驗西北大學化工學院2011年9月電工學實驗注意事項 實驗前必須認真預(yù)習，閱讀實驗指導(dǎo)書，明確實驗?zāi)康摹?nèi)容及步驟，并做好數(shù)據(jù)記錄表格等準備工作。在實驗課上，教師要對預(yù)習情況進行抽查提問。抽查通不過者暫不得參加本次實驗。 2 第一次實驗時，首先要熟悉實驗室環(huán)境，認真察看實驗臺上所有儀器設(shè)備，了解它們的使用方法及注意事項，對不了解使用方法及注意事項的儀器設(shè)備，嚴禁使用。對不遵守實驗規(guī)程，未經(jīng)許可使用本實驗以外的儀器，造成儀器設(shè)備損壞者，按學校有關(guān)規(guī)定追究其責任。3 在實驗過程中，接線完畢后，必須經(jīng)教師檢查同意，方可接通電源進行實驗。在改接線路之前，必須關(guān)斷電源，不得帶電操作。特別注意電

2、壓源輸出不能短路，恒流源輸出不能開路。電壓表并聯(lián)在電路中，電流表串聯(lián)在電路中。功率表的電流線圈串聯(lián)在電路中，功率表的電壓線圈并聯(lián)在電路中。使用儀表前應(yīng)估算電壓和電流值，合理選擇儀表量程，勿使儀表超量程，儀表極性不可接錯。插拔插接件要用力均勻，操作儀表旋鈕和開關(guān)要輕巧，不要過猛用力，以防損壞儀器及儀表。實驗過程中若發(fā)生事故，應(yīng)立即關(guān)斷電源，報告指導(dǎo)教師，共同分析事故原因。4 實驗完畢后，先由本人檢查實驗數(shù)據(jù)是否符合要求，然后再請教師檢查，經(jīng)教師認可后再拆線，并將所有實驗設(shè)備及連接導(dǎo)線放回原處，經(jīng)指導(dǎo)教師檢查同意后，離開實驗室。5 儀器設(shè)備是國家財產(chǎn)，必須倍加愛護。若有損壞情況，應(yīng)立即報告指導(dǎo)教師

3、，共同分析檢查損壞原因。室內(nèi)儀器設(shè)備，不準任意搬動調(diào)換。6 遵守實驗室規(guī)則，實驗時要嚴肅認真，共同創(chuàng)造一個安靜、整潔的實驗教學壞境。實驗一 電路元件伏安特性的測繪一實驗?zāi)康?熟悉實驗臺上儀表的使用方法及布局。2熟悉恒壓源、恒流源、電壓表、電流表、萬用表的使用方法。3熟悉功率表、毫伏表、信號發(fā)生器的使用方法。4掌握常用元件的伏安特性的測定方法。二實驗原理說明1 二端元件二端電阻元件的伏安特性是指元件的端電壓與通過該元件的電流之間的函數(shù)關(guān)系。通過一定的測量電路，用電壓表、電流表可測定電阻元件的伏安特性，由測得的伏安特性可判定電阻元件的類型。通過測量得到元件伏安特性的方法稱為伏安測量法，簡稱伏安法。

4、線性電阻元件的伏安特性滿足歐姆定律。在關(guān)聯(lián)參考方向下，可表示為：u=Ri，其中R為常量，稱為電阻的阻值。其伏安特性曲線是一條過坐標原點的直線，具有雙向性。如圖11所示。非線性元件的阻值不是一個常量，其伏安特性是曲線。非線性電阻的種類很多，圖示12是普通二極管的伏安特性曲線。 UI0UI0圖11 圖12在被測元件上施加不同極性和幅值的電壓，分別測量出流過相應(yīng)元件中的電流，或在元件中通入不同方向和幅值的電流，測量相應(yīng)元件兩端的電壓，便得到被測元件的伏安特性。測量參考電路如圖13所示。直流穩(wěn)壓電源被測元件VmA+-USR+-+-IURW圖 13 伏安特性測定電路2 實驗臺結(jié)構(gòu)及儀表布局圖14是電工及

5、電子學綜合實驗臺示意圖，實驗臺左上角有三個交流數(shù)字表，分別是交流電壓表、交流電流表、功率及功率因數(shù)表；它的下面有三個直流數(shù)字表，分別是直流電壓表、直流毫安表、直流安培表；這六只表下各有連接插孔、功能開關(guān)及量程選擇按鍵等。使用時根據(jù)不同測量電量使用不同儀表和適當量程，電流表一定串聯(lián)在待測支路，電壓表一定并聯(lián)在待測兩點之間，功率表的電流線圈一定與負載串聯(lián)，電壓線圈一定與負載并聯(lián)。 圖1-4 電工實驗臺結(jié)構(gòu)及儀表布局實驗臺的右上部是元件掛箱區(qū)，在掛箱區(qū)下面有信號源、恒流源、恒壓源、交流毫伏表、數(shù)據(jù)采集器等實驗中常用設(shè)備。信號源：它可以輸出正弦波、三角波、方波以及單次脈沖，通過波形按鍵選擇；輸出信號的

6、頻率由“頻段選擇”按鍵和“頻率粗調(diào)”、“頻率細調(diào)”旋鈕調(diào)節(jié)；輸出信號幅值由“幅值調(diào)節(jié)”旋鈕調(diào)節(jié)；它的上部有一個六位數(shù)字頻率計，用于測量交流信號的頻率，如果將信號源的輸出接到頻率計的輸入端，則頻率計顯示信號源輸出信號的頻率。恒流源：它可以輸出1mA至500mA的恒定電流，電流大小由電流選擇按鍵和電流調(diào)節(jié)旋鈕來調(diào)節(jié)。它的上部有一數(shù)字表，隨時顯示輸出的電流值。恒壓源：它有固定穩(wěn)壓輸出和可調(diào)穩(wěn)壓輸出兩組輸出端，固定穩(wěn)壓輸出只有6V和12V兩個直流電壓輸出值，通過開關(guān)選擇其中之一；可調(diào)穩(wěn)壓輸出通過選擇按鍵和電壓調(diào)節(jié)旋鈕，在它的輸出端可得到0-30V的直流電壓。它的上部有一數(shù)字顯示儀表，通過按鍵可選擇顯示

7、其中一組的電壓值。交流數(shù)字毫伏表：它用來測量交流電壓信號的有效值，它有200mV、2V、20V、200V四個量程。左下面三個機械表頭分別顯示三相電源的相電壓，通過它旁邊的轉(zhuǎn)換開關(guān)選擇顯示電網(wǎng)相電壓或者調(diào)壓器輸出相電壓。它的下面有一個調(diào)節(jié)旋鈕，用于調(diào)節(jié)三相電源輸出電壓。3 示波器的使用圖1-5是DF4328型雙通道示波器面板示意圖，示波器常用于觀察信號波形、測量信號幅值、測量信號頻率及周期、測量兩個信號的時間差及相位差等等。示波器使用步驟如下： 按下電源開關(guān)，電源指示燈亮，稍等預(yù)熱，屏幕出現(xiàn)光跡，分別調(diào)節(jié)亮度和聚焦旋鈕，使光跡的亮度適中、清晰。 選擇垂直工作方式：按下CH1或CH2，通道1或通道

8、2單獨顯示；按下ALT，兩個通道交替顯示；按下CHOP，兩個通道斷續(xù)顯示，用于掃描速度較低時的雙蹤顯示；按下ADD時，用于顯示兩個通道信號的代數(shù)和（疊加顯示）。 輸入耦合方式：按下DC時輸入信號直接耦合到CH1或CH2通道；按下AC時輸入信號交流耦合到CH1或CH2通道；按下GND時通道輸入端接地。 靈敏度調(diào)節(jié)及微調(diào)：兩個靈敏度調(diào)節(jié)旋鈕分別用于調(diào)節(jié)CH1和CH2兩個通道信號在屏幕上顯示尺寸。 掃描方式：AUTO/NORM（自動/常態(tài)）鍵用于選擇掃描方式，一般用AUTO；TIME/X-Y鍵是水平方式選擇，一般用TIME；+/-健是觸發(fā)極性鍵，一般用+；INT/EXT（內(nèi)/外）鍵是觸發(fā)源選擇鍵，一

9、般用INT；CH1/CH2健是內(nèi)觸發(fā)源選擇健。 掃描速度及微調(diào)：用于選擇掃描速度和連續(xù)調(diào)節(jié)掃描速度。 圖1-5 雙蹤示波器面板示意圖三實驗設(shè)備1 電工電子學實驗臺2 雙蹤示波器3 元件箱四實驗內(nèi)容（一） 實驗臺的使用1 熟悉實驗臺上儀表的布局，了解各儀表的性能及使用方法，經(jīng)指導(dǎo)教師許可后，用鑰匙打開總電源開關(guān)，這時實驗臺左上部六只數(shù)字表均應(yīng)顯示0。（二） 示波器及信號發(fā)生器的使用將信號發(fā)生器的輸出接到示波器的Y軸輸入端（CH1或CH2通道或同時輸入兩個通道），調(diào)節(jié)信號發(fā)生器和示波器面板上各旋鈕，掌握兩種儀器的使用方法。（三） 二端元件伏安特性測定1 電阻元件伏安特性測定將穩(wěn)壓電源輸出調(diào)到12V

10、，按圖16所示電路選取元件參數(shù)，并照圖接線，調(diào)節(jié)電位器RW，使電壓表讀數(shù)分別為0、2、4、6、8、10伏，記錄下電流表的讀數(shù)，填入表格11中。根據(jù)電壓和電流值求出對應(yīng)的電阻值，并寫入表中。 表11U（V）0246810I（mA）R（k）圖16 電阻伏安特性測定電路2 非線性白熾燈泡的伏安特性測定將穩(wěn)壓電源輸出調(diào)到12V，按圖17所示電路選取元件參數(shù)，并照圖接線，調(diào)節(jié)電位器RW，使電壓分別為1、2、4、5、6、7伏左右，記錄下電流表的讀數(shù)，填入表格12中。根據(jù)電壓和電流值求出對應(yīng)的電阻值，并寫入表中。 表12參考值1V2V4V5V6V7VU（V）I（mA）R（） 圖1-7非線性白熾燈泡的伏安特性

11、測定電路3 二極管伏安特性測定按圖18所示連接電路，測定正向特性，緩慢調(diào)節(jié)電位器RW，使電壓表的讀數(shù)在0到0.75V之間變化，將對應(yīng)電流表的讀數(shù)填入表13中。將圖1-10所示電路中的直流穩(wěn)壓電源的極性調(diào)換方向，測定反向特性，緩慢調(diào)節(jié)電位器RW，使電壓表的讀數(shù)在-1到-11V之間變化，將對應(yīng)電流表的讀數(shù)填入表14中。 表 13 U（V）00.20.40.450.500.550.600.650.700.75I（mA）圖18 二極管伏安特性測定電路 表 14 U（V）-1-3-5-8-10-11I（mA）4 穩(wěn)壓二極管伏安特性測定按圖19所示連接電路，測定正向特性，緩慢調(diào)節(jié)電位器RW，使電壓表的讀數(shù)

12、在0到0.75V之間變化，將對應(yīng)電流表的讀數(shù)填入表15中。將圖1-11所示電路中的直流穩(wěn)壓電源的極性調(diào)換方向，測定反向特性，緩慢調(diào)節(jié)電位器RW，使電壓表的讀數(shù)在-1到-3.5V之間變化，將對應(yīng)電流表的讀數(shù)填入表16中。 表 15 U（V）00.20.40.450.500.550.600.650.700.75I（mA）圖19 穩(wěn)壓二極管伏安特性測定電路 表 16 U（V）-1.0-2.0-2.5-3.0-3.2-3.5I（mA）五實驗注意事項1 實驗臺上的恒壓源、恒流源均可通過波段開關(guān)和細調(diào)旋鈕調(diào)節(jié)輸出大小，在啟動時，先應(yīng)使其輸出旋鈕置零位，待實驗時慢慢增加。2 特別注意電壓源輸出不能短路，恒流

13、源輸出不能開路。電壓表并聯(lián)在電路中，電流表串聯(lián)在電路中。使用儀表前應(yīng)估算電壓和電流值，合理選擇儀表量程，勿使儀表超量程，儀表極性不可接錯。3 測量二極管和穩(wěn)壓二極管正向特性時，電壓應(yīng)由小到大逐漸增加，電流不得超過35毫安，否則可能燒壞二極管或穩(wěn)壓二極管。六 思考題線性元件與非線性元件的概念是什么？電阻器與二極管的伏安特性有何區(qū)別？七 實驗報告1 根據(jù)各實驗數(shù)據(jù)，分別在坐標紙上繪出所測元件的伏安特性曲線（電壓為橫坐標，電流為縱坐標）。2 根據(jù)實驗結(jié)果，總結(jié)電阻、白熾燈、二極管和穩(wěn)壓二極管的特性。 實驗二 直流電路的研究一實驗?zāi)康?驗證基爾霍夫定律的正確性，加深對基爾霍夫定律的理解。2驗證線性電路

14、疊加原理，掌握疊加原理的應(yīng)用。二原理說明基爾霍夫定律是電路的基本定律，測量某電路的各支路電流及多個元件兩端的電壓，應(yīng)能分別滿足基爾霍夫電流定律和電壓定律。即對電路中的任一個節(jié)點而言，應(yīng)有I0；對任何一個閉合回路而言，應(yīng)有U0。疊加原理指出：在有幾個獨立源共同作用下的線性電路中，通過每一個元件的電流或其兩端的電壓，可以看成是由每一個獨立源單獨作用時在該元件上所產(chǎn)生的電流或電壓的代數(shù)和。線性電路的齊次性原理是指當激勵信號（某獨立源的值）增加或減小倍時，電路的響應(yīng)（即在電路其他各電阻元件上所產(chǎn)生的電流和電壓值）也將增加或減小倍。運用上述定律時必須注意電流、電壓的參考方向，此方向可預(yù)先任意設(shè)定。三實驗

15、設(shè)備1 直流電壓表 020V2 直流毫安表3 恒壓源 （+6V，+12V，030V）4 EEL-24組件四實驗內(nèi)容實驗線路如圖21所示，在EEL-24掛箱上找到“疊加原理”實驗電路板，將6V、12V直流電壓，分別接在E1和E2處，將板上開關(guān)S1打向E1端，S2打向E2端，S3打向電阻端，構(gòu)成線性實驗電路圖。+-12VR1+-6V1N4007R2R3R4R5I1I2I3E1E2S2S1S35105105101k330ABCDEF圖2-1 直流電路實驗圖（一）驗證基爾霍夫電流定律KCL根據(jù)圖示電流的參考方向，用直流數(shù)字電流表分別測量I1、I2、I3的數(shù)值，并用電壓表確定電流的“+”、“-”號，將正

16、確的數(shù)值記入數(shù)據(jù)表2-1中，驗證I0。表21I1I2I3驗證I1+I2=I3絕對誤差（二）驗證基爾霍夫電壓定律KVL根據(jù)圖示電壓的參考方向，用直流數(shù)字電壓表分別測量UAB、UBC、UCD、UDE、UEF、UFA、UAD的數(shù)值，將正確的數(shù)值記入數(shù)據(jù)表2-2中，對各回路驗證U0。表22測量數(shù)據(jù)驗證U0UABUBCUCDUDEUEFUFAUAD回路ABCDA回路ADEFA回路FBCEF（三）驗證疊加原理1E1電源單獨作用將開關(guān)S1投向E1側(cè)，開關(guān)S2投向短路側(cè)，開關(guān)S3投向電阻側(cè)，用直流電壓表和毫安表（接電流插頭）測量各支路電流及各電阻元件兩端的電壓，數(shù)據(jù)記入表格2-3中。22電源單獨作用將開關(guān)S1

17、投向短路側(cè)，開關(guān)S2投向2側(cè)，S3投向電阻側(cè)，重復(fù)實驗步驟的測量和記錄。31和2共同作用將開關(guān)S1投向E1側(cè)，開關(guān)S2投向2側(cè)，S3投向電阻側(cè)，重復(fù)上述的測量和記錄。表23 測量項目實驗內(nèi)容E1(V)E2(V)I1mAI2mAI3mAUAB(V)UCD(V)UAD(V)UDE(V)UFA(V)E1單獨作用E2單獨作用E1, E2共同作用結(jié)論：4非線性電路將5換成一只二極管1N4007（即將開關(guān)S3投向二極管側(cè)），使電路成為非線性電路，重復(fù)13的測量過程，數(shù)據(jù)記入表24 表24 測量項目實驗內(nèi)容E1(V)E2(V)I1mAI2mAI3mAUAB(V)UCD(V)UAD(V)UDE(V)UFA(V

18、)E1單獨作用E2單獨作用E1, E2共同作用結(jié)論：5. 線性電路的比例性原理（即齊次性原理）實驗用E2單獨作用于線性電路，即S1打向右端、S2打向右端、S3打向上端，將E2分別調(diào)到12V和16V，測量表2-5中數(shù)據(jù)，驗證齊次性原理。表2-5E2(V)I1（mA）I2（mA）I3（mA）UAB(V)UAD(V)E212V12E218V181.5結(jié)論：五實驗注意事項1所有需要測量的電壓值，均以電壓表測量的讀數(shù)為準，不以電源表盤指示值為準。2防止電壓源兩端碰線短路。電流表用電流插頭插入插座中測量電流，電流的“+”、“-”號用電壓表來確定，電壓表并聯(lián)在待測元件兩端測取電壓值，電壓的“+”、“-”號直

19、接從電壓表上讀取。六預(yù)習思考題根據(jù)圖2-1的電路參數(shù)，計算出待測的電流I1、I2、I3和各電阻上的電壓值，記入表中，以便實驗測量時，可正確地選定毫安表和電壓表的量程。疊加原理中E1、E2分別單獨作用時，在實驗中應(yīng)如何操作？實驗電路中，若有一個電阻器改為二極管，試問疊加原理的疊加性與齊次性還成立嗎？為什么？七實驗報告 1根據(jù)實驗數(shù)據(jù)，驗證KCL的正確性。 2根據(jù)實驗數(shù)據(jù)，選定實驗電路中的任一個閉合回路，驗證KVL的正確性。3根據(jù)實驗數(shù)據(jù)表格，進行分析、比較、歸納、總結(jié)實驗結(jié)論，即驗證線性電路的疊加性與齊次性。4各電阻器所消耗的功率能否用疊加原理計算得出？試用上述實驗數(shù)據(jù)，進行計算并作結(jié)論。5心得

20、體會及其他實驗三 單相交流電路一 實驗?zāi)康?研究正弦穩(wěn)態(tài)交流電路中電壓、電流相量之間的關(guān)系。2掌握日光燈線路的接線方法及各元件的作用。3理解提高電路功率因數(shù)的意義，并掌握提高功率因數(shù)的方法。4掌握測量交流電路參數(shù)（等效電阻R和電感L）的方法。二原理說明在單相正弦交流電路中，用交流電流表則得各支路的電流值，用交流電壓表測得回路各元件兩端的電壓值，它們之間的關(guān)系滿足相量形式的基爾霍夫定律，即 和 如圖3-1所示的L串聯(lián)電路，在正弦穩(wěn)態(tài)電壓U的激勵下，UR與IRL同相，UL與IRL相位相差900，UR與UL的相量和等于U，所以UR、UL、U三者形成一個直角三角形，稱為電壓三角形。U與I的夾角為，CO

21、S為電路的功率因數(shù)。對于感性負載，為了提高功率因數(shù)，給它并聯(lián)一個電容即可，圖3-1中接通開關(guān)S就可提高電路的功率因數(shù)。圖3-2所示是以電流IRL為參考相量時電壓相量圖。圖3-3所示是以總電壓為參考相量時電流相量圖。 R+-+-+SC-L圖3-1 RL串聯(lián)電路 圖3-2 電壓相量圖 圖3-3 電流相量圖日光燈線路如圖3-4所示，圖中R是日光燈管，是鎮(zhèn)流器，S2是啟輝器，是補償電容器，用以提高電路的功率因數(shù)（cos值）。有關(guān)日光燈的工作原理請自行翻閱有關(guān)資料。在實驗電路中測出有功功率P、總電壓U、總電流I，則有功率因數(shù)為：+-+-+S2C1-LRC2C3S1*I*UW圖3-4 日光燈電路三實驗設(shè)備

22、1交流電壓、電流、功率及功率因素表各1。2EEL17組件。332日光燈（左面板上側(cè)）四實驗內(nèi)容1 接通實驗臺上總電源，按下“閉合”按鈕，調(diào)節(jié)三相自耦調(diào)壓器，使三相電源的相電壓為220V（用交流電壓表測量），經(jīng)指導(dǎo)教師確認后，按下“斷開”按鈕，暫時斷開三相電源。2 按圖34連接線路，經(jīng)指導(dǎo)教師檢查后，按下“閉合”按鈕開關(guān)，使日光燈接通220V交流電源，改變開關(guān)S1的位置，在補償電容分別為0F、1F、2F、4F時測量有功功率P，總電流、鎮(zhèn)流器及燈管電流IRL、電容器電流IC、總電壓U、鎮(zhèn)流器電壓UL、燈管電壓UR及功率因數(shù)COS，填入表3-1中，驗證電壓、電流相量關(guān)系。并計算功率因數(shù)COS。 表3

23、-1測 量 數(shù) 值計算值電 容P(W)I（A）IRL（A）IC（A）U (V)UL(V)UR(V)cosjcosj0F1F2F4F五實驗注意事項1 功率表要正確接入電路，電流線圈一定要串聯(lián)在電路中，電壓線圈一定要并聯(lián)在電路中，否則可能燒壞功率表。2 電路接線正確，日光燈不能啟輝時，應(yīng)檢查啟輝器及其接觸是否良好。3 電路連接完成后一定要經(jīng)過指導(dǎo)教師檢查后，方可接通電源。六預(yù)習思考題參閱課外資料，了解日光燈的工作原理。在日常生活中，當日光燈上缺少了啟輝器時，人們常用一導(dǎo)線將啟輝器的兩端短接一下，然后迅速斷開，使日光燈點亮；或用一只啟輝器去點亮多只同類型的日光燈，這是為什么？為了提高電路的功率因數(shù)，

24、常在感性負載上并聯(lián)電容器，此時增加了一條電流支路，試問電路的總電流是增大還是減小，此時感性元件上的電流和功率是否改變？提高線路功率因數(shù)為什么只采用并聯(lián)電容器法，而不用串聯(lián)法？所并的電容器是否越大越好？七實驗報告1根據(jù)實驗數(shù)據(jù)，繪出電壓U、UR、UL的相量圖。以總電壓U為參考相量，畫出電容為4F時，U、I、IRL、IC的相量圖。2利用無補償電容時的測量值，即有功功率P、電壓（U、UL、UR）、電流I的數(shù)據(jù)，計算電路中的總等效電阻R、日光燈管的等效電阻R1、鎮(zhèn)流器的等效電阻R2、鎮(zhèn)流器的等效電感L。3討論提高電路功率因數(shù)的意義和方法。4裝接日光燈線路的心得體會及其他。實驗四 三相交流電路一實驗?zāi)康?/p>

25、掌握三相負載作星形聯(lián)接、三角形聯(lián)接的方法，驗證這兩種接法下線電壓與相電壓、線電流與相電流之間的關(guān)系。2理解三相四線制供電系統(tǒng)中中線的作用。二原理說明1三相負載可接成星形（又稱“”形）或三角形（又稱“”形）。當三相對稱負載作形聯(lián)接時，線電壓UL是相電壓UP的倍，線電流IL等于相電流IP，即 流過中線的電流IO，所以可以省去中線。當對稱三相負載作三角形聯(lián)時，有 2不對稱三相負載作聯(lián)接時，必須采用三相四線制接法，即接法。而且中線必須牢固聯(lián)接，以保證三相不對稱負載的每相電壓維持對稱不變。倘若中線斷開，會導(dǎo)致三相負載電壓的不對稱，致使負載輕的那一相的相電壓過高，使負載遭受損壞；負載重的一相相電壓又過低，

26、使負載不能正常工作，尤其是對于三相照明負載，無條件地一律采用接法。3對于不對稱負載作接時，但只要電源的線電壓對稱，加在三相負載上的電壓仍是對稱的，對各相負載工作沒有影響。三實驗設(shè)備1交流電壓、電流表；2萬用表3EEL17組件的三相電路、220V/40W白熾燈10只四實驗內(nèi)容及步驟一調(diào)節(jié)三相電源電壓接通實驗臺三相電源，調(diào)節(jié)三相調(diào)壓器， 使三相電源的線電壓為220V（用交流數(shù)字電壓表測量）。確認電源線電壓是220V后，斷開三相電源。二三相負載星形聯(lián)接（三相四線制供電）照圖41線路連接實驗電路，按以下的步驟完成各項實驗。UVWNNIUIVIWINSVSUSWSNuvwxyz圖4-1 負載星形連接電路

27、（1）對稱負載星形聯(lián)結(jié)每相接1只燈泡，分別測量有中線和無中線時，線電壓、相電壓、線（相）電流、中線電流、中性點電壓，將測量數(shù)據(jù)及燈泡亮度填入表中。項目線電壓相電壓線(相)電流中線電流中點電壓燈泡亮度UUVUVWUWUUuNUvNUwNIUIVIWINUNNUVW對稱有中線對稱無中線實驗結(jié)論：（2）不對稱負載星形聯(lián)結(jié)U相、W相接1只燈泡，V相接入2只燈泡，分別測量有中線和無中線時，線電壓、相電壓、線（相）電流、中線電流、中性點電壓，將測量數(shù)據(jù)及燈泡亮度填入表中。項目線電壓相電壓線(相)電流中線電流中點電壓燈泡亮度UUVUVWUWUUuNUvNUwNIUIVIWINUNNUVW有中線無中線實驗結(jié)論

28、：（3）一相斷路，不對稱負載星形聯(lián)結(jié)U相接1只燈泡、V相接入2只燈泡，W相斷開（斷開SW），分別測量有中線和無中線時，線電壓、相電壓、線（相）電流、中線電流、中性點電壓，將測量數(shù)據(jù)及燈泡亮度填入表中。項目線電壓相電壓線(相)電流中線電流中點電壓燈泡亮度UUVUVWUWUUuNUvNUwNIUIVIWINUNNUVW有中線無中線實驗結(jié)論：（4）無中線、不對稱負載、一相短路的星形聯(lián)結(jié)斷開中線（斷開SN），U相接1只燈泡、V相接入2只燈泡，W相負載短路（將w、N兩點短路），分別測量，線電壓、相電壓、線電流、中線電流、中性點電壓，將測量數(shù)據(jù)及燈泡亮度填入表中。項目線電壓相電壓線(相)電流中線電流中點電

29、壓燈泡亮度UUVUVWUWUUuNUvNUwNIUIVIWINUNNUVW無中線實驗結(jié)論：三負載三角形聯(lián)接照圖42改接線路，經(jīng)指導(dǎo)教師檢查合格后接通三相電源（線電壓為220V），將負載分別接成對稱和不對稱形式，測量各線（相）電壓、線電流、相電流，將測量數(shù)據(jù)及燈泡亮度填入表中。 UVWIUIVIuvSVSUSWIWIvwIwuuvwxyz 圖4-2 負載三角形連接電路項目燈泡數(shù)線（相）電壓線電流相電流燈泡亮度uv相vw相wu相UUVUVWUWUIUIVIWIuvIvwIwuuvvwwu對稱111不對稱121結(jié)論：五實驗注意事項1每次接線完畢，同組同學應(yīng)自查一遍，然后由指導(dǎo)教師檢查后，方可接通電源

30、，必須嚴格遵守先接線，后通電；先斷電，后接線的實驗操作原則。2星形負載作短路實驗時，必須首先斷開中線，以免發(fā)生短路事故。六預(yù)習思考題1三相負載根據(jù)什么條件采用星形或三角形連接？2復(fù)習三相交流電路有關(guān)內(nèi)容，試分析三相星形聯(lián)接不對稱負載在無中線情況下，當某相負載開路或短路時會出現(xiàn)什么情況？如果接上中線，情況又如何？七實驗報告1用實驗測得的數(shù)據(jù)驗證對稱三相電路中相值與線值之間的關(guān)系。2用實驗數(shù)據(jù)和觀察到的現(xiàn)象，總結(jié)三相四線供電系統(tǒng)中中線的作用。3不對稱三角形聯(lián)接的負載，能否正常工作？實驗是否能證明這一點？4心得體會及其他實驗五 晶體管共射極單管放大器一、實驗?zāi)康?1. 學會放大器靜態(tài)工作點的調(diào)試方法

31、，分析靜態(tài)工作點對放大器性能的影響。 2. 掌握放大器電壓放大倍數(shù)、輸入電阻、輸出電阻及最大不失真輸出電壓的測試方法。 3. 熟悉常用電子儀器及電子技術(shù)實驗臺的使用。二、實驗原理 圖51為電阻分壓工作點穩(wěn)定單管放大器實驗電路圖。它的偏置電路采用RB1和RB2組成的分壓電路，并在發(fā)射極中接有電阻RE, 以穩(wěn)定放大器的靜態(tài)工作點。當在放大器的輸入端輸入電壓信號ui后，在放大器的輸出端可得到一個與ui相位相反，幅值被放大了的輸出信號uo，從而實現(xiàn)了電壓放大。1. 放大器靜態(tài)工作點的測量與調(diào)試 1) 靜態(tài)工作點的測量圖51是分壓式偏置放大電路。 a、b兩點是放大器的輸入端，c、d兩點是放大器的輸出端。

32、測量放大器的靜態(tài)工作點，應(yīng)在輸入信號ui =0的情況下進行，即將放大器輸入端與地端短接，然后選用量程合適的直流毫安表和直流電壓表，分別測量晶體管的集電極電流IC以及各電極對地的電位UB、UC和UE。一般實驗中，為了避免斷開集電極，所以采用測量電壓，然后算出IC的方法，例如，只要測出UE，則，或。為了提高測量精度，應(yīng)選用內(nèi)阻較高的直流電壓表。ESUSUiRRPRCRB2RB1RERLUCC+12V+-mAIC+-C1ULSC2CE10k100k20k2.4k20k1k2.4kabcdTBCE 圖5-1 電阻分壓工作點穩(wěn)定單管放大器2) 靜態(tài)工作點的調(diào)試靜態(tài)工作點是否合適，對放大器的性能和輸出波形

33、都有很大影響。如工作點偏高，放大器在加入交流信號后易產(chǎn)生飽和失真，此時uo的負半周將被削底，如圖5-2所示; 如工作點偏低則易產(chǎn)生截止失真，即uo的正半周被縮頂(一般截止失真不如飽和失真明顯)，如圖5-3所示。t0uot0uot0uo圖5-2 飽和失真 圖5-3 截止失真 圖5-4 無失真改變電路參數(shù)UCC、RC、RB、(RB1、RB2)都會引起靜態(tài)工作點的變化。但通常多采用調(diào)節(jié)偏置電阻RB1的方法來改變靜態(tài)工作點，如減小RB1，則可使靜態(tài)工作點提高等。最后還要說明的是，上面所說的工作點“偏高”或“偏低”不是絕對的，應(yīng)該是相對信號的幅度而言，如信號幅度很小，即使工作點較高或較低也不一定會出現(xiàn)失

34、真。所以確切地說，產(chǎn)生波形失真是信號幅度與靜態(tài)工作點設(shè)置配合不當所致。如需滿足較大信號幅度的要求，靜態(tài)工作點最好盡量靠近交流負載線的中點。2. 放大器動態(tài)指標測試放大器動態(tài)指標測試有電壓放大倍數(shù)、輸入電阻、輸出電阻、最大不失真輸出電壓(動態(tài)范圍)和通頻帶等。 1) 電壓放大倍數(shù)Au的測量調(diào)整放大器得到合適的靜態(tài)工作點，然后加入輸入電壓ui，在輸出電壓uo不失真的情況下，用交流毫伏表分別測出ui和uo的有效值Ui和Uo，則電壓放大倍數(shù)Au為 2)輸入電阻的測量 為了測量放大器的輸入電阻，按圖5-5電路，在被測放大器的輸入端與信號源之間串入一已知電阻R，在放大器正常工作的情況下，用交流毫伏表測出U

35、s和Ui，則根據(jù)輸入電阻的定義可得輸入電阻為： 信號源USUiRroriUOULRLSURIi+-+-放大器圖5-5 輸入輸出電阻測量電路測量時應(yīng)注意 由于電阻R兩端沒有電路公共接地點，所以測量R兩端電壓UR時必須分別測出Us和Ui，然后按UR=UsUi求出UR值。 電阻R的值不易取得過大或過小，以免產(chǎn)生較大的測量誤差，通常取R與ri為同一數(shù)量級為好，本實驗可取R=10KW。 3) 輸出電阻的測量 按圖55電路，在放大器正常工作條件下，測出輸出端不接負載RL的輸出電壓Uo和接入負載后的輸出電壓UL，根據(jù) 可求出輸出電阻ro 在測試中應(yīng)注意，必須保持RL接入前后輸入信號的大小不變。 4) 最大不

36、失真輸出電壓的測試(即最大動態(tài)范圍) 如上所述，為了得到最大動態(tài)范圍，應(yīng)將靜態(tài)工作點調(diào)在交流負載線的中點。為此在放大器正常工作情況下，逐步增大輸入信號的幅度，并同時調(diào)節(jié)RP(改變靜態(tài)工作點)，用示波器觀察uo，當輸出波形同時出現(xiàn)截止和飽和失真時，說明靜態(tài)工作點已調(diào)在交流負載線的中點。然后反復(fù)調(diào)整輸入信號，使波形輸出幅度最大，且無明顯失真時，用交流毫伏表測出此時的輸出電壓uo(稱為最大不失真輸出電壓)。用示波器直接讀出最大不失直輸出電壓的峰峰值Uopp（）。 5) 放大器頻率特性的測量 放大器的頻率特性是指放大器的電壓放大倍數(shù)Au與輸入信號頻率f之間的關(guān)系曲線。單管阻容耦合放大電路的幅頻特性曲線

37、如圖56所示，Au為中頻電壓放大倍數(shù)，通常規(guī)定電壓放大倍數(shù)隨頻率變化下降到中頻放大倍數(shù)的1/倍，即0.707Au所對應(yīng)的頻率分別稱為下限頻率fL和上限頻率fH，則通頻帶 放大器的幅率特性就是測量不同頻率信號時的電壓放大倍數(shù)Au。為此，可采用前述測Au的方法，每改變一個信號頻率，測量其相應(yīng)的電壓放大倍數(shù)，測量時應(yīng)注意取點要恰當，在低頻段與高頻段應(yīng)多測幾點，在中頻段可以少測幾點。此外，在改變頻率時，要保持輸入信號的幅度不變。AufBWffHE0fLBCC B E3DG3CG9011(3DG6)9012(3CG)9013(3DG12)0.707AuAu 圖5-6 頻率特性 圖5-7 三極管引腳三、實

38、驗設(shè)備與器件 1. EEL15組件 2. 信號源(下組件) 3. 示波器 4. 交流晶體管毫伏表 5. 直流電壓表、直流毫安表 6. 萬用電表四、實驗內(nèi)容 按圖51所示連接實驗電路，元件分布見圖5-8所示，圖中ES為信號發(fā)生器，mA為直流毫安表，Ucc為+12V直流穩(wěn)壓電源。在實驗中連接電子儀器時，為防止干擾，各儀器的公共接地端必須連在一起，同時信號發(fā)生器、交流晶體管毫伏表和示波器的引線應(yīng)采用專用電纜線或屏蔽線，屏蔽線的外包金屬網(wǎng)應(yīng)接在公共接地端上。 1. 測量靜態(tài)工作點 斷開信號發(fā)生器，將放大器輸入端a、b兩點短路（使放大器輸入Ui為零），斷開負載RL，接通+12V直流電源，調(diào)節(jié)RP，改變靜

39、態(tài)工作點，用直流數(shù)字電壓表測量UBE、UCE，用直流毫安表測量IC，將合適的靜態(tài)工作點記入表51中。設(shè)=80，計算IB值（）。 表51 測 量 值計算值UBE(V)UCE(V)IC(mA)IB(mA) 2. 測量電壓放大倍數(shù) 將信號發(fā)生器ES經(jīng)電阻R接在放大器輸入端（取掉a、b兩點的短路線），將交流數(shù)字毫伏表接在放大器的輸入端a、b兩點（用于測量輸入電壓Ui）。調(diào)節(jié)信號發(fā)生器的頻率旋鈕，使其輸出1KHZ左右的正弦交流電壓信號us，調(diào)節(jié)信號發(fā)生器的輸出幅度旋鈕，使放大器輸入端電壓Ui=10mV左右，用示波器的CH1通道觀察放大器輸入（a、b兩點）電壓ui的波形，用示波器的CH2通道觀察放大器輸出

40、（c、d兩點）電壓uo的波形。在波形不失真的條件下用交流數(shù)字毫伏表測量下述三種情況下的輸入電壓Ui和輸出電壓Uo值，并用示波器同時觀察uo和ui的相位關(guān)系，把結(jié)果記入表52中。根據(jù)Au=UO/Ui求出電壓放大倍數(shù)Au，并填入表中。表5 2 Rc(kW)RL(kW)Ui（mV）Uo(V)Au2.4¥（S斷）2.42.42.41.2 3. 觀察靜態(tài)工作點對電壓放大倍數(shù)的影響 表53 ( Rc=2.4kW RL= ¥ ) IC(mA)1.01.41.61.82.0Ui(mV)UO(V)Au斷開負載RL，調(diào)節(jié)信號發(fā)生器幅度旋鈕，使放大器輸入電壓Ui在10mV左右，調(diào)節(jié)RP，使靜態(tài)工

41、作點的集電極電流IC在1.0至2.0毫安范圍內(nèi)變化，由小到大取5個點，用示波器監(jiān)視輸出的電壓波形，在輸出電壓uo不失真的條件下（如果出現(xiàn)失真，適當減小放大輸入電壓Ui大小），用交流數(shù)字毫伏表測量Ui和Uo值，并求出電壓放大倍數(shù)Au，記入表53中。4. 測量輸入電阻和輸出電阻 調(diào)節(jié)信號發(fā)生器，使放大器輸入電壓Ui=10mV左右的正弦信號，在輸出電壓uo不失真的情況下，用交流數(shù)字毫伏表測量：信號發(fā)生器兩端電壓Us、放大器輸入電壓Ui、不接負載RL時的輸出電壓UO、接通負載RL時的輸出電壓UL，并計算出輸入電阻ri和輸出電阻ro，記入表54中。 表54 （ Rc=2.4kW RL=2.4kW）Us(

42、mV)Ui(mV)ri(kW)U0(V)UL(V)ro(kW)5. 觀察靜態(tài)工作點對輸出波形失真的影響 調(diào)節(jié)信號發(fā)生器，使放大器輸入電壓Ui=1015mV左右，用示波器視察輸出電壓uo的波形，緩慢調(diào)節(jié)電位器RP，分別增大和減小RP，使波形出現(xiàn)失真，判斷是截止失真還是飽和失真，并記錄RP大小與兩種失真的關(guān)系?？偨Y(jié)，如果出現(xiàn)截止失真或飽和失真，怎樣才能消除它們？ 6. 測量最大不失真輸出電壓UOM調(diào)節(jié)信號發(fā)生器使放大器輸入電壓Ui=1015mV左右，用示波器視察輸出電壓uo的波形，調(diào)節(jié)RP，使輸出無失真。調(diào)節(jié)信號發(fā)生器的幅度旋鈕，適當增加Ui，當放大器輸出僅出現(xiàn)一種失真時，調(diào)節(jié)RP，使輸出脫離開失

43、真，然后再增加Ui，觀察是否有失真；如果仍然只出現(xiàn)一種失真，調(diào)節(jié)RP使輸出脫離開失真；如果同時出現(xiàn)兩種失真，適當減小Ui，在放大器輸出電壓同時出現(xiàn)截止失真和飽和失真的臨界狀態(tài)時，此時的放大器處于最大不失真輸出狀態(tài)。測出此時靜態(tài)工作點的IC、UCE，此時放大器輸入電壓Ui（稱為最大不失真輸入電壓）、此時放大器輸出電壓UOM（稱為最大不失真輸出電壓）、用示波器測量最大不失真輸出電壓的峰峰值UPP，并求出此時的電壓放大倍數(shù)Au，記入表55中。 表55 （RC=2.4k RL=¥）IC(mA)UCE(V)Ui (mV)Uom(V)Uopp(V)Au7. 測量具有電流串聯(lián)負反饋時電壓放大倍數(shù)將

44、發(fā)射極電容CE斷開，在波形不失真的條件下用交流數(shù)字毫伏表測量下述二種情況下的輸入電壓Ui和輸出電壓Uo值，把結(jié)果記入表56中。求出電壓放大倍數(shù)Au，并與表52中數(shù)據(jù)比較。表5 6 Rc(kW)RL(kW)Ui（mV）Uo(V)Au2.4¥（S斷）2.42.4五、實驗報告 1. 總結(jié)Rc、RL及靜態(tài)工作點對放大器電壓放大倍數(shù)、輸入電阻、輸出電阻的影響。 2. 討論靜態(tài)工作點變化對放大器輸出波形的影響?？偨Y(jié)，如果出現(xiàn)截止失真或飽和失真，怎樣才能消除它們？ 3. 分析討論在調(diào)試過程中出現(xiàn)的問題。六、預(yù)習要求 1. 當調(diào)節(jié)偏置電阻RB1，使放大器輸出波形出現(xiàn)飽和或截止失真時，晶體管的管壓降U

45、CE怎樣變化?2. 改變靜態(tài)工作點對放大器的輸入電阻ri有無影響? 改變負載電阻RL對輸出電阻ro有無影響?3DG610F10F10F20k10k20k1k2.4k2.4k2.4k100k100k10k10k4.7k0.01FBEC放大電路元件運放電路元件0.1F1F圖5-8 實驗元件分布圖實驗八 晶閘管可控整流電路一、實驗?zāi)康?、掌握晶閘管、單結(jié)晶體管的結(jié)構(gòu)及工作原理。2、熟悉單結(jié)晶體管觸發(fā)電路(阻容移相觸發(fā)電路)的工作原理及調(diào)試方法。3、熟悉單相橋式可控整流電路的工作原理。二、實驗原理1、單向晶閘管結(jié)構(gòu)示意圖和符圖及伏安特性曲線。GAKP1N1P2N2AJ1J2J3GKIAUAKIG=0I

46、G1IG2IHUFUBRQ0GKAKP5圖8-1 晶閘管結(jié)構(gòu) 圖8-2 符號 圖8-3 伏安特性 圖8-4 引腳圖2、單結(jié)晶體管結(jié)構(gòu)示意圖和符號圖及伏安特性曲線它有兩個基極B1和B2，一個發(fā)射極，故亦稱為雙基極二極管。其中RB2等效為一個具有負溫度系數(shù)的熱敏電阻，即當單結(jié)晶體管導(dǎo)通時，有電流流過，RB2發(fā)熱，等效電阻值迅速下降。B1B2EDRB1RB2AB2B1EIEIEIVIP0VPUEUE+-UPUV負阻區(qū)飽和區(qū)截止區(qū)EB1B2BT33EE B1 B2圖8-5 單結(jié)晶體管結(jié)構(gòu) 圖8-6 符號 圖8-7 伏安特性 圖8-8 引腳圖3、實驗原理圖單相橋式可控整流電路如圖8-9所示。主電路由負載RL(電燈)和晶閘管T組成；觸發(fā)電路由單結(jié)晶體管T3及外圍元件構(gòu)成的阻容移相觸發(fā)電路。調(diào)節(jié)電位器RP可改變晶閘管T的控制角（導(dǎo)通角為，其中+），負載電阻RL兩端電壓UL隨之改變，負載兩端電壓平均值為：U2為變壓器次級電壓有效值，為控制角。三、實驗設(shè)備及器件1. MCL05組件 2. 可調(diào)交流電源 3. 萬用電表 4. 示波器5. 交流毫伏表 6. 數(shù)字直流電壓表220V60VD2D1D3D4DZ1DZ2D5TB1B2T1T2T3C1C2R1R2R3RPR4R5R6R7RL20V0.1FBT353CT500abcdeu1u2UL+-fAGK10V3