电工技术实验(工程训练Ⅱ)
辅 导 教 案
电工电子实验中心
王惠庆
电工实验部分实验设备图片
1,通用综合设计实验板
2,双指针交流毫伏表
3,双踪示波器
4,多路直流电源
5,函数信号发生器
6,万用表
7,电工电子综合实验台(前面板)
电工技术实验(工程训练Ⅱ)辅导之
直流电路测试与研究
一,实验目的 1.学习运用电工仪表对线性, 非线元件进行伏安特性测试, 掌握常用直流仪器仪表的使用和误差 分析方法. 2.学习验证电路原理与定理方法. 3.学习初步设计验证性实验的方法. 4.学习实用电阻网络设计与实现. 二,原理说明 1,伏安特性 测量(电阻)元件两端的电压 U 及通过该元件的电流 I,在 U~I 坐标平面上表示两者关系的图 形,所得之曲线称为伏安特性.线性电阻元件的伏安特性为一条通过原点的直线,非线性电阻元件 的伏安特性为一条曲线.用电压表,电流表来测定独立电源和电阻元件的伏安特性,称伏安测量法 (伏安表法) .此法原理简单,测量方便.由于仪表的内阻会影响测量的结果,因此,必须注意仪表 的合理接法. 2,头灵敏度和表头内阻 万用表是一种最常用的测量仪器.它分表头和测量电路两部分.用途是测量电压,电流和电阻. 指针式万用表表头的主要参数是灵敏度ID和电阻RD.表头灵敏度是用表头指针偏转到满度所需 要的电流值来表示. 满度电流值越小则表头的灵敏度越高. 常用的万用表表头的灵敏度为 40~60 A . 另一种表达方法是用满度电流值的倒数表示,即,表头灵敏度=1/满度偏转的电流值( / V ).若表头 灵敏度为 50 A 的表头,也可写成 20 K / V .这种标法常用于电压表. 各种指针式电表(电流表,电压表等)表头内阻,因表头的线圈是用漆包铜线绕制的,铜线的直 流电阻即为表头的内阻.表头的内阻一般在十几欧至几千欧范围内.在测量表头内阻时应注意不要
使流过表头的电流超过满度电流值,否用表头就会由于偏转太大而损坏,因此最好不要用万用表的 欧姆挡直接去测量表头内阻. 3,叠加定理:在线性电路中,任一支路电流(或电压)都是电路中每一个独立源单独作用时, 在该支路中产生的电流(或电压)的代数和. (图 2-1)
图 2—1
当某一独立源单独作用时,其他独立源应为零值,独立电压源用短路线替换;独立电流源用开 路替换. 对实际电源的内阻(或内电导)必须保留在原电路中. 在线性电路中,功率是电压或电流的二次函数,所以,叠加定理不适用于功率分析与计算. 4,戴维南定理:任何一个线性有源二端(即一端口)网络,对外部电路而言.总可以用一个理 想电压源和电阻串联的有源支路来代替. 如图 2-2, 其理想电压源的电压等于原网络端口的开路电压 Uoc,其电阻等于原网络中所有独立电源为零值时的入端等效电阻 Ri.
图 2—2
应用戴维南定理时,被变换的一端口网络必须是线性的,可以包括独立电源或受控电源,但是 与外部电路之间除直接相联系外,不允许存在任何耦合,例如通过受控电源的耦合或者是互感的耦 合等.外部电路可以是线性非线性或时变元件,也可以是由它们组合成的网络. 5,对于已知的线性有源一端口网络,其入端等效电阻 Ri 可以从原网络计算得出,也可以通过 实验手段测出.下面介绍几种测量方法:
(1)由戴维南定理可知: Ri =
U oc 因此,只要测出有源一端口网络的开路电压Uoc和短路电流 I sc
Isc,Ri就可得出,这种方法最简便,但是,对于不允许将外部电路直接短路的网络(例如有可能因 短路电流过大而损坏网络内部的器件时) ,不能采用此法. (2)测出有源一端口网络的开路电压Uoc以后,在端口处接一负载电阻RL,然后再测出负载电 阻的端电压URL.因U RL =
Uoc Uoc RL ,则入端等效电阻为: Ri = U 1 RL Ri + R L RL
(3)把有源一端口网络中的独立电源置零,然后在端口处加一给定电压u,测得流入端口的电 流i,则Ri=
U . i
6,补偿法测量开路电压UOC. 该法测量精度较高,因为测量输出电压时,有源一端口网络输出电流可以做到为零.测量线路 如图 2-3 所示,通过调整R2或U2使电流表的读数为零,此时测得电压表的读数即为UOC.
图 2—3
三,实验任务 1,测定线性电阻的伏安特性,并研究表计内阻对测量精度的影响.实验电路图有两种接法, 如图 2-4(a)(b) , .

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