《電工與電子技術(shù)》實驗指導(dǎo)書

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1、工與電子技術(shù) 實驗指導(dǎo)書 （本科非電類） 福建工程學(xué)院電子信息與電氣工程系 電工基礎(chǔ)教研室 2008年3月 實驗一直流電路的電位測量和基爾霍夫電壓定律驗證3 實驗二交流串聯(lián)電路6 實驗三日光燈電路8 實驗四常用電子儀器的使用11 實驗五晶體管電壓放大電路13 實驗六組合邏輯電路15 實驗七計數(shù)、譯碼、顯示電路17 附錄19 21 實驗一直流電路的電位測量和 基爾霍夫電壓定律驗證 、實驗?zāi)康? 1 .通過實驗，進一步了解電路中電位和電壓的概念。 2 .掌握測量電路中各點電位的方法。 5 .驗證基爾霍夫電壓定律。 二、實驗設(shè)備 設(shè)備名稱 型號規(guī)格

2、數(shù)量 備注 直流穩(wěn)壓電源 交流電壓表 交流電流表 直流電壓表 直流電流表 直流電路實驗板 三、實驗原理 1 .在電路中任意選定一點為參考點，令參考點的電位為零，電路其他各點的電位就 是各點與參考點間的電壓。參考點不同，各點的電位也不同（電位的相對性）。 電路中任意兩點間的電壓等于該兩點間的電位差，電壓與參考點的選擇無關(guān)（電壓的單值性）。 2.基爾霍夫電壓定律指出，任何時刻，沿電路中任一閉合回路繞行一周，各段電壓的代數(shù) 和恒為零，即Eu=0,它說明了電路中各段電壓的約束關(guān)系，并與電路中元件的性質(zhì)

3、無關(guān)。 四、實驗步驟 （一）認識實驗 1 .測量交流電壓 用交流電壓表測量三相電源的三個線電壓及三個相電壓，并記錄于表1-1中。 表1-1 Uab(V) Ubc(V) Uca(V) Uan(V) Ubn(V) Ucn(V) 2 .測量直流電壓 用直流電壓表測量直流穩(wěn)壓電源的輸出電壓值，并記錄于表1-2中。 表1-2 直流穩(wěn)壓電源 3V 5V 10V 15V 12V 實際測量值 （二）電位測量及驗證基爾霍夫電壓定律 1 .測量電位： ⑴將直流電路板上的開關(guān)Ki、K2置于短路狀態(tài)

4、；K3置于接入電阻狀態(tài)（向上撥）。電 路中電源采用穩(wěn)壓電源中的A組和B組，分別調(diào)節(jié)電源輸出電壓，并用直流電壓表測量，使其輸出A組為Ui=12V,B組為U2=15V。 ⑵按圖1-1所示接線，注意電流表量程和極性的選擇。將Ki、K2置向電源輸入端，讀取電流值并記錄。 ⑶在電路中選定e為參考點，令其電位為0,將直流電壓表置于電壓檔（V）的適當量程，“嚼接參考點，“+端接被測點，測該點的電位值，注意此時電位正負值。并記錄于表1-3。 （4）在電路中選定f為參考點，重測各點電位并記錄于表1-3。 ⑸測等電位點：將直流電壓表的測試棒接至a與g之間。旋轉(zhuǎn)電位器，使直流電壓表 1V_檔上的指示為零

5、（注意量程切換），則a與g兩點為等電位點。 （6）關(guān)閉穩(wěn)壓電源，將a、g兩點用導(dǎo)線短接，再接通電源，注意電流表讀數(shù)有無變化，并以f點為參考點，重測各點電位，記錄于表1-3。 Rt=lWQK[XjXjX4K2=100C! 圖1-1 表1-3 經(jīng)支點 電流（mA） 電位（V） I Va Vb Vc Vd Ve Vf e點 f點 f點（a、g等電位） （a、g等電位后短接） 2 .驗證基爾霍夫電壓定律（KVL） 電路如圖1-1所示，其中Ui=l2V,U2=15V。取兩個驗證

6、回路：回路1為abefa,回路2為bcdeb。用直流電壓表分別測量兩個回路中各支路電壓，將測量結(jié)果記錄于表1-4中。參考 方向可選順時針方向為繞行方向，測量過程中注意直流電壓表取值的正與負。 表1-4 Uab Ube Uef Ufa 回路1 EU Ubc Ucd Ude Ueb 回路2 EU 計算值 測量值 五、預(yù)習(xí)要求 3 .復(fù)習(xí)電位、電壓和等電位的概念及基爾霍夫電壓定律。 4 .計算數(shù)據(jù)表格中各待測數(shù)值（計算值），以供實驗時選擇直流電流表、直流電壓表的 極性。

7、六、總結(jié)要求 1 .根據(jù)表1-3的測量數(shù)據(jù)，說明在電路中選擇不同參考點對各點的電位有無影響，并驗證電位的相對性。 2 .根據(jù)表1-3的實驗數(shù)據(jù)，說明電路中等電位點的特點。 3 .利用表1-4的測量結(jié)果，驗證基爾霍夫電壓定律。 4 .寫出實驗收獲和存在問題。 實驗二交流串聯(lián)電路 一.實驗?zāi)康? 1、加深對交流感性電路和交流容性電路特性的理解 2、學(xué)會使用功率因數(shù)表法與電壓表法測定電壓與電流的相位差。 、實驗設(shè)備 設(shè)備名稱 型號規(guī)格 數(shù)量 備注 單相調(diào)壓器 單相功率因數(shù)表 交流電壓表 交流電流表 電容箱

8、 電感線圈 固定電阻 滑線變阻器 三、實驗步驟 （一）RC串聯(lián)電路 1、按圖2-1接線。調(diào)壓器輸出電壓調(diào)至100V,電容箱電容C取4電阻R為510◎固 定電阻。按數(shù)據(jù)表2-1測量各值并記錄于表中。 2、將步驟1中電容取值為10pF,其余參數(shù)均不變，重復(fù)步驟1的測試，記錄于表2-1 中。 （二）RL串聯(lián)電路 1 .將圖2-1中電容換為3000匝、0.52H的空心電感線圈，重復(fù)上述步驟1的測試，記錄 于表2-1中。 2 .將步驟1中的電感線圈插入鐵心，重復(fù)步驟1的測試，記錄于表2-1中。 表2-1 電路 U(V) U

9、r(V) ULr(V) Uc(V) COS中 測量值 計算值 RC串聯(lián) C=4F C=10口 RL串聯(lián) 空心線圈 鐵心線圈 （三）RLC串聯(lián)電路 1.按圖2-2接線。調(diào)壓器輸出電壓調(diào)至100V,電容箱電容C取7電阻R用110a 滑線變阻器。 圖2-2 2 .在線圈無鐵心的情況下，按數(shù)據(jù)表2-2測量各值并記錄于表中。 3 .在空心電感線圈中逐漸插入鐵心，觀察鐵心在插入過程中電路電流及各電壓變化規(guī) 律，并將電路產(chǎn)生諧振時的電流及各電壓記錄于表2-2中（應(yīng)特

10、別注意接近串聯(lián)諧振時，電 路具有哪些特點？）。 表2-2 電路 U(V) Uc(V) Ur(V) ULr(V) I(mA) COS邛 RLC串 聯(lián) 空心線圈 戔圈插入鐵心諧振 四、預(yù)習(xí)要求 1 .熟悉RL、RC和RLC串聯(lián)電路的電壓相位關(guān)系，畫出相量圖。 2 .復(fù)習(xí)電路串聯(lián)諧振時的特點。 五、實驗總結(jié) 1 .根據(jù)實驗測量數(shù)據(jù)作出各串聯(lián)電路的電壓相量圖，并得出相應(yīng)結(jié)論。 2 .根據(jù)步驟（二），分析線圈有鐵心無鐵心兩種情況下，各電壓變化的原因。 3 .根據(jù)步驟（三），說明RLC串聯(lián)電路諧振時的特點。 4

11、 .心得、收獲及存在的問題。 實驗三日光燈電路 一、實驗?zāi)康? 1 .掌握日光燈線路的連接。 2 .了解日光燈電路中燈管和鎮(zhèn)流器的電壓分配及其相量關(guān)系。 3 .了解改善電路功率因數(shù)的方法 二、實驗設(shè)備 設(shè)備名稱 型號與規(guī)格 數(shù)量 備注 交流電壓表 交流電流表 單相功率表 單相功率因數(shù)表 日光燈實驗板 電容箱 電流插座 電流插頭 三、實驗原理 1 .日光燈電路由燈管R、鎮(zhèn)流器Lr和啟輝器S組成，如圖3-1,其工作原理如下： 當接通220V交流電源時，電源電壓通過

12、鎮(zhèn)流器施加于啟輝器兩電極上，使極間氣體導(dǎo)電, 可動電極（雙金屬片）與固定電極接觸。由于兩電極接觸不再產(chǎn)生熱量，雙金屬片冷卻復(fù)原使電 路突然斷開，此時鎮(zhèn)流器產(chǎn)生一較高的自感電勢經(jīng)回路施加于燈管兩端，而使燈管迅速起燃, 電流經(jīng)鎮(zhèn)流器、燈管而流通。燈管起燃后，兩端壓降較低，起輝器不再動作，日光燈正常工作。 2 .在電力系統(tǒng)中多數(shù)負載均為感性，例如，動力設(shè)備感應(yīng)電動機和高效照明器、日光燈等。 當負載吸收的有功功率為定值時，其功率因數(shù)越低，總電流I就越大，線路上的電能損耗和電壓損耗也就越大，而且發(fā)電、變電等設(shè)備的容量利用率也就越低，因此，我們必須采取必要的措施來提高功率因數(shù)。 四、實驗內(nèi)容

13、 1.日光燈線路接線與測量 圖3-1 按圖3-1接線。經(jīng)指導(dǎo)教師檢查后接通電源，測量日光燈電流、電壓及功率，記錄于表 3-1。 表3-1 測量值 計算值 P(W) I(A) U(V) ULr(V) Ur(V) Pr(W) Pr(W) Cos邛 注：Pr指燈管消耗的功率，Pr指鎮(zhèn)流器內(nèi)阻上消耗的功率。 *2.并聯(lián)電路一電路功率因數(shù)的改善 圖3-2 按圖3-2接線。經(jīng)指導(dǎo)老師檢查后，接通電源，通過一只電流表和三個電流插孔分別測 得三條支路的電流。改變電容箱電容量為表3-2中各值時，測量表中各相應(yīng)值，記錄于

14、表3-2 表3-2 電容值 C科F) 3 4.5 5 5.5 6 7 測 P(W) cos平 量 I(A) 值 Il(A) Ic(A) 五、實驗注意事項 1 .本實驗用交流市電220V,務(wù)必注意用電和人身安全。 2 .功率表要正確接入電路，讀數(shù)時要注意量程和實際讀數(shù)的折算關(guān)系。 3 .線路接線正確，日光燈不能啟輝時，應(yīng)檢查啟輝器及其接觸是否良好。 六、預(yù)習(xí)要求 1 .了解日光燈的工作原理。 2 .為了提高電路的功率因數(shù)，

15、常在感性負載上并聯(lián)電容器，增加了一條電流支路，此時感性元件上的電流和功率是否改變？ 七、實驗總結(jié) 1 .完成數(shù)據(jù)表格中的計算，進行誤差分析。 2 .根據(jù)實驗數(shù)據(jù)，分別繪出電壓、電流相量圖。 3心得體會。 實驗四常用電子儀器的使用 、實驗?zāi)康? 1 .明確信號發(fā)生器、交流電壓表、示波器的用途； 2 .了解以上儀器面板上各旋鈕的作用，學(xué)會正確的使用方法。 、實驗儀器 設(shè)備名稱 型號與規(guī)格 數(shù)量 備注 信號發(fā)生器 交流電壓表 示波器 三、實驗儀表的用途 1 .信號發(fā)生器 輸出基本信號為正弦波、方波、三角波、脈沖波、鋸齒波。

16、 2 .DF2170B交流電壓表 用于測量100dV—300V,10HZ—8000KHz交流電壓有效值， 注意事項： 接通電源，按下電源開關(guān)預(yù)熱10分鐘后使用；將量程開關(guān)置于適當量程，再加入被測信 號，若被測電壓未知，應(yīng)將量程開關(guān)置最大檔，然后慢慢減小量程；使用結(jié)束，關(guān)斷電源，將量程置于*10V檔。 3 示波器 用于觀察交流信號波形和測量電壓、周期。 四、實驗內(nèi)容 1 .用交流電壓表測量信號發(fā)生器的輸出電壓，并填表4-1 表4-1 信號 友生命 輸出正弦 波信號 電壓（V） 7 5 0.5 頻率（HZ） 50 5K 100K 頻率量程選擇

17、 輸出衰減選擇 交流 電壓表 量程旋鈕位置 電壓表頭示值 2 .示波器的使用 ⑴屏幕顯示掃描基線 打開電源，示波器工作在自動掃描狀態(tài)，通道1和2輸入為0。 ⑵觀察正弦波信號 a.信號發(fā)生器的車^出頻率為1KHZ,有效值為3V的正弦波信號接到示波器的輸入通 道，輸入耦合開關(guān)置AC,觸發(fā)源置VERT,調(diào)節(jié)電平得到穩(wěn)定的正弦波。 b.調(diào)節(jié)V/DIV,T/DIV兩個旋鈕及其微調(diào)旋鈕使屏幕顯示表4-2要求 表4-2 正弦波彳百號 V/DIV T/DIV 調(diào)節(jié)旋鈕 三個周期 峰峰值五格 六個周期 峰峰值八格

18、 ⑶觀察兩個正弦波波形 信號發(fā)生器的車^出頻率為1KHZ,有效值為3V的正弦波信號接到示波器的輸入通道1和 輸入通道2,輸入耦合開關(guān)置AC,觸發(fā)源置VERT,顯示方式選擇雙蹤DUAL,調(diào)節(jié)電平得到穩(wěn)定的正弦波，并畫出波形。 五、實驗總結(jié) 1 .整理實驗記錄 2 .實現(xiàn)下列要求，如何調(diào)節(jié)有關(guān)旋鈕 ⑴改變波形位置 ⑵改變波形個數(shù) ⑶改變波形幅度 3 .心得體會 實驗五晶體管電壓放大電路 、實驗?zāi)康? 1 .進一步熟悉常用電子儀器的使用方法； 2 .學(xué)會單管電壓放大電路靜態(tài)工作點的測量方法，并觀察靜態(tài)對輸出波形失真的影響; 3 .學(xué)會電壓放大倍數(shù)的測量方法，并觀察

19、負載電阻對電壓放大倍數(shù)的影響。 、實驗儀器 設(shè)備名稱 型號與規(guī)格 數(shù)量 備注 信號發(fā)生器 交流電壓表 示波器 萬用表 模擬電子實驗箱 三、實驗原理 1 .靜態(tài)測試：放大器無外加輸入信號的情況下，測量電路的直流參數(shù); 2 .動態(tài)測試：放大器在外加輸入信號的作用下，測量電路的動態(tài)參數(shù)和觀察輸出波形。 四、實驗內(nèi)容 1 .測量靜態(tài)工作點 ⑴按實驗原理圖連接電路； ⑵調(diào)節(jié)RW1或Rw2,使UCE=5V ⑶測量Ub、Uc、Ue,填表5-1 原理圖 表5-1 測量值 計算值 Ub Uc Ue

20、 UCE Ube Ic Ib 2 .測量電壓放大倍數(shù) ⑴信號發(fā)生器的輸出頻率為1KHZ,有效值為6mV的正弦波信號加入放大器輸入端，調(diào)節(jié)Rwi 或Rw2,使輸出波形不失真，用交流電壓表測量輸入電壓和輸出電壓，并填表5-2。 表5-2 Rl Ui U0 Ao 空載 Rl=2KQ Rl=10KQ ⑵觀察Ui和Uo的相位關(guān)系，并繪出其波形。 3 .觀察靜態(tài)工作點對放大器輸出波形失真的影響 在空載情況下，調(diào)節(jié)Rwi或Rw2,觀祭輸出波形失真情況，并填表5-3° 表5-3 失真類型 Uo波形

21、 截止失真 飽和失真 五、實驗總結(jié) 1整理實驗記錄， 2分析負載電阻對放大倍數(shù)的影響,3心得體會。 實驗六組合邏輯電路 、實驗?zāi)康? 1 .認識集成數(shù)字電路器件，了解其型號、管腳連接； 2 .建立數(shù)字電子電路的基本概念； 3 .學(xué)會用與非”門、異或門組成半加器和全加器電路。 、實驗設(shè)備和器件 設(shè)備名稱 型號與規(guī)格 數(shù)量 備注 直流穩(wěn)壓電源 數(shù)字邏輯實驗箱 萬用表及工具 集成電路器件 、實驗內(nèi)容 1半加器電路： ⑴用一片與非”門74LS00,一片異或門74LS86連接如圖（一）所示的半加器

22、電路。 ⑵電路連接檢查無誤后，接通電源+5V,改變輸入A、B狀態(tài)，觀察輸出端S、C的狀態(tài)，并 記錄于表一。 圖6-1半加器電路 Ai Bi Si Ci 0 0 0 1 1 0 1 1 表6-1  2全加器電路 ⑴用一片與非”門74LS00,一片雙與非”門74LS20和一片異或門74LS86連接如圖6-2所示的全加器電路。 ⑵電路連接檢查無誤后，接通電源 +5V,改變輸入Ai、Bi、Ci-1狀態(tài)，觀察輸出端Si、Ci的 狀態(tài)，并記錄于表6-2。 圖6-2全加器電路 Ai Bi Ci-1 Si Ci 0

23、 0 0 0 0 1 0 1 0 1 0 0 1 1 0 1 0 1 0 1 1 1 1 1 表6-2 四、預(yù)習(xí)要求 1 .熟悉74LS00、74LS20、74LS86的工作原理及接線方法。 2 .復(fù)習(xí)半加器、全加器電路工作原理。 3 .畫出實驗線路圖及有關(guān)記錄表格。 五、實驗總結(jié) 1 .畫出實驗線路圖，整理實驗記錄。 2 .寫出實驗收獲和存在問題。 實驗七計數(shù)、譯碼、顯示電路 一、實驗?zāi)康? 1 .進一步熟悉數(shù)字集成電路的應(yīng)用和半導(dǎo)體數(shù)碼管的使用方法。

24、 2 .學(xué)習(xí)計數(shù)、譯碼、顯示電路的組成，并驗證其邏輯功能。 、實驗設(shè)備和器件 設(shè)備名稱 型號與規(guī)格 數(shù)量 備注 直流穩(wěn)壓電源 數(shù)字邏輯實驗箱 萬用表及工具 集成電路器件 顯示器 、實驗內(nèi)容 1 .電路連接 本實驗使用的器件74LS90、74LS48、BS205的管角排列如附圖所示，其中74LS90通過外部接線將A0和CP2連接便構(gòu)成一個十進制計數(shù)器，CP1是計數(shù)脈沖輸入端，A0~A3是計數(shù)器的輸出端，R01、R02是兩個置0端，S01、S02是兩個置“1端，均為高電平有效，BS205顯示器兩地端已接地。

25、 CP1a CP2 A0 Al 74LS90 他 ' A3 . AO b & : 因 MLS4S e f A3 c a b c :ES205 f E 1 圖7-1計數(shù)、譯碼、顯示電路工作原理圖 2 驗證邏輯功能 按圖7-1接線，電路連接檢查無誤后，接通電源+5V。 ⑴驗證計數(shù)器置“0”和置“9功能?！? ⑵驗證計數(shù)器的計數(shù)功能 將計數(shù)器置“0端”R01、R02和置“9端”S01、S02接高地，在CP1端輸入適當頻率的脈沖 信號，觀察顯示器的顯示情況。 四、預(yù)習(xí)要求 1 .熟悉74LS

26、90、74LS48、BS205的工作原理及接線方法。 2 .復(fù)習(xí)計數(shù)、譯碼、顯示電路工作原理。 3 .畫出實驗線路圖及有關(guān)記錄表格。 五、實驗總結(jié) 1 .畫出實驗線路圖，整理實驗記錄。 2 .寫出實驗收獲和存在問題。 附錄 生竺乃038 34 3Y I豆再 I厚1曲 忙I山也心玉心足 IXIB}Y2A2B2YGND 附圖1 ini網(wǎng)園in網(wǎng)回國 Iu=^ LULUUJUJUJLilLZJ GND 網(wǎng)順Mnji皿回el [^5^JL^p 1ms與Q匚』C—T] UJLilIs]兇&團LzJ GND