《电路与电子技术》课件实训

实训实训1直流电压表、电流表的安装与实验实训2荧光灯实验实训3

1.实训目的

(1)了解电路的基本概念；

(2)了解电路基本变量的相互关系；

(3)学会电路连接与测试的基本方法；

(4)学会电压表、电流表的校准与使用。

实训1直流电压表、电流表的安装与实验

2．实训设备、器件与实训电路

(1)实训设备与器件：直流稳压电源1台，数字万用表2块，0.1mA表头1只，单刀双掷开关2只，电阻若干。

(2)实训电路与说明：实训电路如实训图1.1所示。其中图(a)为电压表电路，电路中虚框内部的作用是将100μA的表头改装为量程为10V的电压表；图(b)为电流表电路，电路中虚框内部的作用是将100μA的表头改装为量程为100mA的电流表。图中，E为电压可调的直流稳压电源；B1为数字万用表；B2为0.1mA表头；r为表头内部线圈的直流电阻，称为表头内阻。

实训图1.1实训电路图(a)电压表电路；(b)电流表电路

3.实训步骤与要求

1)电路连接

按实训图1.1(a)连接电路。注意电源与电表的极性不要接反。电路接好后不要打开稳压电源的电源开关。

2)通电前准备

将数字万用表置于直流电压20V挡。将开关S的中心头指向“2”。调节可变电阻RP3的可变触点，使其电阻为最大。调节稳压电源的输出控制旋钮，将其输出调到最小位置。本步骤的目的是防止打开稳压电源开关时，流过B2的电流超过其量程。

3)标准电压产生

打开稳压电源的电源开关。缓慢调节输出旋钮，改变稳压电源的输出，使数字万用表的读数为10V。

至此得到了一个10V的标准电压输出，其准确度由数字万用表的精度决定。

4)电压表调节

调节RP3，使电流表B2的读数至满刻度。观察RP3的变化与表头指针偏转的关系。至此，通过调节并确定串接在表头上的电阻，将0.1mA的表头改装为满度值为10V的电压表。可以看出，电压表实际上是由一个高灵敏度的电流表与电阻串接而成的。改变串接的电阻，即改变了电压表的量程。

5)刻度校准

调节稳压电源输出，使数字万用表的读数依次为2.5V、5V、7.5V，在此过程中，电流表的读数应依次为25μA、50μA、75μA。如果读数准确，将电流表的表盘改成电压表表盘，则电压表的安装与调试成功。

6)测量表头内阻

从电路中取下数字万用表。调节稳压电源输出，使电压表读数为10V(100μA)。将万用表置于直流200mV挡，测量表头两端电压UAB。万用表的读数乘以10(除以0.1)，即为表头内阻r。

注意，不能用万用表的欧姆挡直接测量表头的内阻。

7)验证欧姆定律

将万用表置于直流电压20V挡，用万用表测量电阻RP3＋R3两端的电压，记下读数，设读数为U。将电阻R3右端从电路中取下，再用万用表欧姆挡测量RP3＋R3的电阻，记下读数，设读数为R。可以发现，U与R的比值恰等于电流表B2的读数I(100μA)。

4.实训总结与分析

(1)按照实训图1.1，可以将各种设备与器件连接起来。在实训图1.1中，稳压电源用一内阻为0的电压源来表示，表头用一内阻为0的电流表与一内阻r表示，导线的电阻为0，开关闭合时电阻为0，断开时电阻无穷大。其实，导线都有电阻，表头的线圈具有电感，但在给出的电路中都忽略了。因此，实训图1.1是一种将实际电路中各种器件或设备理想化并用相关的参数予以表征后画出的电路，称为实际电路的理想模型。给出电路的理想模型可以方便地对实际电路进行分析和数学描述。按照电路模型连接实际应用电路，将实际应用电路等效成理想电路模型，通过数学描述对理想电路模型进行分析，这三方面是本门课程要学习的重要内容。

(2)在以上实训中，我们学会了将一个读数较小的电流表改装为一个电压表或电流表。电压表将一电阻与表头串联，与之串联的电阻越大，其测量的量程也越大。电流表将一个较小的电阻与表头并联，并联的电阻越小，其测量的量程越大。其定量的关系是必须掌握的。

(3)如果将R1视为电源的负载，则测量R1两端的电压时，电压表与R1并联；测量流过R1的电流时，电流表与R1串联。测电压并联、测电流串联，是电路测试必须遵守的基本原则。在今后的学习或工作中，必须严格遵守这一原则，违反这个原则将会产生严重的后果。

(4)表头内阻r是表头的重要参数，如果事先知道了表头内阻，那么在改装电表时，可以直接计算出与之并联或串联的电阻。实训步骤6)中测量表头内阻r是通过测量其上的电压而间接得到的，测试原理依据的是中学就学过的欧姆定律。步骤7)通过测量电阻RP3＋R3的阻值、两端的电压、流过其间的电流并找出它们之间的关系，验证了欧姆定律。

在实训步骤6)中强调不能用万用表欧姆挡直接测量表头内阻，这是因为用万用表测量表头电阻时，将有电流流过被测量的表头，这个电流很可能超过表头的量程而使表头损坏。

通过以上操作，我们接触了一个简单的应用电路，对电路中的基本物理变量(电压与电流)有了初步的认识，掌握了测量电压与电流的基本方法。也可以将实训图1.1(a)中的电流表改装成满度值为1V的电压表，根据实训图1.1(b)将电流表扩展为满度值为10mA和100mA的电流表。实训前，请事先编写好实训步骤。

5．思考与讨论

(1)如要利用电流表来测量电阻的阻值，则电路应如何连接?

(2)要将电压表、电流表、欧姆表组合成一个三用表，应考虑哪些问题?

1.实训目的

(1)通过荧光灯实验加深对一般正弦交流电路的认识；

(2)学习使用功率表；

(3)了解提高功率因数的意义和方法。

实训2荧光灯实验

2.实训原理

1)荧光灯电路的构成

荧光灯电路主要由荧光灯管、镇流器和启辉器三部分构成，如实训图2.1所示。镇流器是一个带铁心的线圈，实际上相当于一个电感和等效电阻相串联的元件。镇流器在电路中与荧光灯串联。启辉器是一个充有氖气的小玻璃泡，内装一个固定电极触片和U型可动双金属电极触片。U型电极触片受热后，其触点会与固定电极的触点闭合。启辉器与荧光灯并联。荧光灯管为一内壁涂有荧光粉的玻璃管，灯管两端各有—个灯丝，管内抽真空，充有惰性气体和水银蒸气。

实训图2.1荧光灯电路示意图

2)荧光灯工作原理

电源刚接通时，灯管尚未导通，启辉器的两极因承受全部电压而产生辉光放电，启辉器的U型电极触片受热弯曲与固定触片接触，电流流过镇流器、灯管两端灯丝及启辉器构成回路。同时，启辉器的两极接触后，辉光放电结束，双金属片变冷，启辉器两极重新断开，使在两极断开瞬间镇流器产生的较高感应电动势与电源电压一起(共约400~600V)加在灯管两极之间，使灯管中气体电离而放电，产生紫外线，激发管壁上的荧光粉。灯管点燃后，由于镇流器的限流作用，使得灯管两端的电压较低(约为90V)，而启辉器与荧光灯并联，较低的电压不能使启辉器再次启动。此时，启辉器处于断开状态，即使将其拿掉也并不影响灯管正常工作。

荧光灯电路导通时，其灯管相当于一个纯电阻，镇流器是具有一定内阻r的电感线圈，所以整个电路为一RL串联交流电路。此时，若在灯管与镇流器串联后的两端并联一适当值的电容C，则电路为RL与C并联的交流电路，这时电路的功率因数cosj将比未并联C时高。

3)功率的测量

功率表属于电动式仪表，既可测直流功率，也可测交流有功功率。使用功率表，应根据功率表上所注明的电压、电流限量，将电流线圈(固定线圈)串联在被测电路中，电压线圈(可动线圈)并联在被测电路两端。

3.实验内容及步骤

警告：

(1)认真检查接线，确认无误。通电前将与测量无关的导线、工具、器件从电路中全部清理干净，确保人身安全后方可通电。

(2)实验过程中需要改线时，一定要先断开电源开关S后再操作。

(3)实验过程中若要断开导线，一定要将该导线两端全部断开，并将导线从电路中移出，以确保安全。

1)用功率表测荧光灯和镇流器的总功率

(1)按实训图2.2接好线路，检查无误。闭合开关S，S1断开，调整调压器输出为220V。观察启辉器有闪烁，然后荧光灯点亮，功率表有指示。

(2)闭合S1，将电容并联，分别调整电容值为1μF、2μF、5μF、10μF、15μF、20μF，依次测量电源电压U、电路总电流I、并联电容支路电流IC、灯管电流ID、镇流器和荧光灯管总功率P(用功率表测量)、镇流器端电压UL、灯管端电压UD，计算功率因数cosj。

(3)断开S1，将电容断开，测量I、IC、ID、UL、UD、P。

实训图2.2用功率表测量荧光灯和镇流器总功率

2)用功率表测量荧光灯管的功率

(1)按实训图2.3接好线路，检查无误。闭合开关S，S1断开，调整调压器输出为220V。荧光灯点亮，功率表有指示。实训图2.3用功率表测量荧光灯管功率的电路图

(2)断开S1，用功率表测量荧光灯管功率P，计算功率因数cosj。闭合S1，并入5μF电容，重测PD，并计算cosφ。

3)注意事项

(1)测量功率时若功率表表针反偏，则表明被测负载不是消耗功率，而是发出功率，应对换电流端钮上的接线或转换极性开关，使表针正向偏转。

(2)为保护功率表的电压线圈和电流线圈，流过电流线圈的电流和加到电压线圈的电压均不可超过其额定值。

(3)为保护功率表表头的安全，使用前应先将测量挡位放于最大挡。

4.实训设备与器件

交流电压表1块，交流电流表1块，功率表1块，40W日光灯管、灯座1套，电容箱1只，镇流器1个，启辉器1只，导线若干。

5.实训报告

回答下列问题：

(1)UD与UL的和为什么大于U?

(2)并联电容后，为什么总功率不变，而总电流减少?

(3)提高功率因数的意义何在?

实训3

用万用表检测常用电子元件

1.实训目的

（1）基本掌握用万用表检测常用电子元件的方法；

（2）正确读识色环电阻；

（3）掌握电阻、电容及电感的测试方法。 2.实训设备、器件

（1）电阻、电容和电感若干。

（2）MF－47万用表一块。３.实训内容

在电路安装之前，对元件进行正确的检测，是确保电路安装成功的基础。检测包括元件的极性检测、参数检测和好坏检测几个方面。用万用表对元件进行检测实际上就是利用万用表的电阻档对元件进行电阻值的测试，参照元件本身的电阻特性来判断元件的极性、好坏等，这里测试设备主要用指针式万用表（如MF-47型万用表）。万用表的内部等效电路如实训图3.1所示。实训图3.1万用表电阻挡示意图和内部等效电路图

1）电阻的测量

（1）电阻器的色标法。

电阻器的种类繁多，形状各异，功率也各有不同。按其结构形式分为固定电阻器、可变电阻器两大类。固定电阻器的电阻值是固定不变的，阻值的大小就是它的标称阻值。固定电阻器的文字符号常用字母“R”表示。可变电阻器主要是指半可调电阻器、电位器。它们的阻值可以在某一个范围内变化。电阻器标称阻值的表示方法有直标法、文字符号法、色标法。使用最多的是色标法，即用不同颜色的色环表示电阻器的阻值及误差。色标电阻器（也称色环电阻器）可分为四环和五环两种标法，其含义分别如实训图3.2和实训图3.3所示。实训图3.2两位有效数字阻值的色环表示法实训图3.3三位有效数字阻值的色环表示法（2）电阻器是否损坏的判别及注意事项。

①电阻器的主要参数。

电阻器的主要参数有标称阻值、阻值误差、额定功率、最高工作温度、最高工作电压、静噪声电动势、温度特性、高频特性等。选用电阻器时一般只考虑标称阻值、额定功率、阻值误差，其他的几项参数只有在有特殊要求时才考虑。②电阻器的选用。

电阻器要根据电路的用途选择。对要求不高的电子线路，如收音机、中档收录机、电视机等电路，可选用碳膜电阻器。对整机质量、工作稳定性和可靠性要求较高的电路，可选用金属膜电阻器。对于仪器、仪表电路应选用精密电阻器或线绕电阻器。但要注意，在高频电路中不能选用线绕电阻器，以避免产生电磁干扰。对于电阻器的功率选择，一般应使额定功率大于实际消耗功率的两倍左右，以保证电阻器的可靠性。对于电阻器的误差选择，一般选用5%即可。对于特殊电路，要依据电路的设计要求标准选取。电阻器在电路中实际所能承受的最大电压可通过公式估算

U2=R×P

式中：P表示电阻器的额定功率，单位为W；R为电阻器的阻值，单位为Ω；U为电阻器的极限工作电压，单位为V。③用万用表测量电阻和电位器性能的方法。

电阻的好坏可用万用表检查，方法是将万用表置于相应的“Ω”挡位置，用表笔分别接电阻两端，即可测量其阻值，再与自己根据色环所读的数值进行比较。若两者相差很大，则说明电阻变质；若任何挡位测量均为无穷大，就表明电阻已开路损坏。测量时还应注意以下几点：

·测量时，双手不能同时接触被测电阻的两根引线，以免人体电阻影响测量的准确性。

·测量接在电路上的电阻时，必须将电阻器从电路中断开一端，以防电路中的其他元件对测量结果产生影响。

·测量电阻器的阻值时，应根据阻值的大小选择合适的量程，否则将无法准确地读出数值。这是因为万用表的欧姆挡刻度线的非线性关系所致。在一般欧姆挡的中间段，分度较细而准确，因此测量电阻时，尽可能将表针落到刻度盘的中间段，以提高测量精度。检查电位器的阻值大小和好坏的方法是：选择适当的“Ω”挡位置，将两表笔分别接电位器的两个固定端，测量阻值是否与标称值相等。然后将任一表笔接滑动端B，另一表笔接固定端A或C，缓慢旋转电位器旋钮。若这时万用表的测量值平稳上升或下降，没有跳动和跌落现象，说明电位器良好；若忽大忽小，或根本没有变化，则说明电位器已经损坏。

2）电容器的选用及检测

（1）电容器的选用常识。不同的电路应选用不同种类的电容器。在电源滤波、退耦电路中应选用电解电容器；在高频、高压电路中应选用瓷介电容、云母电容；在谐振电路中，可选用云母、陶瓷、有机薄膜等电容器；用作隔直流时，可选用纸介、涤纶、云母、电解等电容器；用在调谐回路时，可选用空气介质或小型密封可变电容器。

此外，还应注意电容器的引线形式。可根据实际需要选择焊片引出、接线引出或螺丝引出，以适应线路的插孔要求。电容器耐压的选择应确保其额定电压高于实际工作电压10%~20%。对工作电压稳定性较差的电路，也可留有更大的余量，以确保电容器不被击穿而损坏。

至于容量误差的选择，对于振荡、延时电路，容量误差应尽可能小一些，一般选择误差值小于5%。

为了保证电容器在装入电路后能正常工作，在其装入电路前必须进行检测。（2）电容的检测。

①测漏电电阻。

用万用表的欧姆挡(R×10k或R×1k挡，视电容器的容量而定)，当两表笔分别接触电容器的两根引线时，表针首先朝顺时针方向(R为零的方向)摆动，然后又反方向退回到∞位置的附近，当表针静止时所指的阻值就是该电容器的漏电电阻。除电解电容器以外，一般情况下表针均应回到无穷大。在测量中若表针距无穷大较远，表明电容器漏电严重，不能使用。有的电容器在测量漏电电阻时，表针退回到无穷大位置时，又顺时针摆动，这表明电容器漏电更严重。测量电解电容器时，指针式万用表的红表笔要接电容器的阴极，黑表笔接电容器的阳极，否则漏电会加大。②测开路。

电容器的容量范围很宽，用万用表判断电容器的开路情况，首先要看电容量的大小。对于0.01μF以下的小容量电容器，用万用表不能判断其是否