电工电子学实验报告

电工电子学实验报告

机 电 工 程 学 院

《电工电子学(一)》实 验 报 告

学

院

班级 姓名 学号

温州大学机电工程学院 制

实验一 基尔霍夫定律的验证和电源的等效变换

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温州大学

学生原始记录表（硬件）

课程名称：_________________________ 实验室名称：____________________ 实验名称：______________________________ 实验时间：_________________ 班级：________ 学生姓名：_______________ 同组人员：____

原始记录内容

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实验报告

课程名称： 电工电子学实验指导老师： 实验名称： 常用电子仪器的使用

一、实验目的

1.了解常用电子仪器的主要技术指标、主要性能以及面板上各种旋钮的功能。 2.掌握实验室常用电子仪器的使用方法。

二、主要仪器设备

1.XJ4318型双踪示波器。 2.DF2172B型交流电压表。 3.XJ1631数字函数信号发生器。

4.HY3003D-3型可调式直流稳压稳流电源。 5.10kΩ电阻和0.01μF电容各一个。

三、实验内容

1.用示波器检测机内“校正信号”波形

首先将示波器的“显示方式开关(VERTCAL MODE)”置于单踪显示，即Y1(CH1)或Y2(CH2)，“触发方式开关(TRIGGER)”置于“自动(AUTO)”即自激状态。开启电源开关后，调节“辉度(INTEN)”、“聚焦(FOCUS)”“辅助聚焦”等旋钮，使荧光屏上显示一条细而且亮度适中的扫描基线。 将示波器的“校正信号”引入上面选定的Y通道(CH1或CH2)，将Y轴“输入耦合方式开关”置于“AC”或“DC”，调节X轴“扫描速率选择开关”(t/div或t/cm)和Y轴“轴入灵敏度开关(V/div或V/cm)”，并且将各自的“微调”旋钮置于校正位置，使示波器显示屏上显示出约两个周期，垂直方向约4~8div(cm)的校正信号波形。

从示波器显示屏的坐标刻度上读得X轴(水平)方向和Y轴(与X轴垂直)方向的原始数据(即从示波器刻度上读取的刻度数值和所选的刻度单位值)，填入表4-1，并计算出对应的实测值。

表4-1

观察“Y

轴输入灵敏度微调开关”和“X轴扫描速率微调开关”出在顺时针到底和逆时针到底两个极端位置时，屏幕读数与信号标称值的差异(标称值指的信号源输出所表示的数值)。体会测量时不将“微调”旋钮置于校正位置所造成的影响。 2.用示波器和交流毫伏表测量信号参数

(1)调节信号发生器的有关旋钮，使输出频率分别为200Hz、1kHz、5kHz、10kHz，有效值等于1V(用交流毫伏表测定)的正弦波，用示波器分别测量上述信号的频率，将测得的数据填入表4-2。

注意：用示波器测量信号参数时，被测信号在示波器上显示的波形大小要合适！

表4-2

(2)调节信号发生器有关旋钮，使输出信号频率为1kHz、有效值分别为0.5V、1V、2V、3V、(用

交流毫伏表测定)的正弦波，用示波器分别测量上述正弦波的峰-峰值UP-P(即正弦波正半周最高点与负

4-3。

表4-3

3.用示波器测量两信号的相位差

实验电路如图4-1所示。uS是信号发生器输出的频率为1kHz、有效值约为5V的正弦波，加于RC串联电路两端，设电阻R上的电压为uR，则uS与uR频率相同、相位不同，用示波器可测量uS与uR的相位差。

将uS和uR分别加到双踪示波器的两个输入端Y1(CH1)和Y2(CH2)，示波器的“显示方式开关(VERTCAL MODE)”置于“交替(ALT)”或“断续(CHOP)”挡，选择合适的X轴触发源，让触发信号取自uS(CH1)，调节“触发电平(LEVEL)”旋钮，调节Y1和Y2的“移位(POSITION)”和“输入灵敏开关”(V/div)以及微调旋钮，使在屏幕上显示出两个稳定的正弦波uS和uR，如图4-2所示。根据uS与uR波形在水平方向上的差距格数D，以及uS或uR波形一个周期的格数T，则可求得uS与uR两个波形的相位差：??360??D

T

图4-1 RC串联电路图4-2 图4-1电路的波形

将图4-1电路测量结果记入表4-4。

表4-4

4.用示波器测量方波和三角波的参数

调节信号发生器的有关旋钮，使分别输出具有一定幅度(峰-峰值为几伏)和频率(几千赫)的方波和三角波，用示波器分别观察和测量，并记入表4-5。

表4-5

四、实验总结

1.实验数据和有关表格。

各实验数据计算结果已填入上述各表中，各表计算过程如下： 表4-1：

幅度UP-P测量值：4×0.05=0.2V 频率f测量值：1/(5×0.2/1000)=1000Hz

表4-2：

周期/ms=(一周期的格数div)×(扫描开关ms/div的位置) 包含单位换算 频率/kHz=1/(周期/ms)

峰-峰值UP-P/V=(峰-峰值的格数div)×(Y轴灵敏度开关V/div的位置) 有效值U/V=(峰-峰值UP-P/V) /22

表4-4：

两波形的相位差φ0.9/9.7×360=33.4 o 表4-5：

峰-峰值/V=(峰-峰值格数div)×(Y轴灵敏度V/div)

周期/ms=(周期格数div)×(扫描速率t/div) 包含单位换算

表4-3：

2.总结使用电子仪器尤其是双踪示波器的体会。

本次实验使用到的主要电子仪器是双踪示波器，是一种用途很广的电子测量仪器，在之前的大学物理的多个实验中已经有所接触。双踪示波器的优势在于，能够同时测量两种不同信号的波形，可将其同时显示进行对比和计算，为测量信号提供了很多便利。在使用双踪示波器的过程中，应注意在校正时将所有“微调”旋钮置于校正位置，才能达到正确的校正效果，否则会由于“微调”旋钮没有归位而造成后续的一系列测量的偏差。

除此之外，本次实验还用到了交流毫伏表和信号发生器。在使用交流毫伏表时，应注意所选量程的大小必须大于被测电压，否则很可能会损坏仪表。而在使用信号发生器时，需要注意的是开始不能把输出电压调得太高，以免对后续仪器造成损坏；还需注意的是，当输出电压大小不符合要求时，可以开关“20dB”和“40dB”的按钮，以放大或缩小输出值。

五、心得体会

本次实验为常用电子仪器的使用实验，通过实验，我们学习了双踪示波器、交流毫伏表以及信号发生器的使用，了解了常用电子仪器的主要技术指标、主要性能以及面板上各种旋钮的功能。通过实践操作，我们在之前已有知识的基础上更加熟练地练习了示波器以及信号发生器的使用，同时与书本上的相关知识结合，体会了RC串联电路的原理及作用。

对于本次实验的误差而言，将各表测量值与实际值比较，可以看出相差并不多，绝大部分数据的误差

保持在2%以内，最大的误差也只有4%，可见使用示波器来测量波形参数还是比较准确的。存在的误差可能由多种因素引起，比如实验电路的影响、仪器内部因素、外界环境干扰等等。当然，也不能排除随机误差，可以通过进行多次平行实验来减小这种误差。

另外，本次实验实验操作步骤较为复杂，数据量也较多，所以实验时需要耐心仔细，在保证不出错的

情况下提高效率。遗憾的是，此次实验随学习了示波器大部分按钮的使用，但仍有少数按钮功能没有机会实践。

实验报告

课程名称： 电工电子学实验指导老师： 实验名称： 单向交流电路

一、实验目的

1.学会使用交流仪表（电压表、电流表、功率表）。 2.掌握用交流仪表测量交流电路电压、电流和功率的方法。 3.了解电感性电路提高功率因数的方法和意义。

二、主要仪器设备

1.实验电路板 2.单相交流电源(220V) 3.交流电压表或万用表 4.交流电流表 5.功率表 6.电流插头、插座

三、实验内容

1.交流功率测量及功率因素提高

按图2-6接好实验电路。

图2-6

(1)测量不接电容时日光灯支路的电流IRL和电源实际电压U、镇流器两端电压UL、日光灯管两端电压UR及电路功率P，记入表2-2。

计算：cosφRL= P/ (U·IRL)= 0.46

表2-2

(2)测量并联不同电容量时的总电流I和各支路电流I

、I及电路功率，记入表2-3。

表2-3

注：上表中的计算公式为cosφ= P/( I ·U)，其中U为表2-2中的U=219V。

四、实验总结

1.根据表2-2中的测量数据按比例画出日光灯支路的电压、电流相量图，并计算出电路参数R、RL、XL、L。

如图，由于IRL在数值上远远小于各电压的值，因而图中只标明了方向，无法按比例画出。 另外，此处IRL是按照UR的方向标注的。(如若按照cosφRL=0.46，得IRL与U的夹角φRL=-63°，则IRL与UR的方向有少许差别，这会在后文的误差分析中具体讨论。)

R=UR/IRL=294.7 Ω

据图得UL与IRL夹角为81°，则得：RL+jXL=Z=UL/IRL=26.9+169.9 j XL=169.9 Ω

L= XL/2пf=0.54 H

因而得：RL=26.9 Ω 是电感性还是电容性。

2.根据表2-3的数据，按比例画出并联不同电容量后的电源电压和各电流的相量图，并判别相应电路所得向量图如下，其中由于电压与电流数量级相差过多，电压未按比例绘制长度。 如图，由于φ全部<0，因此所测电路都为电感性。

3.讨论电感性负载用并联电容器的方法来提高功率因素的方法和意义。

根据上面各图所示，IRL在电容变化时基本保持不变，这是因为加在负载(包括电感和日光灯)两端的电压是恒定的，因此其内部的电流不变，而当并联的电容改变时，只改变IC的相位，因而导致I的相位改变，可以看出，在φ0且不断增加，致使cosφ变小，功率因素减小，此时系统处于电容性。此次实验由于实验次数与数据尺度的限制，没有出现电阻性和电容性的情况。

综上可得，提高功率因素的一般方法是，对于电感电路(日常使用电路通常为电感电路)，并联适当大小的电容器有利于功率因素的提高，其电容大小以使总电压与总电流相位差接近0为宜。根据公式计算，当f?

12?LC

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C2，即并联谐振时，功率因素达到最大(式中R表示负载和电感的RL

等效电阻)。在现实生活生产中增大功率因素是有积极意义的，因为这样可以更充分地利用电源所供给的功率，增大生产效率。由于日常所用电路大多为电感性的，因此并联电容这种方法能够得到广泛应用，但在实际电路设计制造中，可能会由于多种因素的限制影响，不可能使得功率因素刚好为1，只能尽可能接近于1，这也体现了理论与实践的差别。

五、心得体会

本次实验涉及到交流电，是从前的电学实验从未接触过的，总体感觉有些复杂，但经过仔细的实践和分析，最终结果还是比较符合要求的。在这次实验过程中，我们学习并使用了交流仪表，并掌握了测量交流电路中电流、电压及功率的方法，了解、分析了电感性电路提高功率因数的方法及其意义。

下面对本次实验的误差进行分析。在不接电容时测得的数据中(表2-2)，通过功率和总电压与电流的计算得到的cosφRL=0.46，为一个计算值，如继续算下去，可得φRL=-63°，即为IRL与U的夹角，然而根据分析可知，IRL应与UR在向量图中的方向相同，因此据此推算应得UR与U的夹角也为63°；然而根据测量值，UR与U的夹角约为51°，与计算值有所差异。这种情况下，应以测量值为准，因为计算值为二次数据，并非直接所得，因此可信度不如测量值高。造成这种现象可能有多种原因：1.电路上或仪表内有耗能元件，导致功率测量偏小，从而致使cosφRL偏小。2.由于功率表电流插孔的问题，电路总线上的电流未完全流入功率表，而有部分“漏过”功率表直接进入负载端，导致测得的功率偏小，进而使cosφRL偏小。3.由于这是电路首次接通后测得的数据，电路内部及仪表内部各元件可能还未达到稳定状态，对测得的数据有所影响，造成偏差，这种情况下应进行多组平行实验，以判断是随机误差还是系统误差。4.功率表或其他测量元件已损坏，这种情况发生的可能性较低，基本可以排除。

另外，这次实验不足的是，在更改并联电容大小时，未能设计足够多的组和恰当的数据尺度，导致实

验结果处理时，所得全部电路都为电感性，没有得到电容性和电阻性的电路，因而从未能体现出电容并联过度反而会使功率因素下降这一现象。此外，通过表2-3可见，随着并联电容的增多，功率P也有少许增加，因此推测可能电容也有少量负载耗电，这与理论上的理想电容器时有所差别的，当然这种现象的出现也不排除其他元件或温度的影响。

内容仅供参考

本文来源：https://www.2haoxitong.net/k/doc/97970813a0c7aa00b52acfc789eb172dec639994.html