电工学实验讲义

电工学实验讲义天津农学院机电工程系测控教研室实验一电工测量仪表的认识与使用一、实验目的1. 识别电工实验台上的仪表的表盘标记、型号和分档；2．了解仪表误差和仪器的准确度等级；3．熟悉电工台供电系统和直流稳压电源的使用。

二、实验原理1．电工实验台上的仪表表盘上标有各种标记，以便识别仪表的用途、作用、原理和使用方法。

2．根据测量要求，选择合适的仪表准确等级，0.1级仪表准确度最高，其误差不超过±0.1%；2.5级仪表准确度最低，其基本误差不超过±2.5%，实验室常用电工仪表准确度约在0.5-2.5之间，本实验系统仪表准确度为1.5级。

3．电工台配有直流稳压电源，该电源为双路可调直流稳压电源。

三、实验仪器1．交直流电压表(TX0539 18)2．交直流电流表(TX0531 19))3．直流稳压电源(TX0533 25)4．实验台电源箱四、实验内容1．观察交、直流电压表表盘标记与型号；2．观察交、直流电流表表盘标记与型号；3．用直流电压表测直流稳压电源的输出电压，分别选取不同电压表的量程测量该电压；4．电源箱功能、上电合闸的方法及急停按钮的使用；5．用交流电压表测试电源箱上的电源电压。

五、实验注意事项1．所有需要测量的电压值，均以电压表测量读数为准，不以电源表盘指示值为准。

2．防止电源两端碰线短路。

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。

倘若不换接极性，则电表指针可能反偏（电流为负值时），此时必须调换电流表极性，重新测量，此时指针正编，但读得的电流值必须冠以负号。

六、实验报告要求1．实验报告要整齐、全面，包含全部实验内容。

2．对实验中出现的一些问题进行讨论。

3．鼓励同学开动脑筋，自行设计合理的实验电路。

4．要求给出理论计算值，并与实测值比较，分析误差原因。

实验二验证基尔霍夫定律一、实验目的1．掌握正确的接线方法，了解实验设备的使用；2．加深对基尔霍夫定律的理解，提高分析电路及解题的能力；3．通过实验加深对电位、电压与参考点之间关系的理解；4．通过实验加深对电路参考方向的掌握和运用能力。

二、实验原理基尔霍夫定律基尔霍夫电流定律和电压定律是电路的基本定律，它们分别用来描述结点电流和回路电压，即对电路中的任一结点而言，在设定电流的参考方向下，应有ΣI＝0，一般流出结点的电流取负号，流入结点的电流取正号；对任何一个闭合回路而言，在设定电压的参考方向下，绕行一周，应有ΣU＝0，一般电压方向与绕行方向一致的电压取正号，电压方向与绕行方向相反的电压取负号。

参考方向：参考方向在电路的分析中起着十分重要的作用，一般情况下，电路中电流和电压的实际方向很难判定和标注，图中所标仅为电流或电压的参考方向，把它们看作代数量，若求得的电流（或电压）为正值，则电流（或电压）的参考方向同实际方向，反之则实际方向与参考方向相反。

实验前，必须设定电路中所有电流、电压的参考方向，如下图所示。

注意：1）K1、K2、K3为按键开关的常闭触点2）直流电流表量程选300mA3）直流电压表量程选30V三、实验仪器1．直流电压表(TX0539 18)2．直流电流表(TX0531 19)3．电阻器 (TX0533 08)4．可调直流稳压电源(TX0533 20)5．按键开关(TX0533 04)四、实验内容按实验线路图接好线，经严格检查无误后，开始进行实验。

注意：在更改线路时必须切断电源。

接通电路后，分别测量各支路电流及各电阻间电压。

电流的测量方法为：将电流表导线分别接到要测量支路的按键开关常闭触点两接点上（注意电流方向）。

按下按键开关，电流表即可有该支路电流示值。

电压的测量方法为：将电压表导线分别接到各电阻两端，其表的示值为该电阻两端电压（注意电压方向）。

将测量结果记入表中，并计算∑I, ∑U。

五、实验注意事项1．所有需要测量的电压值，均以电压表测量读数为准，不以电源表盘指示值为准。

2．防止电源两端碰线短路。

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。

倘若不换接极性，则电表指针可能反偏（电流为负值时），此时必须调换电流表极性，重新测量，此时指针正编，但读得的电流值必须冠以负号。

六、实验报告要求1) 实验报告要整齐、全面，包含全部实验内容。

2) 对实验中出现的一些问题进行讨论。

3) 鼓励同学开动脑筋，自行设计合理的实验电路。

4) 要求给出理论计算值，并与实测值比较，分析误差原因。

实验三 验证戴维南定理一、实验目的1．进一步理解戴维南定理，掌握其定理的应用 2．通过计算值与测量值的比较，验证戴维南定理 二、实验原理1．任何一个线性含源网络，如果仅研究其中一条支路的电压和电流，则可将电路的其余部分看作是一个有源二端网络（或称为含源一端口网络）。

戴维南定理指出：任何一个线性有源网络，总可以用一个等效电压源来代替，此电压源的电动势ES 等于这个有源二端网络的开路电压U 0C ，其等效内阻R S 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。

U 0C 和R S 称为有源二端网络的等效参数。

2．有源二端网络等效参数的测量方法（1）开路电压、短路电流法在有源二端网络输出端正开路时，用电压表直接测其输出端的开路电压U0C ，然后再将其输出端短路，用电流表测其短路电流I SC ，则内阻为scocI Rs υ=。

（2）伏安法用电压表、电流表测出有源二端网络的外特性如图3-1所示，根据外特性曲线求出斜率tg Φ，则内阻scocs tg R I =∆I∆==υυϕ。

用伏安法，主要是测量开路电压及电流为额定值I N 时的输出端电压值U N ，则内阻为NNoc s I R υυ-=。

若二端网络的内阻值很低时，则不宜测其短路。

图3-1 图3-2（3）半电压法如图3-2所示，当负载电压为被测网络开路电压一半时，负载电阻（由电阻箱的读数确定）即为被测有源二端网络的等效内阻值。

（4）零示法在测量具有高内阻有源二端网络的开路电压时，用电压表进行直接测量会造成较大的误差，为了消除电压表内阻的影响，往往采用零示测量法，如图3-3所示。

图3-3零示法测量原理是用一低内阻的稳压电源与被测二端网络进行比较，当稳压电源的输出电压与有源二端网络的开路电压相等时，电压表的读数将为“0”，然后将电路断开，测量此时稳压电源的输出电压，即为被测有源二端网络的开路电压。

三、实验仪器1．直流电压表(TX0539 18)2．直流电流表(TX0531 19)3．电阻器 (TX0533 08)4．可调直流稳压电源(TX0533 20)四、实验内容注意：电压表量程为100V；电流表量程为300mA按实验线路图接好线，经严格检查无误后，开始进行实验。

1．测量支路电流I3；2．切断电源，断开BE支路；再给电，测量开路电压U BE；3．计算等效电阻R0；4．计算支路电流I3；5．将测量值与计算值记入表中，并比较。

6．用基尔霍夫进行验算（将测量值代入等效电路中验算）五、实验注意事项1．注意测量时，电流表量程的更换。

2．改接线路时，要关掉电源。

六、实验报告要求1）实验报告要整齐、全面，包含全部实验内容。

2）对实验中出现的一些问题进行讨论。

3）鼓励同学开动脑筋，自行设计合理的实验电路。

4）要求给出理论计算值，并与实测值比较，分析误差原因。

实验四验证叠加定理一、实验目的1．进一步理解叠加定理，掌握其定理的应用2．通过计算值与测量值的比较，验证叠加定理二、实验原理叠加原理指出：在有几个电源共同作用下的线性电路中，通过每一个元件的电流或其两端的电压，可以看成是由每一个电源单独作用时在该元件上所产生的电流或电压的代数和。

具体方法是：一个电源单独作用时，其它的电源必须去掉（电压源短路，电流源开路）；在求电流或电压的代数和时，当电源单独作用时电流或电压的参考方向与共同作用时的参考方向一致时，符号取正，否则取负。

三、实验仪器1．直流电压表(TX0539 18)2．直流电流表(TX0531 19)3．电阻器 (TX0533 08)4．可调直流稳压电源(TX0533 20)5．按键开关(TX0533 04)四、实验内容1．看懂原理图后，按照实验接线图，将所有实验的仪器仪表及电器元件接到综合实验板上，请老师检查。

2．测量各个支路电流，将电流数值记录下来。

3．填写实验报告为多少，填入表中。

（1）用实验测得各支路电流值，计算“b”点处I（2）计算各支路电流为多少，并与实验测的各值进行比较，有无误差，为什么？（3）计算各回路压降值的代数是否为零？为什么？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．注意仪表量程的及时更换；3．电压源单独作用时，去掉另一个电源，而不能直接将电压源短路。

六、实验报告要求1）实验报告要整齐、全面，包含全部实验内容。

2）对实验中出现的一些问题进行讨论。

3）鼓励同学开动脑筋，自行设计合理的实验电路。

4）要求给出理论计算值，并与实测值比较，分析误差原因。

实验五日光灯电路和功率因数的提高一、实验目的1．学会接日光灯电路2．深入理解功率因数的概念及提高功率因数的目的3．理解电感性负载并联电容器后，功率因数提高的原因二、实验原理1．日光灯的组成及工作原理组成：灯管、启辉器、镇流器。

工作原理：日光灯管内壁上涂有荧光物质，管内抽成真空，并允许有少量的水银蒸汽，管的两端各有一个灯丝串联在电路中，起辉后管降压约为 110V 左右﹙40W 日光灯的管压降)，所以日光灯不能直接在 220V 伏的电压上使用。

启辉器相当于一个自动开关，它有两个电极靠的很近，其中一个电极是双金属片制成，使用电源时，两电极之间会产生放电，双金属片电极热膨胀后，使两电极接通，此时灯丝也被通电加热。

当两电极接通后，两电极放电现象消失，双金属片因降温后而收缩，使两极分开。

在两极断的瞬间镇流器将产生很高的自感电压，该自感电压和电源电压一起加到灯管两端，产生紫外线，从而涂在管壁上的荧光粉发出可见的光。

当灯管起辉后，镇流器又起着降压限流的作用。

2．功率因数的提高日光灯是一个感性负载，功率因数较低，我们用并联电容的方法可以提高整个电路的功率因数。

选取适当的电容值使容性电流等于感性的无功电流，从而使整个电路的总电流减小，电路的功率因数将会接近于1。

功率因数提高后，能使电源容易得到充分利用，还可以降低线路的损耗，从而提高传输效率。

三、实验仪器1．日光灯控制器 TX0533 05 2．电容器 TX0533 09 3．按键开关 TX0533 04 4．交流电流表 TX0531 16 5．交流电压表 TX0531 17 6．功率因数表 TX0531 22 7．日光灯管8．交直流调压器 TX0533 21 四、实验内容图5 实验线路图按实验线路接好线路，严格检查无误后，开始实验。