同济大学 电工实验报告

电工电子技术实习报告

专业：工程力学创新试验区

上课时间： 周五上午 小组成员：

常用电子元器件

常用的电工、电子元器件主要有电阻器，电容器，半导体二极管，稳压管，发光二

极管，光敏二极管，数码管，三极管，晶闸管。 一． 电阻器

电阻器简称电阻，是组成电路最基本的元件之一，文字符号位：R，单位：欧姆。特点：对通过它的电流有一定的阻碍作用。

1.电阻的主要指标：

1）标称值——标示在电阻上的电阻值，通用标称值系列见下表：

实际生产使用中，上表所列数值再乘10的整数次方。 2）允许误差——标称值与实际值不完全相等。

例：标称值100欧的电阻，实际值为98欧，则误差为（100-98）/100=2% 3）额定功率——电阻长期连续工作允许消耗的最大功率 固定式电阻额定功率系列（W） 0.05 0.125 0.25 1 2 5 10 16 25 50 100 （一般来说，粗元器件功率大，细元器件功率小。） 2.常用电气符号

（1/8W） (1/4W) (1/2W)

(1W)

3.电阻型号命名:

大于1W用数字表示2W

例：RJ——金属膜 7——精密 1表示为精密

金属膜电阻

H——合成膜 1——普通 T——碳膜 3——超高频 X——线绕 8——高压

4.电阻标注方法： 4.1、 直标法：在电阻表面直接标出型号，功率，标称值，误差，生产日期。例：RJ7-0.125W-51K

Ω±1%

4.2、 符号法：用符号表示阻值及误差。

4.3、 例：R47J-0.47Ω±5% 2R7K-2.7Ω±10% 5K1F-5.1KΩ±1% 其中F±1% G±2% J±

5% I±4% K±10% M±20%

4.4、 色标法（倒数第二根线表示倍率，倒数第一根表示误差）

例：四环电阻： 为26KΩ±5%

二．电容器

电容器是储存电荷的容器。文字符号为C，单位：法拉（F）。 （1F=1000mF1mF=1000μF 1μF=1000nF 1nF=1000pF）

电容器按绝缘介质分：空气，云母，纸质，陶瓷，涤纶，玻璃柚，铝电解。 特点是隔直流通交流。

即在直流电路中电容器相当于是断路；但是在交流电路中，因为电流的方向是随时间成一定的函数关系变化的。而电容器充放电的过程时有时间的，这个时候，在极板间形成变化的电场，而这个电场也是随时间变化的函数。实际上，电流是通过场的形式在电容器间通过的。电容器的基本功能是充电和放电。充电是使电容器带电（储存电荷和电能）

的过程。这时电容器的两个极板总是一个极板带正电另一个带等量的负电。把电容器的一个极板接电源的正极，另一个接电源的负极，两个极板就分别带上了等量的异种电荷。充电后电容器的两极板之间就有了电场，充电过程把从电源获得的电能储存在电容器中。放电是使

充电后的电容器失去电荷（释放电荷和电能）的过程。例如用一根导线把电容器的两极接通，两极上的电荷互相中和，电容器就会放出电荷和电能。放电后电容器的两极板之间的电场消失，电能转化为其他形式的能。在一般的电子电路中常用电容器来实现旁路、耦合、滤波、振荡、相移以及波形变换等，这些作用都是其充电和放点功能的演变。

电容器的命名基本分为四部分。第一部分：名称，

用字母表示，电容器用C。第二部分：材料，用字母表示。第三部分：分类，一般用数字表示，个别用字母表示。第四部分：序号，用数字表示。 1. 电容器的额定电压：

在最低环境温度和额定环境温度下可连续加在电容器的最高直流电压有效值，一般直接标注在电容器外壳上，如果工作电压超过电容器的耐压，电容器击穿，造成不可修复的永久损坏。

电容器额定电压有：1.6V,4V,6.3V,10V,16V,25V,32V,40V,50V,63V,100V,125V,160V,250V,300V,400V,450V,500V,630V等，电容器的标示方式也有指标法符号法和色标法。

2.电容器的极性测试： 对于极性电容，用数字万用表MΩ档，读书从小变化到1。注意，电解电容有极性；对于非极性电容，对5000PF以上电容万用表读数跳动一下回到1，对5000PF以下电容，判断其有无容量（电容档）。

3.电解电容极性判断：

长脚是正极，短脚是负极。 三．半导体二极管

文字符号V，电气符号K极一般为银灰色。 A-阳极 K-阴极。

特点：具有单向导电性。

特性：硅管正向导通电压为0.6V，死区电压为0.5V。锗管正向导通电压为0.3V，死区电压为0.1V。

在环境温度升高时，二极管的正向特性曲线将左移，反向特性曲线下。温度每升高1°C，正向压降减小2~2.5mV；温度每升高10°C，反向电流约增大一倍。结论：二极管对温度很敏感。

1.二极管命名：

(开关管为IN4148，整流管是将交流转换为直流，型号IN4001-7) 2. 二极管测试：

用（二极管）档数字万用表，见下图：若万用表显示“0。6”

左右，则红表笔指的是阳极；若万用表显示“1”黑表笔指的是阳极。

四．稳压管

稳压管是具有稳压作用的硅二极管。

稳压管也是一种晶体二极管，它是利用PN结的击穿区具有稳定电压的特性来工作的。稳压管在稳压设备和一些电子电路中获得广泛的应用。我们把这种类型的二极管

称为稳压管，以区别用在整流、检波和其他单向导电场合的二极管。

稳压二极管的特点就是击穿后，其两端的电压基本保持不变。（作用在反向击穿区） 这样，当把稳压管接入电路以后，若由于电源电压发生波动，或其它原因造成电路中各点电压变动时，负载两端的电压将基本保持不变。

文字符号：V。型号有IN4733(5V) IN4738(8V) IN4746(16V) IN4148(开关二极管)。稳压管命名为2CW或2DW。2DW232是双向

稳压管。

由图可以看出稳压管的特性：当反向电压达到Uz时，管被击穿，稳压管电流变化很大，Uz却微变，动态电阻r很小，稳压性很好。使用时，稳压管工作在反向击穿状态，阳极接电源负极，必须串限流电阻。

五．发光二极管

发光二极管简称为LED。由镓（Ga）与砷（AS）、磷（P）的化合物制成的二极管，当电子与空穴复合时能辐射出可见光，因而可以用来制成发光二极管，在电路及仪器中作为指示灯，或者组成文字或数字显示。磷砷化镓二极管发红光，磷化镓二极管发绿光，碳化硅二极管发黄光。

文字符号为V，电气符号为发光二

极管正向导通电压为1.4V以上，工作电流约10mA，发光颜色取决于半导体材料。如：砷化镓发红光，磷化镓发绿光或黄光。

六．光敏二极管

光敏二极管又称光电二极管，光敏二极管与半导体二极管在结构上是类似的,其管芯是一个具有光敏特征的PN结，具有单向导电性，因此工作时需加上反向电压。无光照时,有很小的饱和反向漏电流,即暗电流，此时光敏二极管截止。当受到光照时,饱和反向漏电流大大增加，形成光电流,它随入射光强度的变化而变化。当光线照

射PN结时，可以使PN结中产生电子一空穴对，使少数载流子的密度增加。这些载流子在反向电压下漂移，使反向电流增加。因此可以利用光照强弱来改变电路中的电流。

七．数码管

数码管是一类显示屏，通过对其不同的管脚输入相对的电流 会使其发亮，从而显示出数字，能够显示时间、日期、温度等所有可用数字表示的参数。由于它的价格便宜、使用简单，在电器特别是家电领域应用极为广泛，比如空调、热水器、冰箱等等。绝大多数热水器用的都是数码管，其他家电也用液晶屏与荧光屏。 八． 三极管

三极管由两个PN结组成，分PNP及NPN型。 特点;放大电流作用。

晶体三极管（以下简称三极管）按材料分有两种：锗管和硅管。而每一种又有NPN和

PNP两种结构形式，但使用最多的是硅NPN和PNP两种三极管，两者除了电源极性不同外，其工作原理都是相同的，下面仅介绍NPN硅管的电流放大原理。

对于NPN管，它是由2块N型半导体中间夹着一块P型半导体所组成，发射区与基区之间形成的PN结称为发射结,而集电区与基区形成的PN结称为集电结,三条引线分别称为发射极e、基极b和集电极c。

当b点电位高于e点电位零点几伏时，发射结处于正偏状态，而C点电位高于b点电位几伏时，集电结处于反偏状态，集电极电源Ec要高于基极电源Eb。

三极管是一种电流放大器件，但在实际使用中常常利用三极管的电流放大作用，通过电阻转变为电压放大作用。 三极管的分类:

a.按材质分: 硅管、锗管 b.按结构分: NPN 、 PNP

c.按功能分: 开关管、功率管、达林顿管、光敏管等. d. 按功率分：小功率管、中功率管、大功率管 e.按工作频率分：低频管、高频管、超频管 f.按结构工艺分：合金管、平面管

三极管常用的PNP型号为9012，NPN硅有9011、9013、9014等。

三极管大致有四种外形

三极管的测试是这部分的重点。

先用数字万用表二极管档测试基极。即用红表笔接三极管任意管脚，用黑表笔依次去接触另二管脚。若两次均测得显示“0.6”，则红表笔为基极，且为NPN型，若不是，则红表笔改接另一脚，直至测出基极。若两次均测得显示“1”，则红表笔为基极，且为PNP型；再用数字万用表“hFE”档，测试发射极，集电极，若为NPN型，则将三极管插入“NPN型”插座，显示20-200左右，则插座上的“C”对应三极管的集电极C，则插座上的“E”对应三极管的发射极E。

该章节主要是让我们了解了电工电子技术学科里面主要的一些元器件的基本常识规定。

【实验总结】（ ）

通过本章的学习，我们知道了电阻、电容器、二极管、稳压管等电子器件的命名及其分类方式。学会了如何估读电阻的阻值及估读的误差比率；如何用万用表测试电容器的极性；如何判断半导体二极管的极性；如何用万用表来区分三极管的型号（PNP型和NPN型）。了解到电容器按绝缘介质可分为空气、云母、纸质、陶瓷、铝电解等多种；极性电容器正负极不能反接，否则会永久损坏；稳压管是工作在反向击穿状态，阳极必须接电源负极，且必须串联限流电阻；发光二极管发光的原因是这些二极管是由镓与砷、磷的化合物制成的，当电子与空穴复合时能辐射可见光；三极管大致有四种外形：金属壳硅小功率管、金属壳锗小功率管、金属壳大功率管和塑料封装小功率管。

注意事项：

① 电阻上最后一根线不表示倍率，而是误差；

② 电解电容有极性，不能反接，一般长端为正极，短端为负极； ③ 二极管负极（K极）一般为银灰色；

④ 二极管对温度很敏感，因此使用时要注意环境温度对实验的影响； ⑤ 稳压管工作在反向击穿状态，阳极接电源负极，且要串联限流电阻； 【实验体会】（ ）

1、实验心得：这些基本知识在我们接触电工学实验的开始显得尤为重要，经过完整的一学期实验后，我发现在其他实验中还时不时要运用上这些知识储备。

2、知识点总结：在实验的过程中我们学会了如何分辨这些常用电器元件、了解各种元件的基本指标的表示方式、如何从元件上读取这些指标，尤其是如何从电阻器上读数。在随堂考核中我发现，电容器的电容读数是一个难点；检测三极管的方法涉及到《电工学》后面“基本放大电路”的知识。

电阻、电感和电容在正弦交流电路中的伏安特性

一、 实验目的

1. 进一步理解电气元件在正弦交流电路中的阻抗特性。

2. 用实验的方法验证正弦交流电路电路中的基尔霍夫定律并加深对该定律的理解。

二、 实验内容

1.分别按图4-1所示的电路接线。调节自耦调压变压器的输出电压，均匀选取5个测量点，

测量元件两端的电压和流经其电流，记入表1.

图4-1（A）(C) 基本实验电路 表1 1 2 3 4 5 UR(V) 30 50 70 90 110 电阻R IR(A) 0.11 0.19 0.26 0.34 0.41 URL 30 50 70 90 110 电感线圈Lr IRL 0.12 0.20 0.28 0.36 0.44

2.分别按图4-2所示的电路接线。调节自耦调压变压器的输出电压，选取一个合适的测量点，测量电路中各分电压和电流，并记入表2.

表2

U(V) 90 I(A) 0.20 U1(V) 52.5 U2(V) 49.9 3. 分别按图4-3所示的电路接线。调节自耦调压变压器的输出电压，选取一个合适的测量点，

测量电路中电压和各支路电流，并记入表3。

表3 U(V) 90 I(A) 0.23

ILR(A) 0.36 IC(A) 0.44

三、数据处理（数据分析与讨论）

实验中由得到的数据可以计算出实验中的r、R、L。

解下面的方程组可以得到XL、R、r。

R?U1IU?(R?r)2?XL2 代入数据可解得，R=252.4?，r=129.9?，XL=193.8? IU2?r2?XL2I由公式XL?2?fL可求得L=617.2mH。

误差处理：给出的电阻标值为250?，故计算值与理论值的误差：?R=0.96%，给出的电感值为700mH，故计算值与理论值的误差为?L=11.83%。 三实验中测出的数据可以求算出r、L、C的值。

XLXCU?I(XL?XC)2?r2U?XL2?r2ILRU?XCIC由公式XL?2?fL可求得L=712.1,；XC?代入数据可得，r=117.8?，XL=223.6?，XC=200?

1，求得C=15.9?F 2?fC

四、 注意事项

1. 本实验直接用市电220V交流电源供电，实验中要特别注意人身安全，不可用手直接触摸通电线路的裸露部分，以免触电，进实验室应穿绝缘鞋。

2. 自耦调压器在接通电源前，应将其手柄置在零位上，调节时， 使其输出电压从零开始逐渐升高。每次改接实验线路及实验完毕，都必须先将其旋柄慢慢调回零位，再断电源。必须严格遵守这一安全操作规程。

五、 实验设备

1.数字万用表 1台 2.电量仪 1台

3.白炽灯 1只 40W /220V 4.电感线圈 1只

六、分析和讨论

由图示串联实验参考电路测得的各数据、经计算求得的该实验电路各元件的参数值与由图示并联实验参考电路测得的各数据、经计算求得的该实验电路各元件的参数值有何差异？试分析原因。

答：（ ）由表二数据计算知：Ｒ＝263.68Ω Ｌ＝0.776H

由表三数据计算知：Ｌ＝0.796H Ｃ＝11.3μF 经比较知，表三所对应的方法测量的数据比表二大，表二由于电流表串联到电路对电路有影响故测量值会偏小，表三测量方法较准确。

【实验体会】（ ）

1、实验心得：本次实验我们主要测定了常用电器元件在交流市电中的运用。本次实验中老师着重强调了安全问题，我们也都是在老师检查完电路后才开始通电的。这次的实验让我们知道了在电阻电感电容组合而成的电路中，基尔霍夫定律并不是简单意义上的电流有效值的叠加。在测出的数据后有很深刻的电学含义。

2、知识点拓展：在学过交流电路相关知识后，我们知道了电路中的电流电压是相量形式存在的，在叠加后可能会产生抵消或者三角形合成。所以不能简单地认为就是和直流电路中节点电流有效值叠加划等号。

3、误差分析：对于测出的数据，我认为误差主要是由于实际操作时不可避免的因素造成的，还有我们读数也有一定的不确定性。

【实验心得】（ ）

本次实验是验证基尔霍夫定律的，它很好地帮助我们理解了基尔霍夫定律的实质：电路中的电流并不是简单的有效值相加，而是有对应的电流向量通过向量运算得到的。经过实验测得的数值运算来论证基尔霍夫定律的准确性有助于培养我们对科学的严谨态度，提高动手操作能力。 注意事项：

① 本实验直接用市电220V交流电源供电，实验中要特别注意人身安全，不可用手直接触摸通电线路的裸露部分，以免触电，进实验室应穿绝缘鞋；

② 自耦调压器在接通电源前，应将其手柄置在零位上，调节时， 使其输出电压从零开始逐渐升高。每次改接实验线路及实验完毕，都必须先将其旋柄慢慢调回零位，再断电源。必须严格遵守这一安全操作规程；

③ 实验读数时，由于电表是水平置于桌面的，因此读数时眼光因垂直桌面向下看，以免造成读数不准确。

④ 一项实验做完后一定注意立即切断电源，再填写实验报告，以免发生触电危险。

电感阻抗参数的测量及功率因数的测量和提高

一. 实验目的

1. 学会用功率表法测量元件的交流等效参数的方法。 2. 学会功率表的接法和使用。

3. 学习感性负载电路提高功率因数的方法

二. 实验内容

1. 电感阻抗参数的测量，按图5-1接线。 分别测量40W白炽灯(R)，电感线圈(L) 的等效参数。

图5-1 表5-1 被测阻抗 U(V) 两个白炽灯R 电感线圈L 90 90 I(A) 0.35 0.36 测量值 P(W) 30.00 15.75 cosφ 0.97 0.49 UR(V) 88.0 89.0 电路等效参数 Z（Ω） R(Ω) 251.43 247.22 251.43 121.14 L(mH) 0 0.69 220V I* U* W Z

R与L串联

90 0.22 15.75 0.80 89.0 404.55 323.64 0.77 三. 实验设备

1. 数字万用表 1台 2. 电量仪 1台

3. 白炽灯 1只 40W /220V 4. 电感线圈 1只

5. 电容器 2只 1μF ，4.7μF/500V

四、分析与讨论

改善功率因素的意义和方法： 答：（ ）提高功率因素，可以提高发电机的使用效率，最大程度利用发电机的使用容量；同时降低输电线上的损耗，提高电网的输电效率。改善功率因素可以进行人工补偿，在负载两端并联电容器。

【实验体会】（ ）

1、 实验心得：通过试验，我对功率因素的理解更深一层。在实验中，我能更好地和同伴

合作，一起完成电路的连接和理论计算。

2、 实验重难点分析：这个实验的线路比较简单，但是功率表却不那么好使用。首先是它

的线路容易接错，在实验过程中，一开始我就接错了线路，将电流线短接，测不出功率值。其次是它的读数比较特别。有换算公式：P=CN。N为格数，C是比例系数，C=IU/A，I为电流量程，U为电压量程，A为满度值。这次实验中C为0.5。

【实验心得】（ ）

此次实验最大的感受就是正确连接功率表，老师讲解时，听着觉得挺简单的，但自己动手做时，就不知道怎么连接了，几经折腾，在我们通力合作之下终于是连好了！另外，P=CN（C=IU/A为比例系数，N为格数，I为电流量程，U为电压量程，A为满度值）中的C在此次实验中为0.5，而我们误算作C=1，结果导致cosΦ>1，在老师指出后，才重新计算，浪费了不少时间，所以说，老师讲解时一定要认真听，把重要部分记下来，有利于实验达到预期的效果。

三相电路电压、电流的测量

一. 实验目的

1. 掌握三相负载和电源的正确联接方法。

2. 进一步了解三相电路中线、相电压及线、相电流之间的关系。 3. 充分理解三相四线制供电系统中中线的作用。

二. 实验内容

1. 三相负载作星形联接（三相四线制供电）：

(1)将灯泡负载作星形联接（图8-1）并请教师检查线路。

图8-1

(2)当对称负载时，测量有中线和无中线时的各电量。 (3)当不对称负载时，测量有中线和无中线时的各电量。（其中C相负载的灯泡增加一组）

注意：在断开中线时，由于各相电压不平衡，测量完毕应立即断开电源。 表8-1

实验内容 线电流（Ａ） （负载情IA IB IC 况） 对称负载 有中线 无中线 有中线 无中线电压（Ｖ） 相电压（Ｖ） 中线电流IO (A) 0 中线电压UO’N (V) 0 UA’B’ UB’C’ UC’A’ UA’O’ UB’O’ UC’O’ 112.8 112.8 66.8 66.8 66.8 0.14 0.14 0.14 112.8 0.14 0.14 0.14 112.8 113.0 113.2 63.8 63.8 64.2 0 0 不对称负载 0.14 0.14 0.29 112.5 113.0 113.0 65.0 63.5 66.3 0.15 0 0.15 0.15 0.23 110.0 110.8 111.0 78.5 78.5 37.2 0 25 线

2. 三相负载作三角形联接：

(1)按图8-2联接线路并请教师检查。

图8-2 (2)测量对称负载时的各电量。 (3)测量不对称负载时的各电量。（将其中某一相灯泡增加一组） 表8-2

数据测量 实验内容 (负载情况) 对称负载 不对称负载 线电压=相电压（V） UA’B’ UB’C’ 110.0 110.0 108.8 110.0 UC’A’ 108.8 110.0 IA 0.31 0.48 线电流（A） IB 0.31 0.48 IC 0.31 0.31 IA’B’ 0.18 0.18 相电流（A） IB’C’ 0.18 0.36 IC’A’ 0.18 0.19

四. 实验设备

1. 灯泡负载板 2块 MC1093 2. 单相电量仪 1台 MC1098 3. 数字万用表 1台

四、分析和讨论。

1.三相负载根据什么条件作星形或三角形连接？

答（ ）: 三相负载可接成星形(又称\接)或三角形(又称\△\接).当三相对称负载作Y形联接时,线电压UL是相电压Up的倍.线电流IL等于相电流Ip,即UL=, IL=Ip在这种情况下,流过中线的电流I0=0, 所以可以省去中线.

当对称三相负载作△形联接时,有IL=Ip, UL=Up.不对称三相负载作Y联接时,必须采用三相四线制接法,即Yo接法.而且中线必须牢固联接,以保证三相不对称负载的每相电压维持对称不变.倘若中线断开,会导致三相负载电压的不对称,致使负载轻的那一相的相电压过高,使负载遭受损坏;负载重的一相相电压又过低,使负载不能正常工作.尤其是对于三相照明负载,无条件地一律采用Y0接法。当不对称负载作△接时,IL≠Ip,但只要电源的线电压UL对称,加在三相负载上的电压仍是对称的,对各相负载工作没有影响。

2.负载作星形连接或作三角形连接，取用同一电源时，负载的相，线电流有何不同？ 答（ ）：星形联接时 相电流等于相电压除以相阻抗，线电流等于相电流，线电压等于根号三倍相电压。角形联接时 相电流等于线电压除以相阻抗，线电流等于根号三倍相电流，线电压等于相电压。相互关系，角接的线电压等于星接的线电压，角接的相电压等于根号三倍的星接相电压。角接的相电流等于根号三倍星接相电流，角接的线电流等于三倍星接线电流。角接消耗功率是星接消耗功率的三倍。

3. 对称负载作星形连接，无中线的情况下断开一相，其他两相发生什么变化？若为三角形

连接是又如何？ 答（ ）：三相对称负载作星型连接，无中线的情况下断开一相，中性点会偏移到未断两相连线的中点上，未断两相每相承受的电压都是380V/2=190V。断相为零伏。三角形联结时，未断相仍为线电压380V，断开两相电压每一相都是380V/2=190V。 4. 负载为星形连接，中线的作用如何？在什么情况下必须有中线？ 答（ ）：保持中性点电位始终为零，另外当三相负载不对称时维持各相电压均为220伏。当负载不对称时就要加中性线，这样才能保证每个负载两端电压始终维持在220伏特，使负载正常工作。

5. 不对称三角形连接的负载，能否正常工作？实验能否证明这一点？

答（ ）: 对于不对称负载作△接时，Il≠Ip，但只要电源的线电压Vl对称，加三相负载上的电压仍是对称的，对各相负载工作没有影响。实验可以证明这一点，分别测每个负载两端电压即可。 【实验体会】（ ）

1. 实验心得：在实验的过程中，我们特别注意了安全问题。接线完后都经过老师的检查才

通电。其次，我在实验过程中也收获颇多。对于这种多线电路的连接也有一些小技巧，那就是顺着电源的一段开始连接，并联记住支点，最后形成回路。 2. 知识点拓展： 三相负载连接原则：

⑴三相对称负载作Y形联接时，流过中线的电流I0=0，所以可以省去中线；

⑵不对称三相负载作Y联接时，必须采用三相四线制接法，而且中线必须牢固联接，以 ⑶保证三相不对称负载的每相电压维持对称不变（若负载断开则设备可能损坏）。

当不对称负载作△接时，IL≠Ip,但只要电源的线电压UL对称，加在三相负载上的电压仍是对称的，对各相负载工作没有影响。（实验证明没有影响）

【实验心得】（ ）

因为上次实验对功率表的使用，这次我们比较顺利的连接好了电路。值得一提的是，通过巧妙地节点选取，在测量不同支路的电流时，需要改动的连接点比较少，节约了我们不少时间。通过亲自动手连接三相电路，进一步了解了三相电路中线、相电压及线、相电流之间的关系；认识到三相四线制供电系统中中线不可或缺，加深了我们对三相电路工作原理的理解。

三相电路功率的测量

一. 实验目的

1. 掌握三瓦特表法、二瓦特表法测量三相电路有功功率与无功功率的方法 2. 进一步熟练掌握功率表的接线法和使用方法

二. 实验内容

1. 如图9-1，用三瓦特表法测定三相对称Y0接以及不对称Y0接负载的总功率∑P。对于三相四线制供电的三相星形联接的负载（即Y0接法），可用一只功率表测量各相的有功功率PA、PB、PC，测三相功率之和（∑P=PA+ PB +PC）即为三相负载的总有功功率值、实验按图9-3线路接线。

(1)请教师检查线路，接通三相电源，按表9-1要求进行测量计算。

表9-1

实验内容 （负载情况） PA(W) 18.25 测量数据 PB(W) 17.9 PC(W) 17.75 计算值 ∑P(W) 53.9 Y0对称负载 Y0不对称负载 18 17.75 35.75 71.5

2.用二瓦特表法测量三相负载的总功率。

(1)也按照图9-1联接线路并请教师检查。接通三相电源，按图9-2的内容进行测量。 表9-2

（负载情况） Y对称负载 Y不对称负载 测量数据 P1′(W) 26.5 33 P2(W) 26.75 24.25 计算值 ∑P(W) 53.25 57.25 三.注意事项

1. 本实验采用三相交流市电。实验时要注意人身安全，不可触及导电部件，防止意外事故发生。

2. 每次接线完毕，同组同学应自查一遍，然后由指导教师检查后，方可接通电源，必须严格遵守先断电、再接线、后通电；先断电、后拆线的实验操作原则。

四. 实验设备

1. 灯泡负载板 2块 MC1093 2. 单相电量仪 1台 MC1098 3. 数字万用表 1台 五、分析和讨论

1.比较三瓦特表和二瓦特表法的测量结果。

答（ ）:从试验数据可以看出,三瓦特表和二瓦特表测量出的数据有较大差异,原因在于瓦特表本身连入电路,并非理想,消耗一定功率,用的数量不同,影响程度也不同,故两者会有差异. 三表法误差较大.另外，两瓦特表法，适用于三相于负载比较平衡的场合，尤其是向电动机这种没有中性线电流的地方。

三瓦特表法，适用于任何三相负载的情况。无需考虑负荷平衡问题。 2.总结分析三相电路功率测量的方法与结果。

答（ ）:三相电路功率的测量可以分别用电压表测量电压,电流表测量电流,之后计算出功率,由于电压表电流表都非理想,操作不当易造成较大误差.另外一种使用功率表,可以用三表法或二表法测量,虽能直接测出功率值,但功率表的连入本身也会造成实验误差,会造成结果偏大. 五、思考题

1.在三相三线制接法中，无论负载是否对称，只用两表法就能代表三相总功率，为什么？ 答（ ）：在三相电路中, 若三相负载是星形联接,则各相的负载电压分别以uA、uB、uC表示。若负载是三角形联接, 可用一个等效的星形联接的负载来代替, 则uA、uB、ue 表示代替以后三相电路各相负载的电压。

?uAC?uA?uC

uBC?uB?uC

∴iA uAC? i BuBC? iA? uA? uC?? iB? uB? uC? ?iA uA? iBuB? ? iA? iB? uC 这是三相三线制电路, 故有:

iA? iB? iC?0

∴iC???iA?iB? 代入( 3) 式得:

iAuAC?iBuBC?iAuA?iBuB?iCuC?PA?PB?PC

上式中PA、PB、PC 分别表示A、B、C 各相的瞬时功率。由此可见iAuAC?iBuBC等于三相瞬时功率之和, 即三相总功率P?PA?PB?PC。而功率表W1 和W2 读数之代数和反映

iAuAC?iBuBC在一个周期内的平均值, 其值正好反映了三相总功率。这就证明采用两只功率

表按图1 所示的接线可以测三相总功率, 即P = P W1+ PW2。这种测量三相总功率的 两表法, 不管三相电路是否对称, 都是适用的。但必须注意, 在上述证明过程中, 应用了

iA? iB? iC?0的条件,三相三线是符合这个条件的, 而三相四线制不对称电路不符合这

个条件, 所以,这种测量三相总功率的 两表法??适用于三相三线制, 不适用于三相四线制不对称电路。

【实验总结】（ ）

1. 通过该节课程的学习，初步了解了瓦特表的使用方法，以及对称三相负载与不对称负载电路的工作状态。

2.实验中由于接线比较多，所以使得在实验时接线容易接错，而且接的是高压电源，更要注意安全操作，严禁带电操作。

3.经过比较两种总功率测量方法测得的数据，两者之差为10W和4W，可以得出三瓦特法测量更精确，但二瓦特法更节省元件实用，方便快捷。

4.由于三相三线制负载无中性线，则测两次两负载之间的功率，包含了总的负载功率，则可用测两次的方法测量总功率。

【实验心得】（ ）

此次实验与之前做的三相电路实验差别不大，只是实验电路变得更加复杂，连接时需更加仔细。但是有了前两次的实验经历，测量起来还算得心应手。另外，巧妙地选取连结点简化电路，可有效减少连接和拆卸的次数，提高效率。测量发现，三相负载采用三线三线制连接时只需用两表法即可测得三相电路的有功功率。

常用电子仪器的使用

一、实验目的

1.交接常用电子仪器的用途及主要性能指标。

2.初步掌握常用电子仪器的正确使用方法及注意事项。

二、实验内容

1、示波器校准信号的测量： 被测参数 幅值Up-p（V） 周期T（ms） 标准值 0.5 1 实测值 0.5 1 1000 1000 频率f（Hz） 2、正弦信号电压的测量：1KHz 函数信号发生器输出电压（V） 3 示波器测量电压的峰峰值Up-p（V） 2.65 示波器测量电压的有效值U（V） 0.94 交流毫伏表测量电压U（V） 3、正弦信号频率的测量：（Up-p=5V） 函数信号发生器输出频率（Hz） 交流毫伏表测量电压U（V） 数字万用表测量电压U（V） 示波器测量电压Up-p（V） 示波器测量周期T（ms） 50 5.5 1.82 5 19 1000 5.5 1.79 5 0.92 3 0.5 0.46 0.16 0.5 5000 5.5 1.86 5 0.18 10000 5.5 2.15 5 0.096 50000 5.5 6.15 5 0.0175 4、用函数信号发生器输出频率1KHZ，幅度为0-1V的矩形波。并记录波形。标出幅值和周期。

5、示波器测量相位差：用函数信号发生器输出频率1KHZ，幅度为Upp=5V的正弦波 θ=X/XT *360o （ XT为周期 X为X轴方向的差距）。并记录波形。

θ=0.8/4.8*360=60 U0=0.85V

0

0

三、注意事项

1.连接电路时，各实验仪器的“地”线（电缆线的屏蔽线夹）必须接在一起，以保证测量系统的“地”电位相同。

2.在实验过程中不要反复开、关实验仪器。

四、实验设备

1.示波器 一台 2.函数信号发生器 一台 3.直流稳压电源 一台 4.数字万用表 一只 5.电工实验台和相应的实验设备 一套

【实验总结】（ ）

1.通过对信号源、毫伏表、双踪示波器的实用和测量，初步掌握了如何使用者三种仪器进行试验值得测量，以及显示输入信号和输出信号的波形图，以便对试验的观察。 2.使用毫伏表时，应该注意其量程以及对应的度数区间。

3.学会将示波器调出稳定的波形，如果不稳定，可以通过调节电平按钮。在显示两个波形时，注意事先接地调节水平线重合，以便后续测量。 【实验心得】（ ）

1、 实验心得：此次实验由于是第一次接触示波器，不怎么会调试信号，也不太清楚如何读

数，所以耽误了不少时间。不过还好有队友的帮助，我们快速掌握了如何调试示波器的信号。并且用示波器调试出两条通道的电压波形图。并计算出其相位差大小。收获还是颇多的。

2、 知识点拓展：R的阻抗为实数，C的阻抗为1/（jwC），将电路的总阻抗算出来后，用阻

抗的虚部与实部只比值求反正切就得到了相位变化量。

单管交流放大电路及其应用

实验目的：

1、学会放大器静态工作点的测试方法，分析静态工作点对放大器性能的影响； 2、掌握放大器的动态指标（电压放大倍数、输入电阻、输出电阻）的测试方法； 3、用示波器观察静态工作点对输出波形的影响

一、实验电路

将实验箱上分压式单管放大电路，接成如图2–1所示电路。

二、内容和方法

1、电路参数和工作点调整

图2-1

未连接电路前，先测出RL和R2、R3 的实际值。按图2?1连接电路，VCC连接到+12V,测T1管的UC

E值。观察调节

RP1时UCE的变化情况（缓慢调节RP1！），最终调节RP1，使UCE ≈ 5V，记录实际调

整后的UCE实测值。

2、小信号放大特性测试

将函数信号源的信号接到电路的输入uS端口，（函数信号源的波形选用正弦波，频率 1kHz）。通过衰减器后，先用示波器的一个通道观察uS波形，并调节频率到所需状态。

（1）、调节函数信号源的信号幅度使示波器上所见ui波形的UP-P值在30mV范围。用双踪示波器的另一通道观察输出uO的波形。使示波器显示稳定的uo、ui波形。从中可以判断uo和ui的相位关系，并测出UiP-P值和UOP-P值（在基本不失真条件下）。

（2）、工作点变化（调节RP1）对放大特性的影响。

保持示波器二踪观察ui、uo波形状态，并保持UiP-P值基本不变。将数字万用表改为测量UCE直流电压。调节RP1观察UCE值增大和减小时，相应的UOP-P值变化情况，当UCE减小到多少时uo会出现下限幅（饱和）失真。

（3）、RL变化对放大特性的影响。

先调节RP1使UCE仍为5V，然后使RL为 ∞（去掉5.1kΩ与C2的连线），观察uo的变化情况， 记录此时的UOP-P1值（保持UiP-P值不变）。

3、大信号特性测试

恢复原电路参数：使UCE = 5V。但将信号波形改变为三角波，频率不变。

逐渐增大ui幅度，观察uo波形变化情况，当UiP-P = 40 mV时，uo为何形状？记录此时的对应uo、ui波形关系和UOP-P值。如再增大ui的幅度，uo波形有何变化？

三、预习

1、复习NPN单管共射交流放大电路的有关内容。 2、示波器二踪观察相关波形的使用方法。

3、示波器作电压幅度测试和波形时间参数测试的使用方法。

四、报告

记录并分析实验结果是否与理论课分析一致。

自行完成其他单管放大电路的实验，进行相关参数测量。

实验记录（单管交流放大电路）

一、实验预习题：

静态关系：计算静态工作点 动态特性：

设

rbb′= 0.1kΩ，β = 120 ，

rbe = rbb′ +βUT/IC，（UT ≈ 26mV） Au = ?β（RC∥RL）/ rbe

二、实验结果及分析 1、电路参数实测。

RL/kΩ R2/kΩ R3/kΩ VCC/V VCE/V 2.65 5.54 55.1 11.76 5

2、小信号放大特性测试。

（1）RL= 2.65 kΩ，RC= 3.3 kΩ，UCE= 5 V。 UiP-P= 0.02 V，UOP-P= 2.6 V， 实验值：| Au | = UOP-P / UiP-P = 130 。 Uo=1.30 Au=130

RL1: Upp=0.6V Au=60 RL2: Upp=0.9V Au=90

RL3： Upp=1.15V Au=115

计算值：IC = 1mA ，rbe = 3220 ，

| Au | = β（RC∥RL）/ rbe = 54.7/ 77.07/ 116.03 。

两 | Au | 比较，相对误差约为 0.097/ 0.167/ 0.0089

（2）工作点变化（调节RP1）对放大特性的影响。﹝其他参数同（1）﹞

UCE↓到 1.4 V时，出现饱和（下限幅）失真。并画出波形。

（3）再将Uce调回5V改变输入源的电压值，观察Uo波形截止失真。

Ic=1.0mA

三、分析与讨论

1. 示波器中扫描和同步的作用是什么？

要在示波器的荧光屏上扫描出随时间变化的锯齿波形，就应在示波器的X轴上加一个随时间变化的电压，我们称之为X轴扫描电压。当然它的变化是均匀稳定的，因此也称时基电压，锯齿波扫描电压发生的电路很多，主要分为自激式和触发式俩类。一般来说在X轴扫描电压发生器分设若干个频率范围，为了与Y轴信号同步，提高同步的稳定性，同步信号还要经过限幅、整型，实现扫描同步。

2. 用毫伏表测量信号是，信号频率的高低对读数有无影响，为什么？ 毫伏表有一定的适用频率范围，在毫伏表适用的频率范围内，信号频率变化对读数基本上没有影响。当频率超过这一范围时会影响毫伏表的正常使用，就会对读数有影响。 3. 能用万用表交流电压档测量信号源输出的信号吗？为什么？

如果是电流信或频率,用电压档不能测信号源输出的信号，如果是电压信号，则可以测（不过准确度不是很好）；万用表电压档只能测量电压数据，其他数据测不出来。

【实验总结与分析】（ ）

1、经过试验的操作，学会如何设置单管运算放大电路的静态工作点，以及熟悉万用表测量交流、直流电流电压值。

2、测量不同RL的输出波形，可得，负载越大，输出电压越高。

3、输入与输出波形的比较，可以清楚的观察到电压的放大倍数，深入理解了，单管放大电路的放大作用。

4、通过观察饱和失真与截止失真图像，我们可以看到，一种是由于输入电压太高而饱和失真，另一种是Ube太小使得ib的值小于零而使得输出波形因截止而失真。

【实验心得】（ ）

1、 实验心得：此次实验测量得到的输入和输出的具体电压数值作商，让我们切实感受到单

管交流放大电路的放大效果，加深我们对于单管放大电路的理解。实验过程中，大概是因为我们在示波器上读数发生了偏差，导致放大倍数Au的实验值与理论值相差甚远，于是只得放弃之前的数据重新测一遍，这耽误了我们不少时间。还好之后实验进展顺利，最终是完成了。另外，本次试验计算量比较大，而且数据有点繁琐，因此，处理实验数据时一定要细心。

2、 知识点拓展：单管放大电路分静态和动态分析。静态工作点的具有重要的意义——静态

工作点选择就是使得放大器尽量工作在放大区的合适位置。静态工作点选择过低则有可能在输入信号负半周时产生基极电流失真最终造成输出的截止失真。并且静态工作点还决定了放大器的放大倍数，一般来说q点选取越高，放大倍数越大，所以不同放大器根据作用而言要考虑不同的静态工作点。

动态分析是建立在静态分析的基础上的。这次实验得出的数值总体误差偏小，说明我们实验方法以及操作过程是正确的。

运放的线性应用

一、实验目的：

1. 进一步掌握由集成运放构成的比例、加法、减法和积分等基本运放电路的功能； 2.了解运放在实际应用时应注意的一些问题。

二、实验内容：

用实验模板中给出的元器件，构成下述功能电路。

图3.1是集成运放μA741的管脚图。它是八脚双列直插式组件，②脚和③脚为反相和同相输入端，⑥脚为输出端，⑦脚和④脚为正、负电源端，①脚和⑤脚为失调调零端，①⑤脚之间可接入一 只几十KΩ的电位器并将滑动触头接到负电源端。⑧脚为空脚。

1. 反相比例运算电路

按下图连接实验电路，接通±12V电源，输入端对地短路，调节电位器R，进行调零和消振（即Ui=0 时，使U0=0）。接入正弦交流信号ui ，使Ui?0.5V,??f?100Hz，用万用表交流电压档测量U0，并用示波器观察U0和Ui波形和相位关系，记入实验报告表3.1。 2. 反相求和运算电路

按下图连接实验电路。Ui1,?Ui2采用直流信号，实验时要注意选择合适的直流信号幅度，确保集成运放工作在线性区，用万用表直流电压档测量Ui1,?Ui2,?U0，结果记入表3.2。

图3.1 运放μA741管脚图

理论计算：Uo=-R1/R2*Ui Uo=-R1/R2（Ui1+Ui2）

3. 同相比例运算电路

理论计算：Uo=（1+R1/R2）*Ui Uo=Ui （1）按图（a）连接实验电路，实验步骤同实验内容1，将结果记入表3.3。 （2）将图 (a) 的R2断开，得图 (b) ,重复步骤（1）。

4. 减法运算电路

按图连接实验电路，实验步骤同实验内容2，将结果记入表3.4 5. 积分运算电路

按图连接实验电路，ui用方波信号，f 约取10 KHz、50 KHz、80KHz，Uip-p≈（4 ~5 V）观察对应的ui,?u0波形。

理论计算：Uo=R3/R2（Ui2-Ui1）

三、实验报告要求：

1. 实验原理：单管三极管放大电路的放大特性。 2. 整理实验数据，画出波形图（注意波形的相位关系）； 反相比列电路 Ui 0.5v Uo -2.46v 同相比列放大电路 Ui 0.5v Uo 3.1 反相相加放大电路 Ui1 Ui2 Uo 0.3v 0.5v -4.01v 反相减法运算电路 Ui1 Ui2 Uo 0.3v 0.4v 0.52v 积分运算电路 Uipp=4V f=1KHZ

0．3v -0.4v -3.45v Au1 5.2 Au2 4.93 Au 5.06 误差 1.2% 0．3v -1v -3.63v Au1 -5.01 Au2 -5.18 Au -5.09 误差 1.9% Au 6.2 6 误差 3% Au -4.92 5 误差 1.6% 记录数据：Uopp=1.6V C=2200PF 观察到的输入输出波形为：

3. 将理论计算结果和实验数据相比较，分析产生误差的原因。

产生误差的原因：一、稳压源调节太灵敏，不易调到初始化值，且实验过程中会变化。

二、接电路的时候，接线未接牢，使得得出的数据错误。

【实验重难点】：在连接线路之前要先进行调零和消振，否则后面得出的数据会不准确。其次在不同的运放实验中，要一直加12V的直流电压，否则就不能得到正常的波形。在课堂是实验中，我们就是在最后一个实验中没接入12V的电压，所以开始得出的波形不对。经过调试检查后才发现问题，所以实验必须十分仔细，要和所给的电路图一致吻合。 【实验心得】（ ）

本实验的实验电路虽然较多，但实际连接起来并不复杂，而且只要电路正确连接后，测量起来就比较方便了。但是我们发现，在测量电压的过程中，万用表示数一直不很稳定，这给我们读数造成一定困扰。我们怀疑可能是电表表笔接触不良的问题，所以将电表接入电路之后，先等待一会儿，待示数较稳定后再读取。 【实验体会】（ ）

实验一开始数据出现了问题，就按照老师上课讲的步骤做，后面电路改了也不敢下手，经过多次尝试终于成功。

焊接电路板与并联型稳压电源的安装、调试

一、电路原理

U0

1. 整流：

是由V1-V4组成桥式整流电路，将交流电变成脉动直流电。 UA=0.9U2； 2. 滤波：

利用电容C隔直通交的作用，将脉动直流电变成平滑直流电。 UB=(0.9-1.4)U2； 3. 稳压：

利用稳压管V5稳压原理，输出电压U0，为恒稳直流电。 UC=UZ=U

二、做出的电路板成果图：

【实验总结】（ ）

1、通过自己制作焊接电路板，切身体会到，现代电子技术，电路电板的基本组合与焊接技术的初步知识。

2、学会如何准确美观的排布电子元件，以及焊接的基本操作方法。 3、并学会通过测试自己制作的电路板，再进行优化。

4、我发现，如果电路板背面的焊锡没有了，无论如何也焊不上去，会出现这种该情况，所以，我想可以通过细小的处理，将电板上的金属点处理更牢固一点。

【实验心得】（ ）

1、 实验心得：应该说此次实验是最有趣的一次了！老师说电路板要做到干净整洁，所以我

预先将各电子器件的两端弯折形成两条平行的线，方便插入电路板中焊接。减去多余部分，就开始焊接了，看着挺简单的一个电路图，焊接起来却不像想象中的那么容易，左手还不小心烫掉了一块皮，不过电路板算是圆满完成了，看起来还蛮整洁的，手上火辣辣的疼，心里却美滋滋的。

2、 知识点拓展：这就是一个将交流电路转化为直流电路的电路组成部分。交流信号经过单

相桥式整流电路变为脉动直流信号，再经过滤波电路变为不稳定的直流信号，最后经过稳压管变为稳定的直流信号。

3、 实验注意事项：在操作时将元件插入电路板时要注意，二极管、电解电容器、发光二极

管、稳压管都具有极性，接入电路时不要弄错了极性。还有发光二极管极性判断方法为，长脚为正极，短脚为负极。

课外拓展（指针式仪表）

一、分类

磁电系仪表、电磁系仪表、电动系仪表、整流系仪表、兆欧表、指针式万用表 二、工作原理

（1）磁电系仪表：磁电系测量机构是利用通电线圈在磁场中受到电磁力作用的原理制成的。

（2）电磁系仪表

a）吸引型：吸引型测量机构是利用线圈通入交（直流）电流时，产生一定方向的转矩带动指针偏转而指示被测量。其电磁力矩是通电线圈与被磁化的铁片相互作用产生的。 b）排斥型

（3）电动系仪表：当定圈和动圈分别通入电流i1、 i2时，动圈受到定圈的磁场对它的作用力而产生偏转。

（4）整流系仪表：利用整流电路中的整流器件（二极管）的单向导电性，把正弦交流电量变成直流电量，这样就可以利用磁电系测量机构对交流电量进行测量了。

（5）兆欧表：与兆欧表相连的有2个线圈，一个同表内的附加电阻串联，一个与被测电阻串联，然后一起接到手摇发电机上。当手摇动发电机时，两个线圈中同时有电流通过，在2个线圈上产生方向相反的转矩，表针就随着2个转矩的合成转矩的大小而偏转某一角度，这个角度决定于2个电流的比值，附加电阻是不变的，所以电流值仅取决于待测电阻的大小。因此数字兆欧表俗称摇表。

（6）指针式万用表 三、用途

（1）磁电系仪表： (a)作直流电流表： (b)作直流电压表：

(c)作为常用仪表的测量机构： 如万用表、欧姆表、兆欧表、热偶系仪表、整流系仪表、电子系仪表等的测量机构都是磁电系的。

(d)作检测微电流的微安表或作为指零仪表：

(e)作交流电压表：但测得的是交流量的平均值响应，而且只对正弦交流有效，误差也较大。

（2）电磁系仪表：

（a）作交流电流表、电压表较多，一般只能用于800Hz以下的电路。

（b）测量直流参数及问题：电磁系测量机构线圈内部有动铁片(铁磁物质)，所以有磁滞和涡流现象，这就造成直流读数由于正负端不同而不完全一致。 （3）电动系仪表：

（a）作交流电压表、电流表: 将动圈和定圈串联，其时流经线圈的电流 i1=i2,且φ＝0 （同相），此时α= K(α) I1 I2 可见偏转角与电流由成平方律关系。但刻度特性与电磁系表一样，仍是非线性的。起始部分刻度很密而不易读准确。因此与磁电系仪表一样，在电动系仪表标尺的起始端常标有一黑点，表明黑点以外的部分不宜使用。 （b）作功率表: 应将电动系测量机构的定圈和负载串联；动圈和附加电阻R串联后再与负载并联。 （4）整流系仪表 （5）兆欧表

（6）指针式万用表

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