电工实验基本知识与基本测量
第一部分 实验指导书(本实验2学时)
1. 实验目的
(1) 学习实验室规章制度和安全用电知识;
(2) 熟悉实验室供电情况;
(3) 通过对电阻、电压、电流的测量,熟悉并掌握万用表和直流稳压电源的使用方法;
(4) 验证KCL、KVL;
(5) 验证叠加定理;
(6) 进一步理解电压、电流参考方向(正方向)的意义。
2. 实验器材与设备
实验线路板、直流电压表、直流电流表、万用表、直流稳压电源等。
3. 实验内容与要求
(1) 验证KCL、KVL、叠加定理的实验参考线路见图1-1。
(2) 接线前,用万用表Ω档测量各电阻值,并与标称值对照验证;
图1-1 实验参考线路图
(3) 按实验线路〔见图1-1b〕接线,将直流稳压电源按要求调整到所需值,断电后接入电路;
(4) 检查电路连接无误后,通电并按实验目的要求进行各项测量与验证
1) 测量各支路电流,验证KCL;
2) 测量两网孔内各段电压,验证KVL;
3) 测量US1、US2共同作用时所选支路(例如可选R3支路作负载)的电压和电流, 再分别将US1、US2置零,测各电源单独作用下时所选支路电压和电流,验证叠加定理。
4. 预习要求
(1) 复习KCL、KVL;复习叠加定理。
(2) 复习有关参考方向的意义方面的内容;
(3) 实验前到实验室进行调研。了解实验设备及各仪表型号及使用方法,抄录实验
设备上与本实验有关的参数(如确定R1、R2、R3、R4、R5及US1、US2值)。
(4) 绘制电路图,对电路进行计算并写出实验预习报告,应包含如下内容:
1) 各支路电压、电流参考方向的设定,标出实验所用电路的电阻值和电源电压值;
2) 各支路电流、电压、回路电压的计算;
3) 选取1条支路按叠加定理计算该支路电流;
4) 设计并列出实验计算表格,填写计算数据;
5) 设计并列出实验测试数据表格,备用。(计算表格和测试数据表格可以合二为一,以便对照。)示例见表1-1、表1-2,其余自行设计。
表1-1 KCL验证
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I1 |
I2 |
I3 |
结点a: ∑I=I1+I2 -I3 |
计算值/mA |
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测量值/mA |
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表1-2 叠加定理验证
条件 |
US1、US2共同作用 |
US1单独作用 |
US2单独作用 |
(计算) 叠加 |
计算值/mA |
I3 = |
I3ˊ= |
I3" = |
I3ˊ + I3" = |
测量值/mA |
I3 = |
I3ˊ= |
I3" = |
I3ˊ + I3" = |
5. 实验注意事项
(1) 注意各仪表的量程和使用方法。
(2) 注意“方向”。
6. 实验报告要求
(1) 计算所测各电阻的相对误差;
(2) 用具体数据分析说明如何验证KCL和KVL;
(3) 用具体数据分析说明如何验证叠加定理。
7. 思考题
(1)如何用万用表测量电阻?在线测量会产生什么问题?电路带电时测量又会产生什么问题?
(2) 如何把万用表所测电压或电流的数值的正负与参考方向(正方向)联系起来?
(3) 数字万用表最高位显示“1”(电压、电流或电阻档)表示什么意思?
(4) 使用万用表和直流稳压电源应注意什么事项?
(5) 如何验证KCL、KVL和叠加定理?
(6) 你记住了实验规则中哪几个重要条文?
第二部分 学生预习指导
1.实验前1周,安排学生预习实验。学生预习的主要内容:
(1)详细阅读实验指导书,了解实验目的、内容和要求;阅读附录中有关仪表的使用知识;
(2)在开放实验室的时间到实验室调研,了解实验设备和仪器;
(3)抄录实验线路图和电路参数;
(4)做预习报告(和实验报告是同一份报告,要求用标准实验报告纸)。预习报告主要内容:
a.实验名称、实验目的;b.实验线路和参数;c.实验步骤;d.设计实验表格(指导书中只给了部分提示表格,需要自己完成所有实验必需的表格。每个表格至少应有计算值、测量值等栏目。);e.完成所有应该在实验前必须的对电路的计算,并把计算值填入到相应表格中。以便和实验测量值相对照。
第三部分 实验指导
1. 第一次实验需要讲解实验室规则和实验注意事项,主要有:
(1)实验前应该完成的预习内容必须完成,凡未完成的,一律不准参加实验;
(2)到实验室必须带实验预习报告和实验指导书,以及必要的文具;
(3)养成良好的风气,遵守纪律,按时进入实验室,迟到者不准进入实验室。迟到两次以上实验成绩按零分计。
(4)遵守操作规程,注意人身安全和设备安全;
(5)爱护实验设备和仪器,小心使用,实验中既动手又动脑。如因违反操作规程造成仪器、设备损坏,按照学院规定赔偿。
(6)实验每人一组,独立在规定的时间内完成。
(7)实验中把实验测量数据先记在草稿纸上(不要直接写在预习报告上,以免有错误,造成涂改);如果发现测量值与计算值的偏差比较大,需要找出偏差原因。
(8)实验结束时不要急于拆除实验线路,要把实验数据交给实验指导老师审阅,无误后再拆除线路。整理实验台,搞好实验室卫生。
(9)实验结束时认真填写实验日志(每个实验台一本,按规定栏目填写)。
(10)实验后,认真完成实验报告。实验报告不是简单的实验记录,应该有根据实验情况的数据分析、说明,应该有实验心得、体会和实验结论,以及完成实验指导书中要求完成的思考题。
2.指导教师介绍实验设备和安全用电知识。
3.指导教师简明扼要地介绍仪器仪表的使用知识。本次实验介绍:直流电压表、电流表、万用表的使用方法和使用注意事项。
4.学生开始实验时教师逐个检查实验预习报告完成情况,并在报告的“预习”栏内给出预习成绩。
5.指导学生正确进行实验,正确使用仪器仪表。主要注意事项:
a.直流电流表要串接在电路中,若与负载并联,就会烧表(万用表直流电流档与之相同)。若指针正向偏转,则电流由+接线柱(红表笔)流入,此即参考方向。b.电压表要并联于被测电路。参考方向就是由+(红表笔)为高电位端。c.要注意量程,如果事先不知道测量范围,则从最高量程选用,度数若偏小,再逐渐减小量程。d.用万用表测量电阻时,必须断开被测电路,在线则无法测量。若带电测量则会烧表。e.直流稳压电源要注意输出的正负极,输出端不准短路。
6.对于完成实验的学生,仔细检查数据是否准确,指导学生分析误差原因。
7.在学生完成实验,并填写了实验日志后,当时给出操作成绩。操作成绩依据以下情况给出:
a.接线是否有误;b.仪表使用是否正确;c.操作是否规范;d.数据的精确度;e.独立完成情况;f.时间受否超时。
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