电工学实验1
电工学4个实验教程.doc
实验一 戴维宁定理——有源二端网络等效参数的测定一．实验目的1．验证戴维宁定理、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．实验原理1．戴维宁定理戴维宁定理指出：任何一个有源二端网络，总可以用一个电压源U S 和一个电阻R S 串联组成的实际电压源来代替，其中：电压源U S 等于这个有源二端网络的开路电压U OC , 内阻R S 等于该网络中所有独立电源均置零(电压源短接，电流源开路)后的等效电阻R O 。
U S 、R S 和I S 、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开路时，用电压表直接测其输出端的开路电压U OC , 然后再将其输出端短路，测其短路电流I S Ｃ，且内阻为：SCOCS I U R =。
若有源二端网络的内阻值很低时，则不宜测其短路电流。
(2)伏安法一种方法是用电压表、电流表测出有源二端网络的外特性曲线，如图1-1所示。
开路电压为U OC ，根据外特性曲线求出斜率tg φ，则内阻为：IUR ∆∆==φtg S 。
另一种方法是测量有源二端网络的开路电压U OC ，以及额定电流I N 和对应的输出端额定电压U N ，如图1-1所示，则内阻为：NNOC S I U U R -=。
(3)半电压法如图1-2所示，当负载电压为被测网络开路电压U OC 一半时，负载电阻R L 的大小（由电阻箱的读数确定）即为被测有源二端网络的等效内阻R S 数值。
(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，U U NI NU I UI SC图6-1V 图6-2U SU OCU OC有源网络V有源网络图1-1图1-2为了消除电压表内阻的影响，往往采用零示测量法，如图1-3所示。
零示法测量原理是用一低内阻的恒压源与被测有源二端网络进行比较，当恒压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，测量此时恒压源的输出电压U ，即为被测有源二端网络的开路电压。
电工电子综合实验1--裂相电路仿真实验报告格-2
电子电工综合实验论文专题：裂相〔分相〕电路院系：自动化学院专业：电气工程及其自动化：小格子学号：指导老师：徐行健裂相(分相)电路摘要:本实验通过仿真软件Mulitinism7，研究如何将一个单相的交流分裂成多相交流电源的问题。
用如下理论依据：电容、电感元件两端的电压和电流相位差是90度，将这种元件和与之串联的电阻当作电源，这样就可以把单相交流源分裂成两相交流电源、三相电源。
同时本实验还研究了裂相后的电源接不同的负载时电压、功率的变化。
得到如下结论：1.裂相后的电源接相等负载时两端的电压和负载值成正相关关系；2.接适当的负载，裂相后的电路负载消耗的功率将远大于电源消耗的功率；3.负载为感性时，两实验得到的曲线差异较小，反之，则较大。
关键词：分相两相三相负载功率阻性容性感性引言根据电路理论可知，电容元件和电感元件最容易改变交流电的相位，又因它们不消耗能量，可用作裂相电路的裂相元件。
所谓裂相，就是将适当的电容、电感与三相对称负载相配接，使三相负载从单相电源获得三相对称电压。
而生活和工作中一般没有三相动力电源,只有单相电源,如何利用单相电源为三相负载供电,就成了值得深入研究的问题了。
正文1．实验材料与设置装备本实验是理想状态下的实验，所有数据都通过在电路专用软件Multisim 7中模拟实验测得的；所有实验器材为〔均为理想器材〕实验原理：(1). 将单相电源分裂成两相电源的电路结构设计把电源U1分裂成U1和U2输出电压，如下列图所示为RC桥式分相电压原理，可以把输入电压分成两个有效值相等，相位相差90度的两个电压源。
上图中输出电压U1和U2与US之比为Us U 1＝2)11(11C wR + Us U 2＝2)221(11C wR +对输入电压Us 而言，输出电压U1和U2与其的相位为： Φ1=-tg (wR1C1) Φ2=tg (221C wR )或 ctg φ2=wR2C2=-tg(φ2+90°) 假设 R1C1=R2C2=RC 必有 φ1-φ2=90°一般而言，φ1和φ2与角频率w 无关，但为使U1与U2数值相等，可令wR1C1=wR2C2=1则在确定R,C 数值时，可先确定C=10µF ，则根据上式可确定R=318.31Ω。
电工学实验一阶过渡过程
用方波观察一阶过渡过程的条件：方波的周期要 大于5倍的时间常数。
时间常数的物理意义是当输入响应衰减到初始值 的36.8%或零状态上升到稳态值的63.2%时所需要 的时间。
电工学实验
一阶过渡过程
一阶过渡过程
一阶电路是由一个储能元件（电容或电感）和 电阻组成的电路，它的KVL或KCL是由一阶常系 数微分方程来描述的。理论课上已经学会了用 数学的方法求出它们的解。
零输入响应：电路在零初始状态下，由在初 始时刻施加于电路的输入所产生的响应。
零状态响应：电路在零初始状态下，由在初 始时刻施加于电路的输入所产生的响应。
信号源 示波器共地
改变R=470Ω再次测量 时间常数
一阶过渡过程的观察-RL电路
CH1
CH2 方波Us=2Vp-p
f=1kHz
R=100Ω
L=10mH
测量时间常数
信号源 示波器共地
在坐标纸上画出 电感和电阻两端 电压波形
改变R=1KΩ再次 测量时间常数
实验数据记录
RC电路 C=0.2μF RL电路 L=10mH
用示波器测量相位差
1. 将显示方式按钮“ALT”按下；
2. 两个通道的输入耦合方式拨到接 地状态，调节扫描线的位置于中 央；
3. 再将两通道的输入耦合方式拨到 AC状态；
4. 测量两个波形的相位差格数X；
5. 测量一个波形完整周期的格数 XT；
6. 计算相位差: φ=
No
Image
R=100Ω R=470Ω R=100Ω R=1KΩ
电工学 实验1(1) 叠加定理的验证
四、实验原理
1．线性电路的叠加性：在有几个独立源共同作用下的线性电路中，任何一条支路的电流或电压，都可以看成是由每一个独立源单独作用时在该支路所产生的电流或电压的代数和。
2．线性电路的齐次性：当激励信号（某独立源的值）增加或减小K 倍时，电路的响应（即电路中各支路的电流和电压值）也将增加或减小K 倍。
某独立源单独作用是指：在电路中将该独立源之外的其他独立源“去掉”，即电压源用短路线取代，电流源用开路取代，受控源保持不变。
对含非线性元件（如二极管）的电路，叠加原理不适用；叠加原理一般也不适用于“功率的叠加”，P ＝（Σ I ）·（ΣU ）≠Σ IU
五、实验预习要求，在实验报告本上完成以下内容
1．写出本实验用到的仪器、设备及型号； 2．画出实验电路接线图及数据表格；
3．根据图3.1中各元件参数计算表格3.1中各项理论值
4．回答思考问题：叠加原理中E 1、E 2分别单独作用，在实验中应如何操作？可否直接将不作用的电源（E 1或E 2）置零（短接）？
六、实验内容与步骤
实验线路如图3.1所示，中虚线的地方用导线连接起来。
510Ω
510Ω
1kΩ
6 V
12 V
A
B
C
D
I1
I2
I3
E1
E2
S1S2
图3.1 实验电路。
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 =IabsUabo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。
电工学原理(实验)
一． 电子仪器仪表使用（1）【实验目的】1. 学习正确使用数字万用表和直流稳压电源；2. 验证叠加原理及基尔霍夫定律；3. 加深对线性电路中参考方向和实际方向以及电压、电流正负的认识。
【相关知识要点】1. 叠加原理：在任一线性网络中，多个激励同时作用的总响应等于每个激励单独作用时引起的响应之和。
叠加定理是线性电路普遍适用的基本定理，它是线性电路的重要性质之一。
应用叠加定理可以把一个复杂电路分解成几个简单电路来研究，如图1.4.1所示，然后将这些简单电路的研究结果叠加，便可求得原来电路中的电流或电压。
原电路BBBE 1 单独作用图1.4.18 叠加原理AAAE 2 单独作用R 1R 1E 1E 1E 2I 1R 3R 3R 3R 2R 2I 2I 2’I 1’I 3I 3’I 1’’I ’’23I ’’R 1E 2R 2"I 'I I "I 'I I " I 'I I 333222111 +=+=+=图1.4.1 叠加定理示意图2. 基尔霍夫定律：基尔荷夫电流定律(KCL):对任一节点,在任一时刻,所有各支路电流的代数和恒等于零。
即:∑I ＝0 (若流入节点为正，则流出节点为负)基尔荷夫电压定律(KVL):沿任一绕行回路,在任一时刻,所有支路或元件电压的代数和恒等于零。
即:∑U ＝0 （若与绕行方向相同为正，则与绕行方向相反为负）【预习与思考】1. 掌握叠加原理、基尔霍夫定律等理论。
2. 计算图1.4.1中负载支路的电压U L 、电流I L ，将所得值记入表1.4.1中。
3. 叠加原理中，两个电源同时作用时在电路中所消耗的功率是否也等于两个电源单独作用时所消耗的功率之和？为什么？【注意事项】1. 在使用万用表测量时，注意电压、电流、欧姆等档次的选择，切忌用电流档测电压（即与被测元件并联）。
2. 一定要在电源断开的情况下，才能用万用表测电阻。
3. 在使用稳压电源时，只允许按下一个琴键按钮，切勿将几个选择按钮同时压下，使几组互相独立的电源并联在同一个电压表上，而将几个电源相互短路造成仪器的损坏。
实验一-日光灯电路及功率因数的提高
电工学&电工学及电气设备实验指导书山东农业大学电工电子实验中心实验的基本要求电工学基础实验课的目的在于培养学生掌握基本的实验方法与操作技能。
培养学生学会根据实验目的，实验内容及实验设备拟定实验线路，选择所需仪表，确定实验步骤，测取所需数据，进行分析研究，得出必要结论，从而完成实验报告。
在整个实验过程中，必须集中精力，及时认真做好实验。
现按实验过程提出下列基本要求。
一、实验前的准备实验前应复习教科书有关章节，认真研读实验指导书,了解实验目的、项目、方法与步骤，明确实验过程中应注意的问题（有些内容可到实验室对照实验预习，如熟悉组件的编号，使用及其规定值等），并按照实验项目准备记录抄表等。
实验前应写好预习报告,经指导教师检查认为确实作好了实验前的准备，方可开始作实验。
认真作好实验前的准备工作，对于培养同学独立工作能力，提高实验质量和保护实验设备都是很重要的。
二、实验的进行1、建立小组，合理分工每次实验都以小组为单位进行,每组由2～3 人组成，实验进行中的接线、调节负载、保持电压或电流、记录数据等工作每人应有明确的分工，以保证实验操作协调，记录数据准确可靠。
2、选择组件和仪表实验前先熟悉该次实验所用的组件，选择仪表量程，然后依次排列组件和仪表便于测取数据。
3、按图接线根据实验线路图及所选组件、仪表、按图接线，线路力求简单明了，按接线原则是先接串联主回路，再接并联支路。
为查找线路方便，每路可用相同颜色的导线或插头。
4、接通电源，观察仪表接线完毕，首先自我检查，然后请指导教师查验无误后，方可通电。
在正式实验开始之前，先熟悉仪表刻度，并记下倍率，然后开始实验，观察所有仪表是否正常（如指针正、反向是否超满量程等）。
如果出现异常，应立即切断电源，并排除故障；如果一切正常，即可正式开始实验。
5、测取数据预习时对电工实验的基本试验方法及所测数据的大小作到心中有数。
正式实验时,根据实验步骤逐次测取数据。
6、认真负责，实验有始有终实验完毕，须将数据交指导教师审阅。
电工学实验指导书
实验一 正弦稳态交流电路相量的研究一、实验目的1．研究正弦稳态交流电路中电压、电流相量之间的关系。
2. 掌握日光灯线路的接线。
3. 理解改善电路功率因数的意义并掌握其方法。
二、原理说明 图1-11. 在单相正弦交流电路中，用交流电流表测得 各支路的电流值， 用交流电压表测得回路各元件两 端的电压值，它们之间的关系满足相量形式的基尔 霍夫定律，即 Σ0I =和Σ0U =。
2. 图1-1所示的RC 串联电路，在正弦稳态信 号U 的激励下，u R 与u C 保持有90º的相位差，即当 图1-2R 阻值改变时，U R 的相量轨迹是一个半圆。
U 、U C 与U R 三者形成一个直角形的电压三 角形，如图1-2所示。
R 值改变时，可改 变φ角的大小，从而达到移相的目的。
3. 日光灯线路如图10-3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. 按图1-1 接线。
R 为220V 、15W 的白炽灯泡，电容器为 4.7μF/450V 。
经指导教师检查后，接通实验台电源， 将自耦调压器输出( 即U)调至220V 。
记录U 、U R 、U C 值，U cR验证电压三角形关系。
日光2.灯线路接线及功率因数的改善按图1-4组成实验线路经指导老师检查后，接通实验台电源，将自耦调压器的输出调至220V ，记录功率表、电压表读数。
通过一只电流表和三个电流插座分别测得三条支路的电流，改变电容值，进行三次重复测量。
五、实验注意事项1. 本实验用交流市电220V ，务必注意用电和人身安全。
2. 功率表要正确接入电路。
3. 线路接线正确，日光灯不能启辉时， 应检查启辉器及其接触是否良好。
六、预习思考题1. 参阅课外资料，了解日光灯的启辉原理。
2. 在日常生活中，当日光灯上缺少了启辉器时， 人们常用一根导线将启辉器的两端短接一下，然后迅速断开，使日光灯点亮（DG09实验挂箱上有短接按钮，可用它代替启辉器做一下试验。
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➢ 选择数字显示时，按参 考方向接入即可，直接 读数。
I：a→b 红进黑出
23
3. 直流电流表
➢ 测试线未接入时， 5个孔的内部相互 连接。
➢ 测试线插入时， 其红夹子内部与 左孔相接，黑夹 子内部与右孔相 接。
➢ 接线时一般采用 左进右出原则。
测试线插孔
测试线
24
A
导线
电流 测试线
绝缘
25
26
➢ 合理选择输出电 压量程。
➢ 电压输出端严禁 短路。
➢ 输出电压值应用 电压表校准，显 示屏显示电压仅 做参考。
显示选择 按钮
电压输出 端口
电压输出 显示屏
输出调节 旋钮
量程选择 按钮
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电阻元件 二极管
电阻箱
➢预习：弄清实验任务，所用设备，实验电路，实验内 容与步骤，并画出数据表格，完成有关理论计算和思 考题。
➢操作：独立完成实验操作，规范使用仪器仪表、合理 布置电路器件与连线，正确进行数据测量与记录。
➢完善实验报告，按要求进行实验数据处理。
6
2. 实验评分
➢ 实验一 25分：预习6分+操作与数据15分+实验报告4分 ➢ 实验二 20分：预习4分+操作与数据12分+实验报告4分 ➢ 实验三 20分：预习4分+操作与数据12分+实验报告4分 ➢ 实验四 25分：预习报告10分+课堂操作20分 ➢ 仿真实验 10分
实验名称：
班级： 学号：
姓名：
实验室：
实验台：
实验日期： 年 月 日
11
二、报告内容 1. 实验内容 ( 题目 ) 2. 实验目的 3. 实验原理 4. 实验设备 5. 实验电路图及数据表格（必须用直尺画） 6. 计算理论值 ( 要有计算过程 )，选择元件 熔断器，选择仪表量程，进行波形分析等 7. 若此实验有预习要求，则应回答相关问题
7
3.平时实验与考试的区分
➢前三次实验为平时，最后一次为考试； ➢每次实验前一个小时为平时，一小时后为考试； ➢实际对象电路实验为平时，仿真实验为考试； ➢非考试时段同学可交流学习，考试时段则需独立
8
4.扣分标准
➢预习/实验报告中个人信息不全扣1分 ➢上实验课时无证件扣1分 ➢电路连接、仪表操作与数据错误扣5-10分 ➢器件操作性损坏5-10分 ➢电源或仪表损坏10-25分。
14
符号
2KV
意义 磁电式 整流式 电磁式 电动式 仪表绝缘试验 电压2000V 直流 交流 交直流
符号
意义 三相交流 垂直放置使用 水平放置使用 倾斜60度放置 准确度等级
0.5级 2级磁场屏蔽 2级电场屏蔽
15
➢ 绝对误差＝测量值－实际值 ➢ 相对误差＝（测量值－实际值）/ 实际值
➢ 实际测量的最大基本误差γ：
➢听课：全体在 210 教室,自己找 位置坐
➢座位：讲课完后，学号前后顺序 即为实验座位顺序，每次实验固 定实验台，不得私自调换。
➢每次实验带至少一个有像片的证 件放至实验台靠过道一侧；
➢无故擅自调换实验时间点，扣3分。
1
学时：16学时 学分：1分
实验目的
1. 熟练掌握各种常用电工仪表的使用方法； 2. 初步掌握简单控制电路的设计方法； 3. 培养实事求是的工作作风，科学严谨的学习
21
➢ 合理选择量程
➢ 选择模拟显示时，应 注意极性，保证表指 针正偏。电压正负可 按参考方向与实际方 向是否一致来确定。
➢ 选择数字显示时，按 参考方向接入即可， 直接读数。
Uab＝Va－Vb
红表笔
黑表笔
电源开关
指针表盘 数字显示 仪表符号 测量端子 数显模显 选择开关 量程选择 复位按钮
22
➢ 合理选择量程
5～7
手的肌肉痉挛
刺痛，感到灼热
8～10 手已难以摆脱带电体，但终能摆脱
灼热感增加
20～25
手迅速麻痹，不能摆脱带电体， 剧痛，呼吸困难
灼热更甚，产生不强 烈的肌肉痉挛
50～80
呼吸麻痹，持续3s或更长时间， 则心脏麻痹并停止跳动
呼吸麻痹
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三相交流 电源
交流仪表
直流仪表
直流电压理 戴维宁定理
19
1. 数字万用表——只用来测电阻 2. 直流电压表 3. 直流电流表 4. 直流稳压电源 5. EEL-51J电阻元件箱一
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➢合理选择数字万用表功能档位， 测量电阻时必须断电测量。
➢合理选择万用表量程，应选择稍 大于被测量量的量程。
➢使用结束后，应将万用表量程选 择开关归位，即：万用表应置于 交流电压档 750V 量程处。
态度。
3
实验教材
《电工电子技术实验教程 》 第三版
韩守梅 刘蕴络主编 兵器工业出版社
4
主要实验内容
直流
实验一：基尔霍夫定律、叠加定理、戴维宁定理 实验二：日光灯电路及其功率因素的提高
交流
实验三：三相交流电路及其功率的测量 实验四：三相异步电动机可编程控制器控制
5
1. 每次实验独立完成，记录成绩
测量时保证 接触良好 滑动 变阻器
注意：所有元件左边输入右边输出！
28
1. 原理
➢ KCL定律：∑I = 0 ➢ KVL定律：∑U = 0
2. 实验电路图
电流 测试孔
29
3. 电路接线图
测电流
注意：所 有元件左 边输入右 边输出！
12
13
电气仪表的分类
➢工作原理： 磁电式、电磁式、电动式、整流式和电子式等。
➢用途： 电流表、电压表、功率表和多用途表等。
➢电流种类： 直流表、交流表、交直流两用表。
➢准确度等级： 0.1、0.2、0.5、1.0、1.5、2.5、5.0 共7级。
注: 0.1级仪表的最大相对误差允许0.1％以下，其余类推.
9
➢上课不迟到，如迟到5分钟内扣2分，迟到10分钟内扣 5分，迟到15分钟内扣10分，迟到20分钟内扣15分；
➢不得将饮料、饭菜、零食带入实验室，违者扣5分； ➢不得随意调换实验设备，违者扣2分； ➢不得涂画实验台，违者扣3分； ➢查看实验台仪表、连线、元件箱的摆放位置，离开时
依此整理。
10
一、报告封面格式
准
确 度 等 级量 实际测量值
程
50V : 0.5% 250 2.5% 220V : 0.5% 250 0.57%
50
220
16
安全电压：36V，24V，12V。
电流 （mA）
作用特征 50～60Hz 交 流 电
0.6～1.5
开始感到手指麻刺
直流电 没有感觉
2～3
手指强烈麻刺
没有感觉