电工学实验

实验一 直流电路实验

一：实验目的

1、初步熟悉实验台的布局和使用。

2、学习直流电压表、直流电流表和直流稳压电源的使用和量程选择。

3、学习电路的接线方法。

4、学习验证基尔霍夫定律、叠加定理及戴维南定理的方法。 二：原理说明

1、叠加原理

在线性电路中，每一个元件上的电压或电流均可视为各个激励源（电压源或电流源）单独作用时，在该元件上产生的电压分量或电流分量的代数和。

2、基尔霍夫电流定律

任一瞬间，流入某一节点的电流之和等于从该节点流出的电流之和。 基尔霍夫电压定律：

任一瞬间，电路中的任一回路各段电压的代数和恒等于0。 3、戴维南定理

任何一个线性含源网络，对外部电路而言，总可以用一个理 想电压源与一个电阻相串联的有源支路来代替，这个理想电压源的电压等于原网络a 、b 端口的开路电压U abo ，这个电阻R abi 等于原网络中所有独立源均除去（即电压源短路，电流源开路）后从a 、b 端口看进去的入端等效电阻。因此，我们把这两个很重要的物理量U abo 和R abi 叫作“戴维南参数”。

戴维南参数的获取有计算法和实验法。

计算法就是用戴维南定理以及解复杂电路的有关方法计算出U abo 和R abi 实验法有：

（1）用欧姆表去测量激励源经无源化处理后a 、b 端口的电阻R abi

（2）用直流电压表去测a 、b 端口的开路电压U abo ，用直流电流表去测a 、b 端口的短路电流I abs ，然后用公式R abi =

Iabs

Uabo

计算，就可得到戴维南参数。 三：验前的预习与练习

1、复习教科书中有关叠加原理和戴维南定理的内容。

2、对于图1—1所示的电路，用叠加原理计算出各支路上的电流和各元件的上的电压。 即计算E 1、E 2单独作用时的电流、电压值，E 1和E 2共同作用时的电压、电流值， 并将计算出的电压、电流值填入表1—1中。

3、在图1—1中，将R 3支路断开，计算a 、b 端口的戴维南参数U abo 、R abi 、I abs ，将计算值填入表1—3中。并考虑实验时，如何测取这些参数。

U 1 E 2=4V U 2

E 图1—1

R 4=100Ω R 5=200Ω

四：实验任务与步骤

1、 叠加原理实验

在实验板上按图1—2连接线路。

(1) E 1单独作用：把K 1倒向左侧，K 2倒向左侧，测量I 1、I 2、I 3、U 1、U 2、U 3，填入表1—1中。

(2)E 2单独作用：把K 1倒向右侧，K 2倒向右侧，测量I 1、I 2、I 3、U 1、U 2、U 3，填入表1—1中。

(3)E 1、E 2共同作用：把K 1倒向左侧，K 2倒向右侧，测量I 1、I 2、I 3、U 1、U 2、U 3，填入表1—1中。比较测量值与计算值的误差，原因何在？

2、验证基尔霍夫电流、电压定律

按图1—2接线：

（1）验证基尔霍夫电流定律：I 1= ，I 2= ，I 3= ，I 1与I 2+I 3相等吗？

答案是：

。

（2）验证基尔霍夫电压定律：按图1—2测取U 1、U 3、U 4、E 1、U 2、U 5、E 2填入表1—2。

3、戴维南定理实验

（1）在实验板上，断开R 3，拆除电源线，将E 1、E 2处短路（即把K 1倒向右侧，K 2倒向

图1—2 E 2=4V E 1 R 5=330Ω

R 4=510Ω K

左侧），然后用万用表欧姆档在a 、b 端口处测取等效电阻R abi ， 填入表 1—3中。

（2）用伏安法测取U abo ：按图1—2接线，但断开R 3，用电压档在a 、b 端口处测取开路

电压U abo ，用电流档测取a 、b 端口的短路电流I abs ，用公式R abi =U abo /I abs ，可算出R abi ，将测量值和计算值填入表1—3中。

戴维南参数 表1—3 （3）验证戴维南定理的正确性：

a 、 测取原网络在a 、

b 端口的外特性： 按图1—2接线，断开原电路上的R 3，接入一电阻箱作为R 3，

按表1—4改变R 3的阻值，测取相应U 3、I 3值，填入表1—4中，并在坐标纸上做出原网络的外特性曲线。

b 、测取戴维南等效电源的外特性：

把实验板拆出不用。按图1—3重接另一线路，电源的电压值取U abo 的值，拿一电阻箱作为原等效电路的电阻，电阻值取R abi 的值，另一电阻箱作为负载R 3，按表1—5改变R 3的阻值，测取相应U 3、I 3值，填入表1—5中，并在坐标纸上做出等效电源的外特性曲线。比较表1—4与表1—5的数据是否相同，两外特性曲线是否一致，戴维南定理正确吗？

＋U abo －R abi

I 3

U 3

a 图1—3

五、实验仪器设备

六：实验注意事项

1、用欧姆档去测R abi时，注意不要把稳压电源直接短路，而应将K1右倒、K2左倒实

现网络的无源化处理。

2、注意电压、电流的正负号。当电压电流表按参考方向接线时，若指针正偏，取正

号；若指针反偏，将表笔对调后才可测量，但读数记为负值。

3、稳压电源不允许直接短路。

七、实验结果的分析处理（分析误差原因、结论、收获体会等）

实验二 日光灯电路的测量及其功率因数的提高

一、实验目的

1.了解日光灯电路的工作原理。

2. 掌握日光灯线路的接线。

3. 了解提高电路功率因数的意义及其方法。 二、原理说明

图2-1

日光灯线路如图2-1所示，图中 A 是日光灯管，L 是镇流器， S 是启辉器，C 是补偿电容器，用以改善电路的功率因数（cos φ值）。有关日光灯的工作原理请自行翻阅有关资料。

三、实验设备

四、实验内容

1. 日光灯线路接线与测量。（把日光灯管看成电阻，把镇流器看成感性元件。）

按图2-2接线。经指导教师检查后接通实验台电源，调节自耦调压器的输出，使其输出电压缓慢增大，直到日光灯刚启辉点亮为止，记下三表的指示值。然后将电压调至220V ，测量功率P ， 电流I ， 电压U ，U L ，U A 等值，验证电压、电流相量关系。