《THETDG-1型电工技术》实训装置实训指导书
日期:2017-05-03 10:34:50? 发布人:admin? 浏览量:37

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实训一 基本电工仪表的使用及测量误差的计算........................ 1

实训二 减小仪表测量误差的方法.................................... 4

实训三? 欧姆定律.................................................. 7

实训四? 电阻的串联和并联电路...................................... 8

实训五? 电阻的混联电路........................................... 10

实训六 电路中电位的测量......................................... 11

实训七 基尔霍夫定律............................................. 13

实训八 叠加原理................................................. 15

实训九 电压源与电流源的等效变换................................. 16

实训十 戴维南定理和诺顿定理..................................... 18

实训十一? 负载获得最大功率的条件................................. 20

实训十二? 直流电阻电路故障的检查................................. 21

实训十三? 互易定理............................................... 24

实训十四 已知和未知电路元件伏安特性的测绘....................... 25

实训十五? 仪表量程扩展........................................... 28

实训十六? 电容的串联和并联电路................................... 31

实训十七? 电容的充放电电路....................................... 32

实训十八 典型电信号的观察与测量................................. 33

实训十九 二端口网络测试......................................... 35

实训二十 RC一阶电路的响应测试................................... 38

实训二十一? 二阶动态电路响应的研究............................... 40

实训二十二 互感电路观测......................................... 42

实训二十三 RLC串联谐振电路的研究............................ 44

实训二十四? RLC串联交流电路和并联交流电路........................ 47

实训二十五? 电感器和电容器在直流电路中和正弦交流电路中的特征????? 49

实训二十六? 日光灯电路的连接与功率因数的提高..................... 51

实训二十七 功率因数及相序的测量................................. 53

实训二十八? 三相负载的星形连接................................... 55

实训二十九? 三相负载的三角形连接................................. 57

实训三十 ? 三相电路功率的测量................................... 59

实训三十一 单相铁芯变压器特性的测试............................. 61

实训三十二 单相电度表安装及使用................................. 63

实训三十三 三相鼠笼式异步电动机的使用........................... 65

实训三十四? 三相鼠笼式异步电动机点动和自锁控制................... 69

实训三十五? 三相鼠笼式异步电动机正反转控制....................... 72

?


实训一 基本电工仪表的使用及测量误差的计算

?

一、实训目的

??? 1. 熟悉实训台上各类电源及各类测量仪表的布局和使用方法。

??? 2. 掌握指针式电压表、电流表内阻的测量方法。

3. 熟悉电工仪表测量误差的计算方法。

二、原理说明

  1. 为了准确地测量电路中实际的电压和电流,必须保证仪表接入电路后不会改变被测电路的工作状态。这就要求电压表的内阻为无穷大、电流表的内阻为零。而实际使用的指针式电工仪表都不能满足上述要求。因此,当测量仪表一旦接入电路,就会改变电路原有的工作状态,这就导致仪表的读数值与电路原有的实际值之间出现误差。这种测量误差值的大小与仪表本身内阻值的大小密切相关。只要测出仪表的内阻,即可计算出由其产生的测量误差。以下介绍几种测量指针式仪表内阻的方法。

2. 用“分流法”测量电流表的内阻

如图1-1所示。A为被测内阻(RA)的直流电流表。测

量时先断开开关S,调节电流源的输出电流I使A表指针

满偏转。然后合上开关S,并保持I值不变,调节电阻箱RB

的阻值,使电流表的指针指在1/2满偏转位置,此时有??????????????

可调电流源

? 1-1

?

?
???? IAISI/2?????????????????????????????????

??? RARBR1????????????????????? ????????????????????????????

??? R1为固定电阻器之值,RB可由电阻箱的刻度盘上读得。???????

??? 3. 用分压法测量电压表的内阻。

如图1-2所示。 V为被测内阻(RV)的电压表。测量

时先将开关S闭合,调节直流稳压电源的输出电压,

使电压表V的指针为满偏转。然后断开开关S,调节

可调稳压源? 1-2

?

?
RB使电压表V的指示值减半。此时有:RVRBR1

电压表的灵敏度为:SRV/U (Ω/V) 式中U

为电压表满偏时的电压值。???????????????????????????????????

4. 仪表内阻引入的测量误差(通常称之为方法误?????????????

差,而仪表本身结构引起的误差称为仪表基本误差)的计算。

1)以图1-3所示电路为例,R1上的电压为 UR1

现用一内阻为RV的电压表来测量UR1值,当RVR1并联后,

1-3

?
,以此来替代上式中的R1,则得

?????????????????????????????????????????????????????????

。绝对误差为△UU'R1UR1

R1R2RV,则得△U -

相对误差 U%=×100%=×100%=-33.3%?????

??? 由此可见,当电压表的内阻与被测电路的电阻相近时,测得值的误差是非常大的。

2)伏安法测量电阻的原理为:测出流过被测电阻RX的电流IR及其两端的电压降UR,则其阻值RX=UR/IR。图1-4a)、(b)为伏安法测量电阻的两

种电路。设所用电压表和电流表的

内阻分别为RV=20kΩ,RA=100Ω,

电源U=20V,假定RX的实际值为

R=10 kΩ。现在来计算用此两电路

1-4

?
测量结果的误差。??????????????????????????? (a)???????????????????? (b)

电路(a):

????????????

kΩ)。相对误差

电路(b:??

(kΩ)。相对误差

由此例,既可看出仪表内阻对测量结果的影响,也可看出采用正确的测量电路也可获

得较满意的结果。

三、实训设备

序号

名称

型号与规格

数量

备注

1

可调直流稳压电源

0~30V

二路

?

2

可调恒流源

0~200mA

1

?

3

指针式万用表

MF-47或其他

1

自备

4

可调电阻箱

0~9999Ω

1

DDZ-12

5

电阻器

按需选择

若干

?

四、实训内容

1. 根据“分流法”原理测定指针式万用表(MF-47型或其他型号)直流电流0.5mA5mA档量限的内阻。线路如图1-1所示。RB可选用DDZ-12中的电阻箱(下同)。

被测电流表量限

S断开时的表读数(mA

S闭合时的表读数(mA

RBΩ)

R1Ω)

计算内阻RA

Ω)

0.5 mA

?

?

?

?

?

5 mA

?

?

?

?

?

2. 根据“分压法”原理按图1-2接线,测定指针式万用表直流电压2.5V10V档量限的内阻。

被测电压表

??

S闭合时表读数(V

S断开时表读数(V

RB

(kΩ)

R1

(kΩ)

计算内阻RVkΩ)

S

(Ω/V)

2.5V

?

?

?

?

?

?

10V

?

?

?

?

?

?

3. 用指针式万用表直流电压10V档量程测量图1-3电路中R1上的电压U’R1之值,并计算测量的绝对误差与相对误差。

U

R2

R1

R10V

(kΩ)

计算值UR1

V

实测值U’R1

(V)

绝对误差

ΔU

相对误差

(ΔU/UR1)×100%

12V

10kΩ

50kΩ

?

?

?

?

?

五、实训注意事项

1. 实训台上配有实训所需的恒流源,在开启电源开关前,应将恒流源的输出粗调拨到2mA档,输出细调旋钮应调至最小。按通电源后,再根据需要缓慢调节。

2. 当恒流源输出端接有负载时,如果需要将其粗调旋钮由低档位向高档位切换时,必须先将其细调旋钮调至最小。否则输出电流会突增,可能会损坏外接器件。

??? 3. 实训前应认真阅读直流稳压电源的使用说明书,以便在实训中能正确使用。

??? 4. 电压表应与被测电路并联使用,电流表应与被测电路串联使用,并且都要注意极性与量程的合理选择。

5. 本实训仅测试指针式仪表的内阻。由于所选指针表的型号不同,本实训中所列的电流、电压量程及选用的RBR1等均会不同。实训时请按选定的表型自行确定。

六、思考题

 ? 1. 根据实训内容12,若已求出0.5mA档和2.5V档的内阻,可否直接计算得出5mA档和10V档的内阻?

  2. 用量程为10A的电流表测实际值为8A的电流时,实际读数为8.1A,求测量的绝对误差和相对误差。

七、实训报告

  1. 列表记录实训数据,并计算各被测仪表的内阻值。

  2. 计算实训内容3的绝对误差与相对误差。

实训二 减小仪表测量误差的方法

?

一、实训目的

  1. 进一步了解电压表、 电流表的内阻在测量过程中产生的误差及其分析方法。

  2. 掌握减小因仪表内阻所引起的测量误差的方法。

二、原理说明

  减小因仪表内阻而产生的测量误差的方法有以下两种:

1. 不同量限两次测量计算法

当电压表的灵敏度不够高或电流表的内阻太大时,可

利用多量限仪表对同一被测量用不同量限进行两次测量,

用所得读数经计算后可得到较准确的结果。

如图2-1所示电路,欲测量具有较大内阻R0的电动势

2-1

?
US的开路电压Uo时,如果所用电压表的内阻RvR0

差不大时,将会产生很大的测量误差。

设电压表有两档量限,U1U2分别为在这两个不同量限下测得的电压值,令Rv1Rv2分别为这两个相应量限的内阻,则由图2-1可得出

 Ul×US   ????? U2=×US

由以上两式可解得USR0。其中US(即Uo)为:US

由此式可知,当电源内阻R0与电压表的内阻Rv相差不大时,通过上述的两次测量,

即可计算出开路电压Uo的大小,且其准确度要比单次测量好得多。

对于电流表,当其内阻较大时,也可用

类似的方法测得较准确的结果。如图2-2所示电路,

不接入电流表时的电流为?? I 。接入内阻为

2-2

?
RA的电流表A时,电路中的电流变为I',

如果RAR,则I'I/2,出现很大的误差。???????????????????

如果用有不同内阻RA1RA2的两档量限的电流表作两次测量并经简单的计算就可得到

较准确的电流值。按图2-2电路,两次测量得?? Il?????????? I2

由以上两式可解得USR,进而可得:I

2. 同一量限两次测量计算法

如果电压表(或电流表)只有一档量限,且电压表的内阻较小(或电流表的内阻较大)时,可用同一量限两次测量法减小测量误差。其中,第一次测量与一般的测量并无两样。第二次测量时必须在电路中串入一个已知阻值的附加电阻。

(1) 电压测量──测量如图2-3所示电路的开路电压Uo

设电压表的内阻为Rv。第一次测量,电压表的读数为U1

2-3

?
第二次测量时应与电压表串接一个已知阻值的电阻器R

电压表读数为U2。由图可知:

Ul,? U2 由此两式可解得E

Ro,则US(即Uo)为: USUo

2-4

?
(2) 电流测量──测量如图2-4所示电路的电流I

设电流表的内阻为RA。第一次测量电流表的读数为I1

第二次测量时应与电流表串接一个已知阻值的电阻器R,电流表读数为I2。由图可知:

Il????????????? I2???????????????????

由以上两式可解得USR0,从而可得:?? I

由以上分析可知,当所用仪表的内阻与被测线路的电阻相差不大时,采用多量限仪表

不同量限两次测量法或单量限仪表两次测量法,通过计算就可得到比单次测量准确得多的结果。

三、实训设备

序号

????

型号与规格

?

备注

1

直流稳压电源

0~30V

1

?

2

指针式万用表

MF-47或其他

1

自备

3

直流毫安表

0~2000mA

1

?

4

可调电阻箱

0~9999Ω

1

DDZ-12

5

电阻器

按需选择

?

?

四、实训内容

1. 双量限电压表两次测量法

按图2-3电路,实训中利用实训台上的一路直流稳压电源,取US2.5VRo选用50kΩ(取自电阻箱)。用指针式万用表的直流电压2.5V10V两档量限进行两次测量,最后算出开路电压U’o之值。

万用表电压量限

V

内阻值

?

kΩ

两个量限的测量值U

V

电路计算值U0

V

两次测量计算值U’0

(V)

U的相对

误差值

(%)

U’0的相对误差

(%)

2.5

?

?

?

?

?

?

10

?

?

?

R2.5VR10V参照实训一的结果。

2. 单量限电压表两次测量法

实训线路同上。先用上述万用表直流电压2.5V量限档直接测量,得U1。然后串接R10kΩ的附加电阻器再一次测量,得U2。计算开路电压U’o之值。

实际计算值

两次测量值

测量计算值

U1的相对误差

U’0的相对误差

?

%

U0V

U1V

U2V

U’0? (V)

(%)

?

?

?

?

?

?

3. 双量限电流表两次测量法

按图2-2线路进行实训,US0.3VR300Ω(取自电阻箱),用万用表0.5mA5mA两档电流量限进行两次测量,计算出电路的电流值I’

万用表电流量限

?

内阻值

?

Ω

两个量限的测量值I1

mA

电路计算值I

mA

两次测量计算值I’

(mA)

I1的相对

误差

(%)

?

I’的相对误差

(%)

0.5mA

?

?

?

?

?

?

5mA

?

?

?

R0.5mAR5mA参照实训一的结果。

4. 单量限电流表两次测量法

实训线路同3。先用万用表0.5mA电流量限直接测量,得I1。再串联附加电阻R30Ω进行第二次测量,得I2。求出电路中的实际电流I’之值。

实际计算值

两次测量值

测量计算值

I1的相对误差

I’的相对误差

ImA

I1mA

I2mA

I’(mA)

?(%)

(%)

?

?

?

?

?

?

五、实训注意事项

??? 1. 同实训一。

2. 采用不同量限两次测量法时,应选用相邻的两个量限,且被测值应接近于低量限的满偏值。否则,当用高量限测量较低的被测值时,测量误差会较大。

3. 在实训内容34中,电路电流的计算值为=1mA,却用万用表0.5mA档去测量该电流,这纯为实训所需。因为实训中,已知万用表0.5mA档的内阻>300Ω,接入电路后总电流<0.5mA,故可如此用。在实际工程测量中,一般应先用最高量程档去测量被测值,粗知被测值后再选用合适的档位进行准确测量。

4. 实训中所用的MF-47型万用表属于较精确的仪表。在大多数情况下,直接测量误差不会太大。只有当被测电压源的内阻>1/5电压表内阻或者被测电流源内阻<5倍电流表内阻时,采用本实训的测量、计算法才能得到较满意的结果。

实训三? 欧姆定律

?

一、实训目的

1. 掌握电路中电压、电流和电阻三个基本量之间的相互关系。

2. 知道电路中电压、电流和电阻三个基本量之间的内在规律。

3. 学会用电流插头、插座测量电路中电流的方法。

二、原理说明

欧姆定律是电路的基本定律之一,它反映了电路中电压、电流和电阻等基本物理量之间的关系。欧姆定律分为两部分研究:

不包含电源,只有电阻的部分电路,称为部分电路欧姆定律:电路中的电流I与电阻两端的电压U成正比,与电阻R成反比;

含有电源和负载的闭和电路称为全电路欧姆定律:闭和电路中的电流与电源电动势成正比,与电路的总电阻成反比。

三、实训设备

序号

名称

型号与规格

数量

备注

1

直流可调稳压电源

0~30V

1

?

2

直流数字毫安表

0~2000mA

1

?

3

直流数字电压表

0~200V

1

?

4

电路基础实训()

?

1

DDZ-11

四、实训内容


利用电路基础实训()上的“基尔霍夫定律/叠加原理”线路,根据图3-1,按照实训要求接线。

3-1

?
?

?


1. AF之间加上直流电源,改变直流电源的大小,观察直流毫安表的变化情况,将数据记录在表3-1中。???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? ??????????????????????????????????????????

3-1

UV

?

?

?

?

?

?

?

ImA

?

?

?

?

?

?

?

2. 分别在FAFDFE之间加入相同的电压,观察直流毫安表的变化情况,将数据记录在表3-2中。??????????????????? 3-2

R(Ω)

?

?

?

?

?

?

?

ImA

?

?

?

?

?

?

?

五、实训注意事项

1.本实训线路系多个实训通用,本次实训中要使用电流插头和插座,三个故障按键均不得按下。

2.实训所需的电压源,在开启电源开关前,应将电压源的输出细调旋钮调至最小,接通电源后,再根据需要缓慢调节。

3.直流毫安表应与被测电路串联使用, 并且要注意极性与量程的合理选择。

4.实训过程中,注意观察电源和电阻变化时,直流毫安表的变化情况。

六、思考题

1. 已知某灯泡两端电压为220V,灯泡的电阻为1210Ω,那流过灯泡的电流为多少?

七、实训报告

1. 总结欧姆定律。

2. 总结电路中电压、电流和电阻三个基本量之间的相互关系。

?

?

?

实训四? 电阻的串联和并联电路

?

一、实训目的

1.掌握电阻串、并联电路的特点。

2.能应用电阻串、并联电路的特点分析实际电路。

二、原理说明

1.电阻串联电路

把两个或两个以上的电阻依次连接,使电流只有一条通路的电路,称为电阻串联电路,电阻串联电路的特点是:

1)电流特点:通过各电阻的电流相等。

2)电压特点:总电压等于各电阻上电压之和。

3)电阻特点:等效电阻(总电阻)等于各串联电阻之和。

4)电压分配:各串联电阻对总电压起分压作用,各电阻两端的电压与各电阻的阻值成正比。

2. 电阻并联电路

把两个或两个以上的电阻并接在两点之间,电阻两端承受同一电压的电路,称为电阻并联电路,电阻并联电路的特点是:

1)电压特点:各并联电阻两端的电压相等。

2)电流特点:总电流等于通过各电阻的分电流之和。

3)电阻特点:电阻并联对总电流有分流作用,并联电路等效电阻(总电阻)的倒数等于各并联电阻倒数之和。

4)电流分配:并联电路中通过各个电阻的电流与各个电阻的阻值成反比。

三、实训设备

序号

名称

型号与规格

数量

备注

1

直流可调稳压电源

0~30V

1

?

2

直流数字毫安表

0~2000mA

1

?

3

直流数字电压表

0~200V

1

?

4

万用表

?

1

自备

5

电阻若干

?

1

DDZ-11

四、实训内容

1. 电阻串联电路的测量

1)按图4-1所示电路连接实训原理电路,

2)将直流稳压电源输出6V电压接入电路。

3)测量串联电路各电阻两端的电压、流过串联电路的总电流及等效电阻。自拟表格,将测量的各数据填入表格中。

4-1 电阻串联电路

?
2. 电阻并联电路的测量

1)按图4-2所示电路连接实训原理电路,

2)将直流稳压电源输出6V电压接入电路。

3)测量并联电路流过各电阻的电流,并联电路的总电流及等效电阻。自拟表格,将测量的各数据填入表格中。

五、实训注意事项

4-2 电阻并联电路

?
1. 实训所需的电压源,在开启电源开关前,应将电压源的输出细调旋钮调至最小,接通电源后,再根据需要缓慢调节。

2. 电压表应与被测电路并联使用,电流表应与被测电路串联使用,并且都要注意极性与量程的合理选择。

六、思考题

1. 有两个白炽灯,他们的额定电压都是220VA灯额定功率为40WB灯额定功率为100W。在220V工作电压下,将它们串联连接时,那一盏灯亮?将它们并联连接时,那一盏灯亮?

2. 两个阻值相差很大的电阻并联,其等效电阻有哪只电阻决定?

七、实训报告

1. 根据实训结果,分析总结电阻串、并联电路的特点。

2. 心得体会及其它。

实训五? 电阻的混联电路

?

一、实训目的

1.认识电阻的混联电路,会分析混联电路的等效电阻。

2.学会混联电路的分析方法。

3.学会伏安法测电阻。

二、原理说明

1.电阻的混联电路

在实际电路中,既有电阻串联又有电阻并联的电路,称为电阻混联电路。如图5-1所示。混联电路的一般分析方法:

1)求混联电路的等效电阻

根据混联电路电阻的连接关系求出电路的等效电阻。

2)求混联电路的总电流

5-1 电阻混联电路

?
根据欧姆定律求出电路的总电流。

3)求各部分的电压、电流和功率

?根据欧姆定律,电阻的串、并联特点和电功率的计算公式分别求出电路各部分的电压、电流和功率。

2.伏安法测电阻

伏安法又称电流表-电压表法,是一种间接测量电阻的方法。这种方法是在被测电阻通有电流的条件下,用电压表测出电阻两端的电压,用电流表测量通过电阻的电流,然后根据欧姆定律求出被测电阻。

序号

名称

型号与规格

数量

备注

1

直流可调稳压电源

0~30V

1

?

2

直流数字毫安表

0~2000mA

1

?

3

直流数字电压表

0~200V

1

?

4

万用表

?

1

自备

5

电阻器若干

?

1

DDZ-11

三、实训设备

四、实训内容

1. 电阻串联电路的连接

1)按图5-1所示电路连接实训电路,接线时,可先将电源USR1R2串联,再将R3并联bc两点。即先连接串联电路,后连接分支的并联电路。

2)将直流稳压电源输出+6V电压接入电路。

2. 等效电阻的测量与计算:

1)断开稳压电源,万用表拨至欧姆档,分别测量RbcRac两处的等效电阻值,自拟表格,将测量结果填入表中。

2)根据电路等效原理,分别计算RbcRac的阻值,将计算结果填入自拟表格中。

?? ??????

3. 电阻混联电路电压与电流的测量:

1)接上稳压电源,用直流电压表测各电阻的端电压,将测量结果填入自拟表格中。

2)将直流毫安表连入测量回路中,测量流经各电阻电流,并将测量结果填入自拟表格中。

4. 用伏安法计算等效电阻:

根据所得有关数据,用伏安法计算等效电阻Rac,将结果填入自拟表格中,比较一下用不同方法所得的总等效电阻值。

五、实训注意事项

1. 注意直流稳压电源、直流电压表、直流毫安表的使用方法。

2. 换接线路时,必须关闭电源开关。

六、思考题

1. 连接电阻混联电路应注意哪些问题?

2. 等效电阻的求法有几种?

七、实训报告

1. 根据实训结果,分析总结电阻混联电路等效电阻的分析方法。

2. 心得体会及其它。

?

?

?

实训六 电路中电位的测量

?

一、实训目的

1. 掌握电路中电位的测量方法。

2. 会计算电路中各点电位。

二、原理说明

电路中各点的电位,就是从该点出发通过一定的路径到达参考点,其电位等于此路径上全部电压降的代数和。

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相对于参考点的电位及任意两点间的电压。

在电路中电位参考点可任意选定,但一旦选定以后,各点电位的计算均以该点为准。如果换一个点作为参考点,则各点电位也就不同。所以说,电位的大小随参考点的选择而不同。

三、实训设备

序号

名称

型号与规格

数量

备注

1

直流可调稳压电源

0~30V

两路

?

2

?

1

自备

3

直流数字电压表

0~200V

1

?

4

电路基础实训()

?

1

DDZ-11

四、实训内容

利用电路基础实训()上的“基尔霍夫定律/叠加原理”线路,按图6-1接线。

6-1

?
?

?


1. 分别将两路直流稳压电源接入电路,令 U16VU212V。(先调准输出电压值,再接入实训线路中。)

2. 以图6-1中的A点作为电位的参考点,分别测量BCDEF各点的电位值φ及相邻两点之间的电压值UABUBCUCDUDEUEFUFA,数据列于表中。

3. D点作为参考点,重复实训内容2的测量,测得数据列于表中。

?

参考点

φ与U

φA

φB

φC

φD

φE

φF

UAB

UBC

UCD

UDE

UEF

UFA

A

计算值

?

?

?

?

?

?

测量值

?

?

?

?

?

?

?

?

?

?

?

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?

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D

计算值

?

?

?

?

?

?

测量值

?

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?

?

?

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?

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?

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?

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?

?

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注:1.“计算值”一栏,UAB=φA-φBUBC=φB-φC,以此类推。

五、实训注意事项

1. 本实训线路系多个实训通用,本次实训中不使用电流插头和插座。实训挂箱上的k3应拨向330Ω侧,DD’用导线连接起来,三个故障按键均不得按下。

2. 测量电位时,用指针式万用表的直流电压档或用数字直流电压表测量时,用负表棒(黑色)接参考电位点,用正表棒(红色)接被测各点。若指针正向偏转或数显表显示正值,则表明该点电位为正(即高于参考点电位);若指针反向偏转或数显表显示负值,此时应调换万用表的表棒,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)。数显表也可不调换表棒,直接读出负值。

六、思考题

  若以F点为参考电位点,实训测得各点的电位值;现令E点作为参考电位点,试问此时各点的电位值应有何变化?

七、实训报告

1. 总结电路中电位的测量方法。

2. 心得体会及其它。

?

?

?

实训七 基尔霍夫定律

?

一、实训目的

  1. 验证基尔霍夫定律的正确性,掌握基尔霍夫定律的内容。

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

  基尔霍夫定律是电路的基本定律。测量某电路的各支路电流及每个元件两端的电压,应能分别满足基尔霍夫电流定律(KCL)和电压定律(KVL)。

基尔霍夫第一定律,也称节点电流定律(KCL):对电路中的任一节点,在任一时刻,流入节点的电流之和等于流出节点的电流之和。即对电路中的任一个节点而言,应有ΣI0

基尔霍夫第二定律,也称回路电压定律(KVL):对电路中的任一闭和回路,沿回路绕行方向上各段电压的代数和等于零。即对任何一个闭合回路而言,应有ΣU0

运用该定律时必须注意各支路或闭合回路中电流的正方向,此方向可预先任意设定。

三、实训设备  

序号

名称

型号与规格

数量

备注

1

直流可调稳压电源

0~30V

两路

?

2

?

1

自备

3

直流数字电压表

0~200V

1

?

4

电路基础实训()

?

1

DDZ-11

四、实训内容

  实训线路与实训六图6-1相同,用DDZ-11挂箱的“基尔霍夫定律/叠加原理”线路。

  1. 实训前先任意设定三条支路和三个闭合回路的电流正方向。图6-1中的I1I2I3的方向已设定。三个闭合回路的电流正方向可设为ADEFABADCBFBCEF

2. 分别将两路直流稳压源接入电路,令U16VU212V

3. 熟悉电流插头的结构,将电流插头的两端接至数字毫安表的“+、-”两端。

4. 将电流插头分别插入三条支路的三个电流插座中,读出并记录电流值。

5. 用直流电压表分别测量两路电源及电阻元件上的电压值,记录之。

被测量

I1(mA)

I2(mA)

I3(mA)

U1(V)

U2(V)

UFA(V)

UAB(V)

UAD(V)

UCD(V)

UDE(V)

计算值

?

?

?

?

?

?

?

?

?

?

测量值

?

?

?

?

?

?

?

?

?

?

相对误差

?

?

?

?

?

?

?

?

?

?

五、实训注意事项

1. 同实训六的注意1,但需用到电流插座。

2.所有需要测量的电压值,均以电压表测量的读数为准。 U1U2也需测量,不应取电源本身的显示值。

3. 用指针式电压表或电流表测量电压或电流时,如果仪表指针反偏,则必须调换仪表极性,重新测量。此时指针正偏,可读得电压或电流值。若用数显电压表或电流表测量,则可直接读出电压或电流值。但应注意:所读得的电压或电流值的正确正、负号应根据设定的电流方向来判断。

六、预习思考题

  1. 根据图6-1的电路参数,计算出待测的电流I1I2I3和各电阻上的电压值,记入表中,以便实训测量时,可正确地选定毫安表和电压表的量程。

  2. 实训中,若用指针式万用表直流毫安档测各支路电流,在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?若用直流电流表进行测量时,则会有什么显示呢?

七、实训报告

  1. 根据实训数据,选定节点A,验证KCL的正确性。

2. 根据实训数据,选定实训电路中的任一个闭合回路,验证KVL的正确性。

?

?

?

?

?

?

实训八 叠加原理

?

一、实训目的

验证线性电路叠加原理的正确性,掌握线性电路叠加原理的分析方法。

二、原理说明

叠加原理是线性电路分析的基本方法,它的内容是:有线性电阻和多个独立电源组成的线性电路中,任何一支路中的电流(或电压)等于各个独立电源单独作用时,在此支路中所产生的电流(或电压)的代数和。

当某个电源单独作用时,其余不起作用的电源应保留内阻,多余电压源作短路处理,多余电流源作开路处理。

三、实训设备

序号

???

型号与规格

数量

?

1

直流稳压电源

0~30V可调

二路

屏上

2

万用表

?

1

自备

3

直流电压表

0~200V

1

屏上

4

直流毫安表

0~2000mA

1

屏上

5

电路基础实训()

?

1

DDZ-11

四、实训内容

实训线路如图8-1所示,用

DDZ-11挂箱的“基尔霍夫定律/

加原理”线路。

1. 将两路稳压源的输出分别

调节为12V6V,接入U1U2处。

8-1

?
2. U1电源单独作用(将开关 K1投向U1侧,开关K2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8-1

  表 8-1

测量项目

实训内容

U1

(V)

U2

(V)

I1

(mA)

I2

(mA)

I3

(mA)

UAB

(V)

UCD

(V)

UAD

(V)

UDE

(V)

UFA

(V)

U1单独作用

?

?

?

?

?

?

?

?

?

?

U2单独作用

?

?

?

?

?

?

?

?

?

?

U1U2共同作用

?

?

?

?

?

?

?

?

?

?

3. U2电源单独作用(将开关K1投向短路侧,开关K2投向U2侧),重复实训步骤2的测量和记录,数据记入表8-1

4. U1U2共同作用(开关K1K2分别投向U1U2侧), 重复上述的测量和记录,数据记入表8-1

5. R5330Ω)换成二极管 1N4007(即将开关K3投向二极管1N4007侧),重复14的测量过程,自拟表格。

五、实训注意事项

1. 用电流插头测量各支路电流时,或者用电压表测量电压降时,应注意仪表的极性,并应正确判断测得值的+、-号。

2. 注意仪表量程的及时更换。

六、思考题

?实训电路中,若有一个电阻器改为二极管, 试问叠加原理还成立吗?为什么?

七、实训报告

1. 根据实训数据表格,进行分析、比较,归纳、总结实训结论。

2. 通过实训步骤5,你能得出什么样的结论?

3. 心得体会及其它。

?

?

?

实训九 电压源与电流源的等效变换

?

一、实训目的

验证电压源与电流源等效变换的条件。

二、原理说明

1. 一个直流稳压电源在一定的电流范围内,具有很小的内阻。故在实用中,常将它视为一个理想的电压源,即其输出电压不随负载电流而变。其外特性曲线,即其伏安特性曲线Uf(I)是一条平行于I轴的直线。

一个恒流源在实用中,在一定的电压范围内,可视为一个理想的电流源,即其输出电流不随负载两端的电压(亦即负载的电阻值)而变。

2. 一个实际的电压源(或电流源), 其端电压(或输出电流)不可能不随负载而变,因它具有一定的内阻值。故在实训中,用一个小阻值的电阻(或大电阻)与稳压源(或恒流源)相串联(或并联)来摸拟一个实际的电压源(或电流源)。

3. 一个实际的电源,就其外部特性而言,既可以看成是一个电压源,又可以看成是

一个电流源。若视为电压源,则可用一个理想的电压源Us与一个电阻Ro相串联的组合来表示;若视为电流源,则可用一

个理想电流源Is与一电导g0

并联的给合来表示。如果有两个

电源,他们能向同样大小的电阻

9-1

?
供出同样大小的电流和端电压,

则称这两个电源是等效的,即具有相同的外特性。

一个电压源与一个电流源等效变换的条件为:

电压源变换为电流源:IsUsR0go1/R0 ;电流源变换为电压源:UsIsR0R01/ go;如图9-1所示。?????????????????????????????

三、实训设备

序号

???

型号与规格

数量

?

1

可调直流稳压电源

0~30V

1

屏上

2

可调直流恒流源

0~200mA

1

屏上

3

直流电压表

0~200V

1

屏上

4

直流毫安表

0~2000mA

1

屏上

5

万用表

?

1

自备

6

电阻器

120Ω、510Ω

1

DDZ-11

四、实训内容

1. 测定电源等效变换的条件

1)按图9-2(a)线路接线,

自拟表格,记录线路中两表的读数。

2)利用图9-2(a)中的元件和仪表,按图9-2(b) 接线。

9-2

?
3)调节恒流源的输出电流IS

使两表的读数与图9-2(a)时的数值相等,记录Is之值,验证等效变换条件的正确性。

五、实训注意事项

1. 换接线路时,必须关闭电源开关。

2. 直流仪表的接入应注意极性与量程。

六、预习思考题

稳压源和恒流源的输出在任何负载下是否保持恒值?

七、实训报告

1. 从实训结果,验证电源等效变换的条件。

2. 心得体会及其它。

?

?

?

?

?

?

?

?

实训十 戴维南定理和诺顿定理

?

一、实训目的

  1. 验证戴维南定理和诺顿定理的正确性,加深对该定理的理解。

??? 2. 掌握测量有源二端网络等效参数的一般方法。

二、原理说明

1. 任何具有两个出线端的部分电路称为二端网络。若网络中含有电源称为有源二端网络,否则称为无源二端网络。

2. 戴维南定理:任何一个线性有源二端网络,对外电路来说,总可以用一个电压源与一个电阻的串联来等效代替,此电压源的电动势Us等于这个有源二端网络的开路电压Uoc, 其等效内阻R0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。

3. 诺顿南理指出:任何一个线性有源网络,总可以用一个电流源与一个电阻的并联组合来等效代替,此电流源的电流Is等于这个有源二端网络的短路电流ISC,其等效内阻R0定义同戴维南定理。

UocUs)和R0或者ISCIS)和R0称为有源二端网络的等效参数。

三、实训设备

序号

??

型号与规格

数量

备注

1

可调直流稳压电源

030V

1

屏上

2

可调直流恒流源

0~200mA

1

屏上

3

直流电压表

0~200V

1

屏上

4

直流毫安表

0~2000mA

1

屏上

5

万用表

?

1

自备

6

电阻器

?

若干

DDZ-11

7

可调电阻箱

099999Ω

1

DDZ-12

8

电位器

1k/2W

1

DDZ-12

?四、实训内容

根据实训挂箱中“基尔霍夫定律/叠加原理”线路,按实训要求接好实训线路。

?

?

?

?

?

?


10-1

?
(a)????????????? ??????????????????????????????(b)

? 1. 用开路电压、短路电流法测定戴维南等效电路的UocR0。在10-1(a)中,U1端接入稳压电源Us=12VDD’之间加入10mA电流,U2端不接入RL利用开关K2,分别测定UOcIsc,并计算出R0。(测Uoc时,不接入mA表。)

Uoc(v)

Isc(mA)

R0=Uoc/Isc(Ω)

?

?

?

??? 2. 负载实训

按图10-1(a) U2接入RL。改变RL阻值,测量不同端电压下的电流值,记于下表,并据此画出有源二端网络的外特性曲线。

Uv

?

?

?

?

?

?

?

?

?

ImA

?

?

?

?

?

?

?

?

?

3. 验证戴维南定理:从电阻箱上取得按步骤“1”所得的等效电阻R0之值, 然后令其与直流稳压电源(调到步骤“1”时所测得的开路电压Uoc之值)相串联,如图10-1(b)所示,仿照步骤“2”测其外特性,对戴氏定理进行验证。

Uv

?

?

?

?

?

?

?

?

?

ImA

?

?

?

?

?

?

?

?

?

4. 验证诺顿定理:从电阻箱上取得按步骤“1”所得的等效电阻R0之值, 然后令其与直流恒流源(调到步骤“1”时所测得的短路电流Isc 之值)相并联,如图10-2所示,仿照步骤“2”测其外特性,对诺顿定理进行验证。  

Uv

?

?

?

?

?

?

?

?

?

ImA

?

?

?

?

?

?

?

?

?

?

五、实训注意事项

1. 测量时应注意电流表量程的更换。

2. 用万表直接测R0时,网络内的独立源必须???????????????

先置零,以免损坏万用表。其次,欧姆档必须经

调零后再进行测量。

10-2

?
3. 改接线路时,要关掉电源。

六、预习思考题

1. 在求戴维南等效电路时,作短路试验,测Isc的条件是什么?在本实训中可否直接作负载短路实训?请实训前对线路10-1(a)预先作好计算,以便调整实训线路及测量时可准确地选取电表的量程。

七、实训报告

1. 根据步骤23,分别绘出曲线,验证戴维南定理的正确性, 并分析产生误差的原因。

2. 归纳、总结实训结果。

3. 心得体会及其它。

实训十一? 负载获得最大功率的条件

?

一、实训目的

1. 掌握负载获得最大传输功率的条件。

2. 了解电源输出功率与效率的关系。

二、原理说明

1. 负载获得最大功率的条件

在闭合电路中,电源电动势所提供的功率,一部分消耗

11-1

?
在电源的内电阻r上,另一部分消耗在负载电阻RL上。

数学分析证明:当负载电阻RL和电源内阻r 相等时,


电源输出功率最大(负载获得最大功率Pmax,即当RL = r时,

2. 匹配电路的特点及应用

在电路处于“匹配”状态时,负载可以获得最大功率,但电源本身要消耗一半的功率。此时电源的效率只有50%。显然,这对电力系统的能量传输过程是绝对不允许的。发电机的内阻是很小的,电路传输的最主要指标是要高效率送电,最好是100%的功率均传送给负载。为此负载电阻应远大于电源的内阻,即不允许运行在匹配状态。而在电子技术领域里却完全不同。一般的信号源本身功率较小,且都有较大的内阻。而负载电阻(如扬声器等)往往是较小的定值,且希望能从电源获得最大的功率输出,而电源的效率往往不予考虑。通常设法改变负载电阻,或者在信号源与负载之间加阻抗变换器(如音频功放的输出级与扬声器之间的输出变压器),使电路处于工作匹配状态,以使负载能获得最大的输出功率。

三、实训设备

序号

名称

型号规格

数量

备注

1

直流毫安表

0~2000mA

1

?

2

直流电压表

0~200V

1

?

3

直流稳压电源

030V

1

?

4

电阻器

?

若干

?

?

?

?

?

11-2

?
?

?


四、实训内容??????????????? ??????????????????????????

负载获得最大功率的条件测量电路如图11-2所示,图中的电源US接直流稳压电源,负载RL取自实训挂箱。

1. 按图11-2所示连接实训原理电路。

2. 将直流稳压电源输出10V电压接入电路。

3. 设置R0=100Ω,开启稳压电源,令RL0~1k范围内变化时,用直流电压表进行测量,分别测出UoULI的值,自拟表格,填入数据。

4. 改变内阻值为R0=300Ω,输出电压US=15V,重复上述测量。

五、注意事项

1. 实训前要了解直流电压、电流表的使用与操作方法。

2. 在最大功率附近处可多测几点。

六、预习与思考题

1. 电力系统进行电能传输时为什么不能工作在匹配工作状态?

2. 实际应用中,电源的内阻是否随负载而变?

3. 电源电压的变化对最大功率传输的条件有无影响?

七、实训报告

1. 根据实训结果,说明负载获得最大功率的条件是什么?

2. 心得体会及其它。

?

?

?

实训十二? 直流电阻电路故障的检查

?

一、实训目的

1. 进一步熟练万用表的使用。

2. 学会用测量电阻的方法检查故障。

3. 学会用测量电压和电位的方法检查故障。

二、原理说明

故障的形式有电路接线错误、断线、短路、接触不良,元器件或仪表选择使用不恰当等。当电路出现故障时,应立即切断电源进行检查。

检查故障的一般方法:

1. 检查线路接线是否正确,仪表规格与量程、元件的参数(包括额定电压、额定电流、额定功率)及电源电压的大小选择是否正确。

2. 用万用表欧姆档检查故障时,应先切断电源,根据故障现象,大致判断故障区段。用万用表欧姆档检查该区段各元件、导线、连接点是否断开,各器件是否短路。一般来说如果某无源二端网络中有开路处,该网络两端测出的电阻值比正常值大;如果某无源二端网络中有短路处,该网络测出的电阻值比正常值小。

3. 用万用表直流电压档检查故障时,应先检查电源电压是否正确,如果电源电压正确,接通电源,再逐点测量各点对所选参考点的电位(或逐渐测量各段的电压)。一般来说,如果串联电路中的某一点开路,则开路点以前的电位相等,开路点以后的电位相等,但开路点前后的电位不相等;如果电路中的某一段短路,则两短路点间的电压为零(或两短路点的电位相等),而其余各段电压不为零。

?

三、实训设备

序号

名称

型号规格

数量

1

直流毫安表

0~2000mA

1

?

2

直流电压表

0~200V

1

?

3

直流稳压电源

030V

1

?

4

电阻器

?

若干

DDZ-11

?

?

?

?

?

?

?

四、实训内容

1. 测量前的准备与线路的连接:

1)按图12-1电路接线,即挂箱中“基尔霍夫定律/叠加原理”线路,。

2)调节直流稳压电源,输出电压为6V,然后断开稳压电源开关。

12-1

?
2. 简单串联电路正常连接与故障情况时电位、电压的测量:

1)测量图12-1所示电路正常连接时以E为参考点时各点的电位及各段电压,测量结果记入表12-1中。

2)将图12-1B点开路,重测各点电位及各段电压,记入表12-1中。

3)将图12-1AF点短路,重测各点电位及各段电压,记入表12-1中。

12-1

项目

/V

/V

/V

/V

/V

/V

/V

/V

正常

?

?

?

?

?

?

?

?

B点开路

?

?

?

?

?

?

?

?

AF短路

?

?

?

?

?

?

?

?

3.简单混联电路正常连接与故障情况时电位、电压的测量:

1)在图12-1电路中的AD两点间接一电阻510Ω,如图实训12-2所示。分别测量电路正常时以E为参考点时各点的电位及各段电压,记入表12-2中。

2)将图12-2B点开路,重测各点电位及各段电压,记入表12-2中。

12-2

?
3)将图12-2CD点短路,重测各点电位及各段电压,记入表12-2中。

12-2混联电路

?
?

????????????????????????????? 12-2

项目

/V

/V

/V

/V

/V

/V

/V

/V

/V

正常

?

?

?

?

?

?

?

?

?

B点开路

?

?

?

?

?

?

?

?

?

CD短路

?

?

?

?

?

?

?

?

?

4. 用万用表的欧姆档测量正常、故障电路的电阻:

去掉图12-2中所示的电源,用万用表的欧姆档分别测量正常情况下、B点开路、CD点短路时EF间的电阻值,记入表12-3中。

12-3

项目

正常

B点开路

bc短路

/Ω

?

?

?

5. D和的D’用导线连接好,利用所学知识,判断DDZ-11挂箱中“基尔霍夫定律/叠加原理”线路中的三个故障(按键按下时设置故障成功)。

故障1

故障2

故障3

五、注意事项

1. 根据实训结果,说明当某段串联电路发生故障(开路或短路)时,该段电路中各段电压或各点的电位有何变化?

2. 根据实训结果,说明当某无源二端网络中有开路或短路处时,该网络的等效电阻有何变化?

六、预习与思考题

实际应用中,应如何检查电路故障?

七、实训报告

1. 根据实训结果,总结检查电路故障的一般方法有那些?

2. 心得体会及其它。

?

?

?

?

?

?

?

?

?

实训十三? 互易定理

?

一、实训目的

验证互易定理的正确性,加深对互易定理的理解。

二、原理说明

1. 在线性电路中,激励与响应互易位置,则激励与响应的关系仍保持不变。正是由于线性系统具有互易特性,因此,从甲方向乙方传输信号的效果与从乙方向甲方传输信号的效果是相同的,亦即在线性电路中,信号的传输具有双向性。

13-1

?
2. 互易定理是指:如图13-1所示,在无源线性电路中,当在某支路A中接入激励源电压值U1(或电流值I1),在另一支路B中产生的电流值I2(或电压值U2)应等于将该电压(或电流)接入B支路时在支路A中所产生的电流

(或电压), I1I2U1U2之间有以下关系:U1I1=U2I2。如果U1=U2(或I2=I1),则I2=I1(或U2=U1)。互易定理只适用于线性无源电路,对非线性或有源电路不适用。

三、实训设备

序号

名称

型号与规格

数量

备注

1

直流稳压电源

0~30V

1

?

2

直流恒流源

0~200mA

1

?

3

直流数字电压表

0~200V

1

?

4

直流数字毫安表

0~2000mA

1

?

5

函数信号发生器

?

1

?

6

交流电压表

0~500V

1

?

7

交流电流表

0~5A

1

?

8

实训元件

?

1

DDZ-11

四、实训内容

实训线路见图13-2,按图连接实训线路。

1. A支路施加U1=8V的直流电压,

测量B支路的短路电流I2

2. B支路施加U2=8V的直流电压,

13-2

?

?
测量A支路的短路电流I1

3. A支路施加1=15mA的直流电流,测量B支路的开路电压2

4.在B支路施加2=15mA的直流电流,测量A支路的开路电压1

5.在A支路施加U1~=5V1kHz正弦波信号,测量B支路的短路电流I2~

6.在B支路施加U2~=5V1kHz正弦波信号,测量A支路的短路电流I1~

A支路激励

B支路响应

B支路激励

A支路响应

U1=8V

I2=

U2=8V

I1=

1=15mA

2=

2=15mA

1=

?

?

?

?

?

五、实训注意事项

1. 每次测量前,应注意选好所用仪表的量程及其极性。

2. 用交流信号做实训时, 信号源的电压幅值应以接入支路后的值为准。

六、预习思考题

互易定理适用的条件是什么?为什么?

?

?

?

实训十四 已知和未知电路元件伏安特性的测绘

?

一、实训目的

  1. 学会识别常用电路元件的方法。

??? 2. 掌握线性电阻、非线性电阻元件伏安特性的测试技能。

3. 掌握实训台上直流电工仪表和设备的使用方法。

4. 加深对线性电阻元件,非线性电阻元件伏安特性的理解

、原理说明

任何一个电器二端元件的特性可用该元件上的

端电压U 与通过该元件的电流I之间的函数关系

If(U)来表示,即用I-U 平面上的一条曲线来表征,

这条曲线称为该元件的伏安特性曲线。

1.线性电阻器的伏安特性曲线是一条通过

坐标原点的直线,如图14-1a所示,该直线的斜

率等于该电阻器的电阻值。

2.一般的白炽灯,其灯丝电阻从冷态开??????????????????? 14-1

始随着温度的升高而增大。通过白炽灯的电流越大,其温度越高,阻值也越大。灯丝的“冷电阻”与“热电阻”的阻值可相差几倍至十几倍,它的伏安特性如图14-1b曲线所示。

3.一般的半导体二极管是一个非线性电阻元件,其伏安特性如图14-1c所示。

其正向压降很小(一般的锗管约为0.20.3V,硅管约为0.50.7V),正向电流随正向压降的升高而急骤上升。而反向电压从零一直增加到十多至几十伏时,其反向电流增加很小,粗略地可视为零。可见,二极管具有单向导电性,但反向电压加得过高,超过管子的极限值,则会导致管子击穿损坏。

4. 稳压二极管是一种特殊的半导体二极管,其正向特性与普通二极管类似,但其反向特性较特别,如图14-1d所示。在反向电压开始增加时,其反向电流几乎为零,但当电压增加到某一数值时(称为管子的稳压值,有各种不同稳压值的稳压管),电流将突然增加,以后它的端电压将基本维持恒定,当反向电压继续升高时其端电压仅有少量增加。

注意:流过二极管或稳压二极管的电流不能超过管子的极限值,否则管子就会烧坏。

对于一个未知的电阻元件,可以参照对已知电阻元件的测试方法进行测量,再根据测得数据描绘其伏安特性曲线,再与已知元件的伏安特性曲线相对照,即可判断出该未知电阻元件的类型及某些特性,如线性电阻的电阻值、二极管的材料(硅或锗)、稳压二极管的稳压值等。

三、实训设备

序号

?

型号与规格

数量

备注

1

可调直流稳压电源

0~30V

1

屏上

2

万用表

?

1

自备

3

直流电流表表

0~2000mA

1

屏上

4

直流数字电压表

0~200V

1

?

5

二极管

1N4007, 2AP9

1

DDZ-12

6

稳压管

2CW51

1

DDZ-12

7

白炽灯

12V/0.1A

1

DDZ-12

8

线性电阻器

200Ω、510Ω、1kΩ/2W

1

DDZ-11

9

未知电阻

?

若干

DDZ-12

四、实训内容

  1. 测定线性电阻器的伏安特性

按图14-2接线,调节稳压电源的输出电压U,使R

端的电压依次为下表UR所列值,记下相应的电流表读数I

URV

0???? 2???? 4???? 6???? 8???? 10

ImA

?

14-2

?

????????????????

?

?2. 测定非线性白炽灯泡的伏安特性

将图14-2中的R换成一只12V0.1A的灯泡,重复1

14-3

?
的测量。UL为灯泡的端电压。

ULV

0.1

0.5

1

2

3

5

8

10

ImA

?

?

?

?

?

?

?

?

3. 测定半导体二极管的伏安特性

按图14-3接线,R为限流电阻器。测二极管的正向特性时,其正向电流不得超过36mA,二极管D的正向压降UD+按下表所列取值。测反向特性时,只需将图14-3 中的二极管D反接,且其反向电压UD可加到30V

正向特性实训数据

UD+ (V)

0.10

0.30

0.50

0.55

0.60

0.65

0.70

0.75

ImA

?

?

?

?

?

?

?

?

反向特性实训数据

UD(V)

0

-5

-10

-15

-20

-25

-30

ImA

?

?

?

?

?

?

?

  4. 测定稳压二极管的伏安特性

1)正向特性实训:将图14-3中的二极管换成稳压二极管2CW51,重复实训内容3中的正向测量。UZ+2CW51的正向压降。

UZ+V

?

ImA

?

  (2)反向特性实训:将图14-3中的R换成510Ω2CW51反接,测量2CW51的反向特性。稳压电源的输出电压UO020V,测量2CW51二端的电压UZ及电流I,由UZ的变化情况可看出其稳压特性。

UO(V)

?

UZV

?

ImA

?

5、未知电阻元件伏安特性的测试

测试未知电阻元件的伏安特性时,操作应特别细心,否则就可能会损坏被测器件。

1)按图14-3接线,但R510Ω,二极管D不接入,先将稳压电源的输出电压U调至最低(00.1V),再任选一种未知元件接入线路。

2)缓慢调节稳压电源的输出电压U,以毫安表每次增加3mA为测试点,依次记录每个电流测试点下元件两端的电压值UX。如果电流达到36mA或者UX达到30V,则停止测试,并将U调至最低。

3)将稳压电源正、负输出端的连接线互换位置,重复(2)。

4)另选一种未知元件接入线路,重复(2)(3)的测量,自拟表格记录。

注意:各DDZ-12实训箱中未知元件的排列顺序和元件方向是随机的,各不相同。

IXmA

0

3

6

9

12

15

18

21

24

27

30

33

36

UXV

?

?

?

?

?

?

?

?

?

?

?

?

?

IXmA

0

-3

-6

-9

-12

-15

-18

-21

-24

-27

-30

-33

-36

UXV

?

?

?

?

?

?

?

?

?

?

?

?

?

五、实训注意事项

1. 测二极管正向特性时,稳压电源输出应由小至大逐渐增加, 应时刻注意电流表读数不得超过36mA。稳压源输出端切勿碰线短路。

2. 如果要测定2AP9的伏安特性,则正向特性的电压值应取00.100.130.150.170.190.210.240.30V),反向特性的电压值取024,……,10(V)

3. 进行不同实训时,应先估算电压和电流值,合理选择仪表的量程,勿使仪表超量程。仪表的极性亦不可接错。

六、思考题

  1. 线性电阻与非线性电阻的概念是什么? 电阻器与二极管的伏安特性有何区别?

2. 设某器件伏安特性曲线的函数式为If(U),试问在逐点绘制曲线时,其坐标变量应如何放置?

3. 稳压二极管与普通二极管有何区别,其用途如何?

4. 在图14-3中,设U=2VUD+=0.7V,则mA表读数为多少?

?

?

?

实训十五? 仪表量程扩展

?

一、实训目的

1. 了解指针式毫安表的量程和内阻在测量中的作用。

2. 掌握毫安表改装成电流表和电压表的方法。

二、原理说明

1. 一只毫安表允许通过的最大电流称为该表的量程,用Ig表示,该表有一定的内阻,???????????????

Rg表示。这就是一个“基本表”,其等效电路如图15-1所示。IgRg是毫安表的两个重要参数。??????????????????????????????

15-1? 基本表

?
2. 满量程为1mA的毫安表,最大只允许通

1mA的电流,过大的电流会造成“打针”,甚?????????

至烧断电流线圈而损坏。要用它测量超过1mA的电流,亦即要扩大毫安表的测量范围,可选择一个合适的分流电阻RA与基本表并联,如图15-2所示。RA的大小可以精确算出。

设:基本表满量程为Ig=1mA??????

基本表内阻Rg=100Ω

现要将其量程扩大10倍(即可用来测

10mA电流),则应并联的分流电阻RA

15-2? 扩大电流量程

?
满足下式:

?

???????????????????????????????????????????????????????

?????????????????????????????????????????????

?

?

同理,要使其量程扩展为100mA,则应并联1.11Ω的分流电阻。

当用改装后的电流表来测量10(或100mA以下的电流时,只要将基本表的读数乘以10(或100)或者直接将电表面板的满刻度刻成(10100mA即可。

3. 毫安表改装为电压表。

一只毫安表也可以改装为一只电压表,只要选择一只合适的分压电阻RV与基本表相串接即可,如图15-3所示。

设被测电压值为U,则:

?

?????

?

???????????????????????????????????????????????? 15-3

电压表要将量程为1mA,内阻为100Ω的毫安表改装为量程为1V的电压表,则应串联的分压电阻的阻值应为:

???

若要将量程扩大到10V,应串多大的分压电阻呢?

三、实训设备

序号

名称

型号规格

数量

?

1

直流电压表

0~200V

1

?

2

直流电流表

0~2000mA

1

?

3

直流稳压电源

0~30V

1

?

4

直流恒流源

0~200mA

1

?

5

基本表

1mA100Ω

1

DDZ-15

6

电阻

1.01Ω,11.1Ω,900Ω,9.9kΩ

1

DDZ-15

四、实训内容与步骤

1. 1mA表表头的检验。

(1) 调节恒流源的输出,最大不超过1mA

(2) 先对毫安表进行机械调零,再将恒流源的输出接至毫安表的信号输入端;

(3) 调节恒流源的输出,令其从1mA调至0,分别读取指针表的读数,并记录之。

恒流源输出(mA)

1

08

06

04

02

0

表头读数(mA)

?

?

?

?

?

?

2. 将基本表改装为量程为10mA的毫安表。

(1) 将分流电阻11.1Ω并接在基本表的两端,这样就将基本表改装成了满量程为10mA的毫安表;

(2) 将恒流源的输出调至10mA

(3) 调节恒流源的输出,使其从10mA调至0,依次减小2mA,用改装好的毫安表依次测量恒流源的输出电流,并记录之;

恒流源输出(mA)

10

8

6

4

2

0

毫安表读数(mA)

?

?

?

?

?

?

(4) 将分流电阻改换为1.01Ω,再重复步骤3)(注意要改变恒流源的输出值)。

3. 将基本表改装为一只电压表。

(1) 将分压电阻9.9kΩ与基本表相串接,这样基本表就被改装成为满量程为10V的电压表;

(2) 将电压源的输出调至10V

(3) 调节电压源的输出,使其从10V0,依次减小2V,并用改装成的电压表进行测量,并记录之。

电压源输出(V

10

8

6

4

2

0

改装表读数(V

?

?

?

?

?

?

(4) 将分压电阻换成900Ω,重复上述测量步骤。(注意调整电压源的输出。)

五、实训注意事项

1. 输入仪表的电压和电流要注意到仪表的量程,不可过大,以免损坏仪表;

2. 可外接标准表(如直流毫安表和直流电压表作为标准表)进行校验;

3. 注意接入仪表的信号极性,以免指针反偏而打坏指针。

4. DDZ-15实训箱上的11.1Ω、1.01Ω、9.9kΩ、900Ω四只电阻的阻值是按照量程Ig=1mA,内阻Rg=100Ω的基本表计算出来的。基本表的Rg会有差异,导致利用上述四个电阻扩展量程后,测量时的误差增大。因此,实训时,可先测出Rg,并计算出量程扩展电阻R,再从DDZ-12实训箱中的电阻箱上取得R值,可提高实训的准确性、实际性。

六、预习思考题

如何扩展电流表和电压表的量程?

七、实训报告

1. 总结电路原理中分压、分流的具体应用。

2. 总结电表的改装方法。

3. 测量误差的分析。

?

?

?

实训十六? 电容的串联和并联电路

?

一、实训目的

1. 掌握电容串、并联电路的特点和应用。

2. 会应用电容串、并联电路的特点,分析电容电路。

二、原理说明

1.电容器串联电路

把两个或两个以上的电容器首尾依次相连接,中间无分支的连接方式,称为电容器的串联电路。

电容器串联电路的特点是:

1)电量特点:电容器串联电路各电容器所带的电量相等,并等于串联后等效电容器上所带的电量。

2)电容特点:电容器串联电路的等效电容的倒数等于各个分电容的倒数之和。

3)电压分配:电容器串联电路中各个电容器两端的电压与各个电量成反比。

2. 电容器并联电路

把两个或两个以上的电容器并接在两点之间,电容器两端承受同一电压的电路,称为电容器的并联电路。

电容器并联电路的特点是:

1)电压特点:各并联电容器两端的电压相等。

2)电容特点:电容器并联后的等效电容量等于各个电容器的容量之和。

三、实训设备

序号

名称

型号与规格

数量

备注

1

直流可调稳压电源

0~30V

1

?

2

直流数字电压表

?

1

?

3

电容表

?

1

自备

4

电容器

?

若干

DDZ-11

四、实训内容

1. 电容器串联电路的测量

1)按图16-1所示电路连接实训原理电路。

2)将直流稳压电源输出6V电压接入电路。

3)测量串联电路的等效电容。自拟表格,将测量的数据填入表格中。

2. 电容器并联电路的测量

16-1 电容串联电路

?
1)按图16-2所示电路连接实训原理电路。

2)将直流稳压电源输出6V电压接入电路。

3)测量并联电路各电容器两端电压及等效电容。自拟表格,将测量的数据填入表格中。

五、实训注意事项

1. 实训所需的电压源,在开启电源开关前,

应将电压源的输出细调旋钮调至最小,接通电源后,再根据需要缓慢调节。

16-2 电容并联电路

?
2. 电压表应与被测电路并联使用,电流表应与被测电路串联使用, 并且都要注意极性与量程的合理选择。

六、思考题

1. 有两个电容器,C1=200pF, C2=300pF,它们并联后的等效电容为多少?

2. 两个容值相差很大的电容器串联,其等效电容有哪只电容器决定?

3. 电容器串联电路的耐压和等效电容是增大还是减小?电容器并联电路呢?

七、实训报告

1. 根据实训结果,分析总结电容器串、并联电路的特点。

2. 心得体会及其它。

?

?

?

实训十七? 电容的充放电电路

?

一、实训目的

1. 知道电容器的充放电原理。

2. 知道电容器上交流电压和交流电流的关系。

二、原理说明

电容器的充电、放电就是指电容器储存电荷和释放电荷的过程。

三、实训设备

序号

名称

型号与规格

数量

备注

1

直流可调稳压电源

0~30V

1

?

2

直流数字电压表

?

1

?

3

直流数字毫安表

?

1

?

4

万用表

?

1

自备

5

慢扫描双踪示波器

?

1

自备

6

实训器件

电容器、小灯泡、钮子开关

1

DDZ-12

四、实训内容

1.根据实训电路图17-1连接好电路。

2.打开实训台电源,调整输出电压,使其符合实训要求。

3.接通实训电路开关,观察电路中电压表、电流表和小灯泡的变化并做好记录。

4.关闭电源电压和实训台电源。

17-1 电容器充电、放电实训电路

?
五、实训注意事项

1.实训台上配有实训所需的电压源,

在开启电源开关前,应将电压源的输出细调旋钮调至最小,按通电源后,再根据需要缓慢调节。

2.实训过程中,在电容器充、放电的过程中,注意仔细观察电压表、电流表和小灯泡的变化各有什么不同。

六、思考题

电容器被广泛地应用于电子技术中的电源滤波电路中,利用了电容器的什么特性?

七、实训报告

1. 根据实训结果,分析总结电容器充、放电过程的特点。

2. 心得体会及其它。

?

?

?

实训十八 典型电信号的观察与测量

?

一、实训目的

  1. 熟悉低频信号发生器、脉冲信号发生器各旋钮、开关的作用及其使用方法。

2. 初步掌握用示波器观察电信号波形, 定量测出正弦信号和脉冲信号的波形参数。

3. 初步掌握示波器、信号发生器的使用。

二、原理说明

  1. 正弦交流信号和方波脉冲信号是常用的电激励信号,可分别由低频信号发生器和脉冲信号发生器提供。正弦信号的波形参数是幅值Um、周期T(或频率f)和初相;脉冲信号的波形参数是幅值Um、周期T及脉宽tk

2. 电子示波器是一种信号图形观测仪器,可测出电信号的波形参数。从荧光屏的Y轴刻度尺并结合其量程分档选择开关(Y轴输入电压灵敏度V/div分档选择开关)读得电信号的幅值;从荧光屏的X 轴刻度尺并结合其量程分档(时间扫描速度T/div分档)选择开关,读得电信号的周期、脉宽、相位差等参数。为了完成对各种不同波形、不同要求的观察和测量,它还有一些其它的调节和控制旋钮,希望在实训中加以摸索和掌握。

  一台双踪示波器可以同时观察和测量两个信号的波形和参数。

三、实训设备

序号

???

型号与规格

数量

备注

1

双踪示波器

?

1

自备

2

低频、脉冲信号发生器

?

1

?

3

交流电压表

?

1

?

4

频率计

?

1

?

?四、实训内容

1. 双踪示波器的自检

将示波器面板部分的“标准信号”插口,通过示波器专用同轴电缆接至双踪示波器的Y轴输入插口YAYB端,然后开启示波器电源,指示灯亮。稍后,协调地调节示波器面板上的“辉度”、“聚焦”、“辅助聚焦”、“X轴位移”、“Y轴位移”等旋钮,使在荧光屏的中心部分显示出线条细而清晰、亮度适中的方波波形;通过选择幅度和扫描速度,并将它们的微调旋钮旋至“校准”位置,从荧光屏上读出该“标准信号”的幅值与频率,并与标称值(1V1kHz)作比较,如相差较大, 请指导老师给予校准。

2. 正弦波信号的观测

(1) 将示波器的幅度和扫描速度微调旋钮旋至“校准”位置。

(2) 通过电缆线,将信号发生器的正弦波输出口与示波器的YA插座相连。

(3) 信号发生器的电源,选择正弦波输出。通过相应调节,使输出频率分别为50Hz1.5kHz20kHz(由频率计读出);再使输出幅值分别为有效值0.1V1V 3V(由交流电压表读得)。调节示波器Y轴和X轴灵敏度至合适的位置,从荧光屏上读得幅值及周期,记入表中。

频率计读数

测定项目

正弦波信号频率的测定

50Hz

1500Hz

20000Hz

示波器“t/div”旋钮位置

?

?

?

一个周期占有的格数

?

?

?

信号周期(ms

?

?

?

计算所得频率(Hz

?

?

?

?

交流电压表读数

正弦波信号幅值的测定

0.1V

1V

3V

示波器“V/div”位置

?

?

?

峰—峰值波形格数

?

?

?

峰—峰值

?

?

?

计算所得有效值

?

?

?

3. 方波脉冲信号的观察和测定

??? (1) 将电缆插头换接在脉冲信号的输出插口上,选择信号源为方波输出。

??? (2) 调节方波的输出幅度为 3. 0VPP(用示波器测定),分别观测100Hz3kHz30kHz方波信号的波形参数。

(3) 使信号频率保持在3kHz,选择不同的幅度及脉宽,观测波形参数的变化。

五、实训注意事项

  1. 示波器的辉度不要过亮。

??? 2. 调节仪器旋钮时,动作不要过快、过猛。

??? 3. 调节示波器时,要注意触发开关和电平调节旋钮的配合使用,以使显示的波形稳定。

??? 4. 作定量测定时,“t/div 和“V/div 的微调旋钮应旋置“标准”位置。

5. 为防止外界干扰,信号发生器的接地端与示波器的接地端要相连(称共地)。

6. 不同品牌的示波器, 各旋钮、功能的标注不尽相同, 实训前请详细阅读所用示波器的说明书。

7.实训前应认真阅读函数信号发生器的使用说明书。

六、预习思考题

  1. 示波器面板上“t/div 和“V/div”的含义是什么?

??? 2. 观察本机“标准信号”时, 要在荧光屏上得到两个周期的稳定波形, 而幅度要求为五格,试问Y轴电压灵敏度应置于哪一档位置?“t/div”又应置于哪一档位置?

  3. 应用双踪示波器观察到如图18-1所示的两个波形,YAYB 轴的“V/div”的指示均为0.5V,“t/div 指示为20μS,试写出这两个波形信号的波形参数。

七、实训报告

1.?????? 整理实训中显示的各种波形,绘制有代表性的波形。

2.?????? 总结实训中所用仪器的使用方法及观测电信号

的方法。

3.?????? 心得体会及其它。???????????????????????????

18-1

?
?

?

?

?

实训十九 二端口网络测试

?

一、实训目的

  1. 加深理解二端口网络的基本理论。

2. 掌握直流二端口网络传输参数的测量技术。

二、原理说明

  对于任何一个线性网络,我们所关心的往往只是输入端口和输出端口的电压和电流之间的相互关系,并通过实训测定方法求取一个极其简单的等值二端口电路来替代原网络,此即为“黑盒理论”的基本内容。

  1. 一个二端口网络两端口的电压和电流四个变量之间的关系, 可以用多种形式的参数方程来表示。本实训采用输出口的电压U2和电流I2作为自变量,以输入口的电压U1和电流I1作为应变量,所得的方程称为二端口网络的传输方程,如图19-1所示的无源线性二端口网络(又称为四端网络)的传输方程为:U1AU2BI2I1CU2DI2

式中的ABCD为二端口网络的传输参数,其值完全决定于网络的拓扑结构及各支路元件的参数值。这四个参数表征了该二端口网络的基本特性,它们的含义是:

  AU1O / U2O? (令I20,即输出口开路时)

  BU1s / I2s (令U20,即输出口短路时)

19-1

?
  CI1O / U2O (令I20,即输出口开路时)

 ? DI1s / I2s (令U20,即输出口短路时)

同时测量出两个端口其电压和电流,即可求出ABCD四个参数,此即为双端口同时测量法。

2. 若要测量一条远距离输电线构成的二端口网络,采用同时测量法就很不方便。这时可采用分别测量法,即先在输入口加电压,而将输出口开路和短路,在输入口测量电压和电流,由传输方程可得:R1OU1O/ I1OA/C? (令I20,即输出口开路时)

R1sU1s/ I1sC/B?? (令U20,即输出口短路时)

然后在输出口加电压,而将输入口开路和短路,测量输出口的电压和电流,则可得:

R2OU2O / I2OD/C? (令I10,即输入口开路时)

??????? R2sU2s/ I2sB/A??? (令U10,即输入口短路时)

R1OR1sR2OR2s分别表示一个端口开路和短路时另一端口的等效输入电阻,这四个参

数中只有三个是独立的∵R1O/ R2OR1S/ R2SA/D,即ADBC1。至此,可求出四个传输参数:ABR2SACA/R1ODR2OC

3. 二端口网络级联后的等效二端口网络的传输参数亦可采用前述的方法之一求得。 从理论推得两个二端口网络级联后的传输参数与每一个参加级联的二端口网络的传输参数之间有如下的关系:

  AA1A2B1C2??? BA1B2B1D2??? CC1A2D1C2 ????DC1B2D1D2

三、实训设备

序号

?

型号与规格

数量

备注

1

可调直流稳压电源

030V

1

屏上

2

直流电压表

0200V

1

屏上

3

直流毫安表

02000mA

1

屏上

4

实训器件

?

1

DDZ-11

5

电流插座

?

2

屏上

四、实训内容

二端口网络实训线路如图19-2所示,按图连接实训线路;将直流稳压电源的输出电压调到10V,作为二端口网络的输入。

?

?

?

?

?

19-2

?
?

?


1. 用同时测量法分别测定两个二端口网络的传输参数A1B1C1D1A2B2C2D2,并列出它们的传输方程。

二端

I

?

输出端开路I12=0

? ??

?? ??

U11OV

U12OV

I11OmA

A1=

B1=

C1=

D1=

?

?

?

输出端短路U12=0

U11SV

I11SmA

I12SmA

?

?

?

二端

II

?

输出端开路I22=0

? ??

?? ??

U21OV

U22OV

I21OmA

A2=

B2=

C2=

D2=

?

?

?

输出端短路U22=0

U21SV

I21SmA

I22SmA

?

?

?

2. 将两个二端口网络级联,即将网络I的输出接至网络II的输入。 用两端口分别测量法测量级联后等效二端口网络的传输参数ABCD,并验证等效二端口网络传输参数与级联的两个二端口网络传输参数之间的关系。(总输入端或总输出端所加的电压仍为10V。)

输出端开路I2=0

输出端短路U2=0

传输参数

U1O

V

I1O

mA

R1O

kΩ

U1S

V

IIS

mA

RIS

kΩ

?

?

?

?

?

?

输入端开路I1=0

输入端短路U1=0

A=

B=

C=

D=

U2O

V

I2O

mA

R2O

kΩ

U2S

V

I2S

mA

R2S

kΩ

?

?

?

?

?

?

五、实训注意事项

  1. 用电流插头插座测量电流时, 要注意判别电流表的极性及选取适合的量程(根据所给的电路参数,估算电流表量程)。

2.实训中,如果测得的IU为负值,则计算传输参数时取其绝对值。

六、预习思考题

  1. 试述双口网络同时测量法与分别测量法的测量步骤, 优缺点及其适用情况。

  2. 本实训方法可否用于交流双口网络的测定?

七、实训报告

  1. 完成对数据表格的测量和计算任务。

2. 验证级联后等效双口网络的传输参数与级联的两个双口网络传输参数之间的关系。

3. 总结、归纳双口网络的测试技术。

?

?

  

实训二十 RC一阶电路的响应测试

?

一、实训目的

??? 1. 测定RC一阶电路的零输入响应、零状态响应及完全响应。

??? 2. 学习电路时间常数的测量方法。

??? 3. 掌握有关微分电路和积分电路的概念。

??? 4. 进一步学会用示波器观测波形。

二、原理说明

1.动态网络的过渡过程是十

分短暂的单次变化过程。要用普通

示波器观察过渡过程和测量有关的

参数,就必须使这种单次变化的过

程重复出现。为此,我们利用信号

发生器输出的方波来模拟阶跃激励

信号,即利用方波输出的上升沿作???? (a) 零输入响应???? (b) RC一阶电路???? (c) 零状态响应

为零状态响应的正阶跃激励信号;???????????????????? 20-1

利用方波的下降沿作为零输入响应的负阶跃激励信号。只要选择方波的重复周期远大于电路的时间常数τ,那么电路在这样的方波序列脉冲信号的激励下,它的响应就和直流电接通与断开的过渡过程是基本相同的。

  2.20-1b)所示的 RC 一阶电路的零输入响应和零状态响应分别按指数规律衰减和增长,其变化的快慢决定于电路的时间常数τ。

  3. 时间常数τ的测定方法。用示波器测量零输入响应的波形如图20-1(a)所示。

根据一阶微分方程的求解得知ucUme-t/RCUme-t/τ。当t=τ时,Uc(τ)0.368Um

此时所对应的时间就等于τ。亦可用零状态响应波形增加到0.632 Um所对应的时间测得,

如图20-1(c)所示。

4.? 电路和积分电路是RC

一阶电路中较典型的电路,它

对电路元件参数和输入信号的

周期有着特定的要求。一个简???????????? (a) 微分电路??????????????????? (b) 积分电路

单的 RC串联电路,在方波序?????????????????????????? 20-2

列脉冲的重复激励下,当满足τ=RC<<时(T为方波脉冲的重复周期),且由R两端的

电压作为响应输出,这就是一个微分电路。因为此时电路的输出信号电压与输入信号电压

的微分成正比。如图21-2(a)所示。利用微分电路可以将方波转变成尖脉冲。

若将图20-2(a)中的RC位置调换一下,如图20-2(b)所示,由 C两端的电压作为响应输出。当电路的参数满足τ=RC>>τ/2条件时,即称为积分电路。因为此时电路的输出信号电压与输入信号电压的积分成正比。利用积分电路可以将方波转变成三角波。

从输入输出波形来看,上述两个电路均起着波形变换的作用,请在实训过程仔细观察与记录。

三、实训设备

序号

??

型号与规格

数量

备注

1

脉冲信号发生器

?

1

?

2

双踪示波器

?

1

自备

3

实训元件

?

1

DDZ-11

四、实训内容

1. 按图20-1(b)所示连接实训电路。选R10kΩ,C6800pFu为脉冲信号发生器输出的Up-p3Vf1kHz的方波电压信号,并通过两根同轴电缆线,将激励源u和响应uc的信号分别连至示波器的两个输入口YAYB。这时可在示波器的屏幕上观察到激励与响应的变化规律,请测算出时间常数τ,并用 方格纸按1:1 的比例描绘波形。少量地改变电容值或电阻值,定性地观察对响应的影响,记录观察到的现象。

  2. R10kΩ,C0.1μF,观察并描绘响应的波形,继续增大C 之值,定性地观察对响应的影响。

3. C0.01μFR100Ω,组成如图21-2(a)所示的微分电路。在同样的方波激励信号(Up-p3Vf1kHz)作用下,观测并描绘激励与响应的波形。

增减R之值,定性地观察对响应的影响,并作记录。当R增至1MΩ时,输入输出波

形有何本质上的区别?

五、实训注意事项

1. 调节电子仪器各旋钮时,动作不要过快、过猛。实训前,需熟读双踪示波器的使用说明书。观察双踪时,要特别注意相应开关、旋钮的操作与调节。

2. 信号源的接地端与示波器的接地端要连在一起(称共地), 以防外界干扰而影响测量的准确性。

六、预习思考题

  1. 什么样的电信号可作为RC一阶电路零输入响应、 零状态响应和完全响应的激励信号?

?

?

?

实训二十一? 二阶动态电路响应的研究

?

一、实训目的

1. 学习用实训的方法来研究二阶动态电路的响应, 了解电路元件参数对响应的影响。

2. 观察、分析二阶电路响应的三种状态轨迹及其特点, 以加深对二阶电路响应的认识与理解。

二、原理说明

  一个二阶电路在方波正、负阶跃信号的激励下,可获得零状态与零输入响应,其响应的变化轨迹决定于电路的固有频率。当调节电路的元件参数值,使电路的固有频率分别为负实数、共轭复数及虚数时,可获得单调地衰减、衰减振荡和等幅振荡的响应。在实训中可获得过阻尼,欠阻尼和临界阻尼这三种响应图形。

  简单而典型的二阶电路是一个RLC串联电路和GCL并联电路,这二者之间存在着对偶关系。本实训仅对GCL并联电路进行研究。

三、实训设备

序号

??

型号与规格

数量

备注

1

脉冲信号发生器

?

1

?

2

双踪示波器

?

1

自备

3

实训元件

?

1

DDZ-11

4

可变电阻器

10k

1

DDZ-12

四、实训内容

21-1

?
1. 按图21-1所示连接GCL并联实训电路。令R110kΩ,L4.7mHC1000PFR210kΩ可调电阻。令脉冲信号发生器的输出为Up-p1.5Vf1kHz的方波脉冲,通过同轴电缆接至图中的激励端,同时用同轴电缆将激励端和响应输出接至双踪示波器的YAYB两个输入口。???????????????????????????????????????????????????????? ??

1. 调节可变电阻器R2之值, 观察二阶电路的零输入响应和零状态响应由过阻尼过渡到临界阻尼,最后过渡到欠阻尼的变化过渡过程,分别定性地描绘、记录响应的典型变化波形。

2. 调节R2使示波器荧光屏上呈现稳定的欠阻尼响应波形, 定量测定此时电路的衰减常数α和振荡频率ωd

3. 改变一组电路参数,如增、减LC之值,重复步骤2的测量,并作记录。随后仔细观察,改变电路参数时,ωd与α的变化趋势,并作记录。 

电路参数

实训次数

? ? ?

测量值

R1

R2

L

C

α

ωd

1

10kΩ

4.7mH

1000PF

?

?

2

10kΩ

4.7mH

0.01μF

?

?

3

30kΩ

4.7mH

0.01μF

?

?

4

10kΩ

10mH

0.01μF

?

?

?

?

?

?

?

五、实训注意事项

  1. 调节R2时,要细心、缓慢,临界阻尼要找准。

2. 观察双踪时,显示要稳定,如不同步, 则可采用外同步法触发(看示波器说明)。

六、预习思考题

  1. 根据二阶电路实训电路元件的参数, 计算出处于临界阻尼状态的R2之值。

  2. 在示波器荧光屏上, 如何测得二阶电路零输入响应欠阻尼状态的衰减常数α和振荡频率ωd

七、实训报告

  1. 根据观测结果,在方格纸上描绘二阶电路过阻尼、 临界阻尼和欠尼的响应波形。

2. 测算欠阻尼振荡状态时的α与ωd

3.归纳、总结电路元件参数的改变对

响应变化趋势的影响。

4.?????? 心得体会及其它。

?

附录:欠阻尼状态下α与ωd的测算。

21-2

?
用示波器观察欠阻尼状态时U0的波形,

应如图21-2所示,则:

? ωd =2π/?,???? α=ln?

?

?

?

?

实训二十二 互感电路观测

?

一、实训目的

1、观察两个线圈互感耦合受那些因素的影响。

2、判别两个线圈的同名端。

3、学会互感系数以及耦合系数的测定方法。

二、原理说明

22-1

?
  1. 判断互感线圈同名端的方法。

(1) 直流法:略

?(2) 交流法

如图22-1所示,将两个绕组N1N2的任意两端(如24端)联在一起,在其中的一个绕组(如N1)两端加一个低电压,另一绕组(如N2)开路,用交流电压表分别测出端电压U13U12U34。若U13是两个绕组端压之差,则13是同名端;若U13是两绕组端电压之和,则14是同名端。

2. 两线圈互感系数M的测定。

在图22-1N1侧施加低压交流电压U1,测出I1U2。根据互感电势 E2M