实验一、电工实验通用仪表和设备的使用 实验目的 1、认识电工实验中常用的通用仪表 2、掌握通用仪表在电路测量中使用的基本方法。 3、熟悉TS-B型通用电工实验台,初步学习电源箱、脉冲信号源、正 弦信号源的使用方法。 4、熟悉示波器,学习用示波器测量方波和正弦波的方法。 二、实验内容和步骤 )对交、直流电表的认识 记录本实验台配备的(TS-B-06)直流电压表、(TS-B-02)直流电流 表、(TS-B-08)交流电压表和(TS-B-04)交流电流表的表盘附号,并说 明其意义。 (二)电压测量 1、将交流电压表两接线柱用导线接入本实验台上三相交流电源U-V插 口、V-W插口和W-U插口,测量三相交流电源输出端各线电压,并记录在 表1-1中 2、将交流电压表两接线柱用导线接入本实验台上三相交流电源U-N插 口、V-N插口和W-N插口,测量三相交流电源输出端各相电压,并记录在 表1-1中。 表1-1 电压(V) 3、按图1-1接线,用交流电压表监视从实验台调压器输出20V和25V 交流电压,并接到整流器上,选用直流电压表,测量输出的直流电压,填 入表1-2中。 表1-2 交流输入电压 直流输出电压
5 实验一、电工实验通用仪表和设备的使用 一、实验目的： 1、认识电工实验中常用的通用仪表 2、掌握通用仪表在电路测量中使用的基本方法。 3、熟悉 TS-B 型通用电工实验台，初步学习电源箱、脉冲信号源、正 弦信号源的使用方法。 4、熟悉示波器，学习用示波器测量方波和正弦波的方法。 二、实验内容和步骤 （一）对交、直流电表的认识 记录本实验台配备的（TS-B-06）直流电压表、（TS-B-02）直流电流 表、（TS-B-08）交流电压表和（TS-B-04）交流电流表的表盘附号，并说 明其意义。 （二）电压测量 1、将交流电压表两接线柱用导线接入本实验台上三相交流电源 U-V 插 口、V-W 插口和 W-U 插口，测量三相交流电源输出端各线电压，并记录在 表 1-1 中。 2、将交流电压表两接线柱用导线接入本实验台上三相交流电源 U-N 插 口、V-N 插口和 W-N 插口，测量三相交流电源输出端各相电压，并记录在 表 1-1 中。 表 1-1 项 目 UV VW WU UN VN WN 电压（V） 3、按图 1-1 接线，用交流电压表监视从实验台调压器输出 20V 和 25V 交流电压，并接到整流器上，选用直流电压表，测量输出的直流电压，填 入表 1-2 中。 表 1-2 交流输入电压 直流输出电压 20 V
25V 4、选三相灯泡负载、电流测量插口单元板和配电箱上的调压器,按图 1-2接线,从调压器输出220V交流电压,改变每组灯泡数,用交流电压表 测量灯泡两端电压,并用交流电流表插头测量电流I1和I2,将数据记录在 表1-3中 表1-3 第一组三盏 第一组二盏 第二组一盏 第二组二盏 II I2 I1 图1-2 (三)电功率测量 按图1-3接线,测量每个灯泡 实际消耗的电功率填入表1-4中。 表1-4 示示功率60W 120W|180W 实际功率 (四)万用表测电阻 在万用表欧姆档中选择合适倍 率,测量动态电路单元板上各电阻 的阻值,记录在表1-5中。 表1-5 (五)用示波器测方波和正弦波 1、将示波器y输入正、负探极接在本实验台脉冲信号源“十”、“ 接线柱上,将示波器y工作方式y钮按下,信号频率选择在IK档位,调 节脉宽、脉幅。适当选取y的Vdiv、和t/diⅴ位置,旋动释抑时间和 触发电平旋钮,使波形稳定。将屏幕显示的1:1占空比方波波形画在坐标
6 25 V 4、选三相灯泡负载、电流测量插口单元板和配电箱上的调压器，按图 1-2 接线，从调压器输出 220V 交流电压，改变每组灯泡数，用交流电压表 测量灯泡两端电压，并用交流电流表插头测量电流Ｉ1 和Ｉ2,将数据记录在 表 1-3 中。 表 1-3 第一组三盏 第二组一盏 第一组二盏 第二组二盏 UAB UBC UAB UBC I1 I2 I1 I2 （三）电功率测量 按图 1-3 接线，测量每个灯泡 实际消耗的电功率填入表 1-4 中。 表 1-4 标示功率 60W 120W 180W 实际功率 （四）万用表测电阻 在万用表欧姆档中选择合适倍 率，测量动态电路单元板上各电阻 的阻值，记录在表 1-5 中。 表 1-5 R1 R2 R3 R4 R5 （五）用示波器测方波和正弦波 1、将示波器 y1 输入正、负探极接在本实验台脉冲信号源“＋”、“－” 接线柱上，将示波器 y 工作方式 y1 钮按下，信号频率选择在 1KHZ 档位，调 节脉宽、脉幅。适当选取 y1 的 V/div、和 t/div 位置，旋动释抑时间和 触发电平旋钮，使波形稳定。将屏幕显示的 1:1 占空比方波波形画在坐标 图 1-2
纸上。纵轴为电压U横轴为时间t,标出电压值和周期。 2、将示波器yi输入正、负探极接在本实验台正弦信号源“+”、“-” 接线柱上,信号源频率选择在×100档位,频率调节旋至5。适当调节信号 源信号输出辐度。将示波器y工作方式y钮按下,适当选取y的V/div和 t/diⅴ位置,旋动释抑时间和触发电平旋钮,使波形稳定。将屏幕显示的 正弦波波形绘在坐标纸上。并标出峰一峰电压和周期。 三、实验仪器设备 1、本实验台电源箱(调压器、整流器); 2、直流电压表(TS-B-06)、(TS-B-07)各一只 3、交流电压表(TS-B-08) 4、交流电流表(TS-B-05)、(TS-B-31) 5、功率表 6、万用表 7、三相负载单元板 (TS-B-23) 8、电流测量插口单元板 (TS-B-22) 9、动态电路单元板 (TS-B-27) 只一块块块块块台 10、示波器 四、实验报告 写明实验目的、步骤、测量数据表格及波形坐标图
7 纸上。纵轴为电压 U 横轴为时间 t ，标出电压值和周期。 2、将示波器 y1 输入正、负探极接在本实验台正弦信号源“＋”、“- ” 接线柱上，信号源频率选择在×100 档位，频率调节旋至 5。适当调节信号 源信号输出辐度。将示波器 y 工作方式 y1 钮按下，适当选取 y1 的 V/div 和 t/div 位置，旋动释抑时间和触发电平旋钮，使波形稳定。将屏幕显示的 正弦波波形绘在坐标纸上。并标出峰一峰电压和周期。 三、实验仪器设备 1、本实验台电源箱（调压器、整流器）； 2、直流电压表 （TS-B-06）、（TS-B-07） 各一只 3、交流电压表 （TS-B-08） 一只 4、交流电流表 （TS-B-05）、（TS-B-31） 各一只 5、功率表 一块 6、万用表 一块 7、三相负载单元板 （TS-B-23） 一块 8、电流测量插口单元板 （TS-B-22） 一块 9、动态电路单元板 （TS-B-27） 一块 10、示波器 一台 四、实验报告 写明实验目的、步骤、测量数据表格及波形坐标图
实验二、元件伏安特性的测定及其示波器观察 、实验目的 1、学习直读式仪表、双路稳压电源和示波器的使用方法 2、掌握线性电阻元件、非线性电阻元件一一半导体二极管伏安特性的 测试技能。 3、线性电阻元件、电感元件、非线性电阻元件一一半导体二极管伏安 曲线的示波器观察。 4、掌握并理解电压源、电流源的伏安特性 实验原理 1、电阻元件 如果一个二端元件在任一瞬间t的电压U(t)和流经它的电流I(t)之间 的关系可由U、I平面上一条曲线所决定,此二端元件称为电阻元件。这条 表示元件电压、电流关系的曲线称为元件的伏安特性曲线。不同的电阻元 件有不同的伏安特性曲线,但每一电阻元件只能由一条唯一的伏安特性曲 线来研究 线性电阻元件上的电压与流过它的电流呈线性关系。如果电压、电流 为关联方向,则 U=RI 如果电压、电流参数方向相反,则 (2-2) 即电阻上的电压与流过电阻的电流成正比,比例常数R为其阻值。如以电 压U(t)为纵坐标、电流I(t)为横坐标,构成U-I平面,可画出电压、电流 的关系曲线。由(2-1)式知,为一通过坐标 原点的直线,该直线的斜率即是该线性电阻 U(t 元件的阻值,如图2-1所示 R=U/I=tg (2-3) It 如果将加在线性电阻上的电压和流过它的 电流分别由示波器的y、y2探极输入示波器, 在示波器的屏幕上就可以观察到通过坐标原点 的一条直线,它就是线性电阻伏安特性曲线的 UCt) 示波器显示。 半导体二极管是一种非线性电阻元件 半导体二极管的电路符号用··表示 I(t) 图2-
8 实验二、元件伏安特性的测定及其示波器观察 一、实验目的 1、学习直读式仪表、双路稳压电源和示波器的使用方法。 2、掌握线性电阻元件、非线性电阻元件——半导体二极管伏安特性的 测试技能。 3、线性电阻元件、电感元件、非线性电阻元件——半导体二极管伏安 曲线的示波器观察。 4、掌握并理解电压源、电流源的伏安特性。 二、实验原理 1、电阻元件： 如果一个二端元件在任一瞬间 t 的电压 U(t)和流经它的电流 I(t)之间 的关系可由 U、I 平面上一条曲线所决定，此二端元件称为电阻元件。这条 表示元件电压、电流关系的曲线称为元件的伏安特性曲线。不同的电阻元 件有不同的伏安特性曲线，但每一电阻元件只能由一条唯一的伏安特性曲 线来研究。 线性电阻元件上的电压与流过它的电流呈线性关系。如果电压、电流 为关联方向，则 U=RI (2-1) 如果电压、电流参数方向相反，则 U=-RI (2-2) 即电阻上的电压与流过电阻的电流成正比，比例常数 R 为其阻值。如以电 压 U(t)为纵坐标、电流 I(t)为横坐标，构成 U-I 平面，可画出电压、电流 的关系曲线。由（2-1）式知，为一通过坐标 原点的直线，该直线的斜率即是该线性电阻 元件的阻值，如图 2-1 所示 R=U/I=tgα （2-3） 如果将加在线性电阻上的电压和流过它的 电流分别由示波器的 y1、y2 探极输入示波器， 在示波器的屏幕上就可以观察到通过坐标原点 图 ２－１ 的一条直线，它就是线性电阻伏安特性曲线的 示波器显示。 半导体二极管是一种非线性电阻元件， 它的电阻值随着流过它的电流的大小而变化。 半导体二极管的电路符号用 表示
其伏安特性曲线如图2-2所示。可见半导体 二极管的伏安特性为一非直线,所以它是一 非线性电阻元件 比较图2-1和图2-2可以发现,线性电阻的伏安特性曲线对称于坐标 原点,这种性质称为双向性。为所有线性电阻元件所具备。半导体二极管 的伏安特性曲线不但是非线性的,而且对坐标原点亦是非对称的,这种性 质称为非双向性,为多数非线性电阻元件所具备。另外从图2-2还可以看 出,半导体二极管的电阻随着其端电压的大小和极性的不同而不同。当外 加电压的极性和二极管的极性相同时,二极管导通,其电阻值很小;反之 极管截止,其电阻值很大。半导体二极管这一性质,称作单向导电性, 这与线性电阻元件有很大的不同。 如果将加在二极管上的电压和流过它的电流分别由示波器的y、y2探 极输入示波器,在示波器的屏幕上可以观察到二极管伏安特性曲线。 2、电感元件 L 电感元件的电路符号用 √·表示。若电感磁通链中的 参考方向与通过电感电流I的参考方向之间满足右手螺旋关系,则 ψL(t)=LI(t) (2-4) 以ψ为纵坐标,I为横坐标,构成ψ凵-I平 面,对线性电感元件ψ-I曲线为一通过坐 (t 标原点的直线。直线斜率即是线性电感的自 感系数。该直线称作线性电感的韦安特性曲 线。如图2-3所示。非线性电感元件的韦安 特性曲线则与之不同 对于一般的电感元件,韦安特性曲线可用 图2-3 ψL(t)=f[L(t)] 函数关系来描述。为观察一般电感元件的ψ-I特性曲线,我们以图2-4 积分电路来分析ψ与I的函数关系 在电感电压U和电感电流L参考方向一致的情况下,则存在 U=d中u/dt=LdIu/dt ψL(t)=∫U(ξ)dξ 在图2-4电路中,用虚线框起部分为积分电路。对RC电路来说,如果 选择电路参数,使时间常数τ=RC很大时,电容的充电、放电过程进行的 很缓慢,因此,电容电压U(t)<<RI(t)。按KⅥL有 UL(t)= RI(t)+ Uc(t)RIi(t) it)「R ∴I1(t)=UL/R 又 U(t)=∫t。I1()d/C Uc I ∴U(t)=∫'ou(ξ)d/RC 即电路输出电压U2(t)等于输入电压U(t)积分: 图2-4
9 其伏安特性曲线如图 2-2 所示。可见半导体 二极管的伏安特性为一非直线，所以它是一 非线性电阻元件。 比较图 2-1 和图 2-2 可以发现，线性电阻的伏安特性曲线对称于坐标 原点，这种性质称为双向性。为所有线性电阻元件所具备。半导体二极管 的伏安特性曲线不但是非线性的，而且对坐标原点亦是非对称的，这种性 质称为非双向性，为多数非线性电阻元件所具备。另外从图 2-2 还可以看 出，半导体二极管的电阻随着其端电压的大小和极性的不同而不同。当外 加电压的极性和二极管的极性相同时，二极管导通，其电阻值很小；反之， 二极管截止，其电阻值很大。半导体二极管这一性质，称作单向导电性， 这与线性电阻元件有很大的不同。 如果将加在二极管上的电压和流过它的电流分别由示波器的 y1、y2 探 极输入示波器，在示波器的屏幕上可以观察到二极管伏安特性曲线。 2、电感元件 电感元件的电路符号用 表示。若电感磁通链ψL 的 参考方向与通过电感电流 I 的参考方向之间满足右手螺旋关系，则 ψL（t）=LI（t） （2-4） 以ψL 为纵坐标，I 为横坐标,构成ψL- I 平 面，对线性电感元件ψL- I 曲线为一通过坐 标原点的直线。直线斜率即是线性电感的自 感系数。该直线称作线性电感的韦安特性曲 线。如图 2-3 所示。非线性电感元件的韦安 特性曲线则与之不同。 对于一般的电感元件，韦安特性曲线可用 ψL（t）=f[IL(t)] 函数关系来描述。为观察一般电感元件的ψL - I 特性曲线，我们以图 2-4 积分电路来分析ψL 与 I 的函数关系。 在电感电压 UL 和电感电流 IL 参考方向一致的情况下，则存在 UL=dψL/dt =LdIL/dt ∴ ψL（t）=∫UL（ξ）dξ (2-5) 在图 2-4 电路中，用虚线框起部分为积分电路。对 RC 电路来说，如果 选择电路参数，使时间常数τ=RC 很大时，电容的充电、放电过程进行的 很缓慢，因此，电容电压 UC(t)<<RI1(t)。按 KVL 有 UL（t）= RI1(t) + UC(t) ≈RI1(t) ∴ I1(t)=UL/R 又 UC(t) =∫t 0I1(ξ)dξ/C ∴ UC(t)=∫t 0UL（ξ）dξ/RC 即电路输出电压 U2(t)等于输入电压 UL(t)积分：