實訓實訓1直流電壓表、電流表的安裝與實驗實訓2熒光燈實驗實訓3

1.實訓目的

(1)了解電路的基本概念；

(2)了解電路基本變量的相互關系；

(3)學會電路連接與測試的基本方法；

(4)學會電壓表、電流表的校準與使用。

實訓1直流電壓表、電流表的安裝與實驗

2．實訓設備、器件與實訓電路

(1)實訓設備與器件：直流穩壓電源1臺，數字萬用表2塊，0.1mA表頭1只，單刀雙擲開關2只，電阻若干。

(2)實訓電路與說明：實訓電路如實訓圖1.1所示。其中圖(a)為電壓表電路，電路中虛框內部的作用是將100μA的表頭改裝為量程為10V的電壓表；圖(b)為電流表電路，電路中虛框內部的作用是將100μA的表頭改裝為量程為100mA的電流表。圖中，E為電壓可調的直流穩壓電源；B1為數字萬用表；B2為0.1mA表頭；r為表頭內部線圈的直流電阻，稱為表頭內阻。

實訓圖1.1實訓電路圖(a)電壓表電路；(b)電流表電路

3.實訓步驟與要求

1)電路連接

按實訓圖1.1(a)連接電路。注意電源與電表的極性不要接反。電路接好后不要打開穩壓電源的電源開關。

2)通電前準備

將數字萬用表置于直流電壓20V擋。將開關S的中心頭指向“2”。調節可變電阻RP3的可變觸點，使其電阻為最大。調節穩壓電源的輸出控制旋鈕，將其輸出調到最小位置。本步驟的目的是防止打開穩壓電源開關時，流過B2的電流超過其量程。

3)標準電壓產生

打開穩壓電源的電源開關。緩慢調節輸出旋鈕，改變穩壓電源的輸出，使數字萬用表的讀數為10V。

至此得到了一個10V的標準電壓輸出，其準確度由數字萬用表的精度決定。

4)電壓表調節

調節RP3，使電流表B2的讀數至滿刻度。觀察RP3的變化與表頭指針偏轉的關系。至此，通過調節并確定串接在表頭上的電阻，將0.1mA的表頭改裝為滿度值為10V的電壓表。可以看出，電壓表實際上是由一個高靈敏度的電流表與電阻串接而成的。改變串接的電阻，即改變了電壓表的量程。

5)刻度校準

調節穩壓電源輸出，使數字萬用表的讀數依次為2.5V、5V、7.5V，在此過程中，電流表的讀數應依次為25μA、50μA、75μA。如果讀數準確，將電流表的表盤改成電壓表表盤，則電壓表的安裝與調試成功。

6)測量表頭內阻

從電路中取下數字萬用表。調節穩壓電源輸出，使電壓表讀數為10V(100μA)。將萬用表置于直流200mV擋，測量表頭兩端電壓UAB。萬用表的讀數乘以10(除以0.1)，即為表頭內阻r。

注意，不能用萬用表的歐姆擋直接測量表頭的內阻。

7)驗證歐姆定律

將萬用表置于直流電壓20V擋，用萬用表測量電阻RP3＋R3兩端的電壓，記下讀數，設讀數為U。將電阻R3右端從電路中取下，再用萬用表歐姆擋測量RP3＋R3的電阻，記下讀數，設讀數為R。可以發現，U與R的比值恰等于電流表B2的讀數I(100μA)。

4.實訓總結與分析

(1)按照實訓圖1.1，可以將各種設備與器件連接起來。在實訓圖1.1中，穩壓電源用一內阻為0的電壓源來表示，表頭用一內阻為0的電流表與一內阻r表示，導線的電阻為0，開關閉合時電阻為0，斷開時電阻無窮大。其實，導線都有電阻，表頭的線圈具有電感，但在給出的電路中都忽略了。因此，實訓圖1.1是一種將實際電路中各種器件或設備理想化并用相關的參數予以表征后畫出的電路，稱為實際電路的理想模型。給出電路的理想模型可以方便地對實際電路進行分析和數學描述。按照電路模型連接實際應用電路，將實際應用電路等效成理想電路模型，通過數學描述對理想電路模型進行分析，這三方面是本門課程要學習的重要內容。

(2)在以上實訓中，我們學會了將一個讀數較小的電流表改裝為一個電壓表或電流表。電壓表將一電阻與表頭串聯，與之串聯的電阻越大，其測量的量程也越大。電流表將一個較小的電阻與表頭并聯，并聯的電阻越小，其測量的量程越大。其定量的關系是必須掌握的。

(3)如果將R1視為電源的負載，則測量R1兩端的電壓時，電壓表與R1并聯；測量流過R1的電流時，電流表與R1串聯。測電壓并聯、測電流串聯，是電路測試必須遵守的基本原則。在今后的學習或工作中，必須嚴格遵守這一原則，違反這個原則將會產生嚴重的后果。

(4)表頭內阻r是表頭的重要參數，如果事先知道了表頭內阻，那么在改裝電表時，可以直接計算出與之并聯或串聯的電阻。實訓步驟6)中測量表頭內阻r是通過測量其上的電壓而間接得到的，測試原理依據的是中學就學過的歐姆定律。步驟7)通過測量電阻RP3＋R3的阻值、兩端的電壓、流過其間的電流并找出它們之間的關系，驗證了歐姆定律。

在實訓步驟6)中強調不能用萬用表歐姆擋直接測量表頭內阻，這是因為用萬用表測量表頭電阻時，將有電流流過被測量的表頭，這個電流很可能超過表頭的量程而使表頭損壞。

通過以上操作，我們接觸了一個簡單的應用電路，對電路中的基本物理變量(電壓與電流)有了初步的認識，掌握了測量電壓與電流的基本方法。也可以將實訓圖1.1(a)中的電流表改裝成滿度值為1V的電壓表，根據實訓圖1.1(b)將電流表擴展為滿度值為10mA和100mA的電流表。實訓前，請事先編寫好實訓步驟。

5．思考與討論

(1)如要利用電流表來測量電阻的阻值，則電路應如何連接?

(2)要將電壓表、電流表、歐姆表組合成一個三用表，應考慮哪些問題?

1.實訓目的

(1)通過熒光燈實驗加深對一般正弦交流電路的認識；

(2)學習使用功率表；

(3)了解提高功率因數的意義和方法。

實訓2熒光燈實驗

2.實訓原理

1)熒光燈電路的構成

熒光燈電路主要由熒光燈管、鎮流器和啟輝器三部分構成，如實訓圖2.1所示。鎮流器是一個帶鐵心的線圈，實際上相當于一個電感和等效電阻相串聯的元件。鎮流器在電路中與熒光燈串聯。啟輝器是一個充有氖氣的小玻璃泡，內裝一個固定電極觸片和U型可動雙金屬電極觸片。U型電極觸片受熱后，其觸點會與固定電極的觸點閉合。啟輝器與熒光燈并聯。熒光燈管為一內壁涂有熒光粉的玻璃管，燈管兩端各有—個燈絲，管內抽真空，充有惰性氣體和水銀蒸氣。

實訓圖2.1熒光燈電路示意圖

2)熒光燈工作原理

電源剛接通時，燈管尚未導通，啟輝器的兩極因承受全部電壓而產生輝光放電，啟輝器的U型電極觸片受熱彎曲與固定觸片接觸，電流流過鎮流器、燈管兩端燈絲及啟輝器構成回路。同時，啟輝器的兩極接觸后，輝光放電結束，雙金屬片變冷，啟輝器兩極重新斷開，使在兩極斷開瞬間鎮流器產生的較高感應電動勢與電源電壓一起(共約400~600V)加在燈管兩極之間，使燈管中氣體電離而放電，產生紫外線，激發管壁上的熒光粉。燈管點燃后，由于鎮流器的限流作用，使得燈管兩端的電壓較低(約為90V)，而啟輝器與熒光燈并聯，較低的電壓不能使啟輝器再次啟動。此時，啟輝器處于斷開狀態，即使將其拿掉也并不影響燈管正常工作。

熒光燈電路導通時，其燈管相當于一個純電阻，鎮流器是具有一定內阻r的電感線圈，所以整個電路為一RL串聯交流電路。此時，若在燈管與鎮流器串聯后的兩端并聯一適當值的電容C，則電路為RL與C并聯的交流電路，這時電路的功率因數cosj將比未并聯C時高。

3)功率的測量

功率表屬于電動式儀表，既可測直流功率，也可測交流有功功率。使用功率表，應根據功率表上所注明的電壓、電流限量，將電流線圈(固定線圈)串聯在被測電路中，電壓線圈(可動線圈)并聯在被測電路兩端。

3.實驗內容及步驟

警告：

(1)認真檢查接線，確認無誤。通電前將與測量無關的導線、工具、器件從電路中全部清理干凈，確保人身安全后方可通電。

(2)實驗過程中需要改線時，一定要先斷開電源開關S后再操作。

(3)實驗過程中若要斷開導線，一定要將該導線兩端全部斷開，并將導線從電路中移出，以確保安全。

1)用功率表測熒光燈和鎮流器的總功率

(1)按實訓圖2.2接好線路，檢查無誤。閉合開關S，S1斷開，調整調壓器輸出為220V。觀察啟輝器有閃爍，然后熒光燈點亮，功率表有指示。

(2)閉合S1，將電容并聯，分別調整電容值為1μF、2μF、5μF、10μF、15μF、20μF，依次測量電源電壓U、電路總電流I、并聯電容支路電流IC、燈管電流ID、鎮流器和熒光燈管總功率P(用功率表測量)、鎮流器端電壓UL、燈管端電壓UD，計算功率因數cosj。

(3)斷開S1，將電容斷開，測量I、IC、ID、UL、UD、P。

實訓圖2.2用功率表測量熒光燈和鎮流器總功率

2)用功率表測量熒光燈管的功率

(1)按實訓圖2.3接好線路，檢查無誤。閉合開關S，S1斷開，調整調壓器輸出為220V。熒光燈點亮，功率表有指示。實訓圖2.3用功率表測量熒光燈管功率的電路圖

(2)斷開S1，用功率表測量熒光燈管功率P，計算功率因數cosj。閉合S1，并入5μF電容，重測PD，并計算cosφ。

3)注意事項

(1)測量功率時若功率表表針反偏，則表明被測負載不是消耗功率，而是發出功率，應對換電流端鈕上的接線或轉換極性開關，使表針正向偏轉。

(2)為保護功率表的電壓線圈和電流線圈，流過電流線圈的電流和加到電壓線圈的電壓均不可超過其額定值。

(3)為保護功率表表頭的安全，使用前應先將測量擋位放于最大擋。

4.實訓設備與器件

交流電壓表1塊，交流電流表1塊，功率表1塊，40W日光燈管、燈座1套，電容箱1只，鎮流器1個，啟輝器1只，導線若干。

5.實訓報告

回答下列問題：

(1)UD與UL的和為什么大于U?

(2)并聯電容后，為什么總功率不變，而總電流減少?

(3)提高功率因數的意義何在?

實訓3

用萬用表檢測常用電子元件

1.實訓目的

（1）基本掌握用萬用表檢測常用電子元件的方法；

（2）正確讀識色環電阻；

（3）掌握電阻、電容及電感的測試方法。 2.實訓設備、器件

（1）電阻、電容和電感若干。

（2）MF－47萬用表一塊。３.實訓內容

在電路安裝之前，對元件進行正確的檢測，是確保電路安裝成功的基礎。檢測包括元件的極性檢測、參數檢測和好壞檢測幾個方面。用萬用表對元件進行檢測實際上就是利用萬用表的電阻檔對元件進行電阻值的測試，參照元件本身的電阻特性來判斷元件的極性、好壞等，這里測試設備主要用指針式萬用表（如MF-47型萬用表）。萬用表的內部等效電路如實訓圖3.1所示。實訓圖3.1萬用表電阻擋示意圖和內部等效電路圖

1）電阻的測量

（1）電阻器的色標法。

電阻器的種類繁多，形狀各異，功率也各有不同。按其結構形式分為固定電阻器、可變電阻器兩大類。固定電阻器的電阻值是固定不變的，阻值的大小就是它的標稱阻值。固定電阻器的文字符號常用字母“R”表示。可變電阻器主要是指半可調電阻器、電位器。它們的阻值可以在某一個范圍內變化。電阻器標稱阻值的表示方法有直標法、文字符號法、色標法。使用最多的是色標法，即用不同顏色的色環表示電阻器的阻值及誤差。色標電阻器（也稱色環電阻器）可分為四環和五環兩種標法，其含義分別如實訓圖3.2和實訓圖3.3所示。實訓圖3.2兩位有效數字阻值的色環表示法實訓圖3.3三位有效數字阻值的色環表示法（2）電阻器是否損壞的判別及注意事項。

①電阻器的主要參數。

電阻器的主要參數有標稱阻值、阻值誤差、額定功率、最高工作溫度、最高工作電壓、靜噪聲電動勢、溫度特性、高頻特性等。選用電阻器時一般只考慮標稱阻值、額定功率、阻值誤差，其他的幾項參數只有在有特殊要求時才考慮。②電阻器的選用。

電阻器要根據電路的用途選擇。對要求不高的電子線路，如收音機、中檔收錄機、電視機等電路，可選用碳膜電阻器。對整機質量、工作穩定性和可靠性要求較高的電路，可選用金屬膜電阻器。對于儀器、儀表電路應選用精密電阻器或線繞電阻器。但要注意，在高頻電路中不能選用線繞電阻器，以避免產生電磁干擾。對于電阻器的功率選擇，一般應使額定功率大于實際消耗功率的兩倍左右，以保證電阻器的可靠性。對于電阻器的誤差選擇，一般選用5%即可。對于特殊電路，要依據電路的設計要求標準選取。電阻器在電路中實際所能承受的最大電壓可通過公式估算

U2=R×P

式中：P表示電阻器的額定功率，單位為W；R為電阻器的阻值，單位為Ω；U為電阻器的極限工作電壓，單位為V。③用萬用表測量電阻和電位器性能的方法。

電阻的好壞可用萬用表檢查，方法是將萬用表置于相應的“Ω”擋位置，用表筆分別接電阻兩端，即可測量其阻值，再與自己根據色環所讀的數值進行比較。若兩者相差很大，則說明電阻變質；若任何擋位測量均為無窮大，就表明電阻已開路損壞。測量時還應注意以下幾點：

·測量時，雙手不能同時接觸被測電阻的兩根引線，以免人體電阻影響測量的準確性。

·測量接在電路上的電阻時，必須將電阻器從電路中斷開一端，以防電路中的其他元件對測量結果產生影響。

·測量電阻器的阻值時，應根據阻值的大小選擇合適的量程，否則將無法準確地讀出數值。這是因為萬用表的歐姆擋刻度線的非線性關系所致。在一般歐姆擋的中間段，分度較細而準確，因此測量電阻時，盡可能將表針落到刻度盤的中間段，以提高測量精度。檢查電位器的阻值大小和好壞的方法是：選擇適當的“Ω”擋位置，將兩表筆分別接電位器的兩個固定端，測量阻值是否與標稱值相等。然后將任一表筆接滑動端B，另一表筆接固定端A或C，緩慢旋轉電位器旋鈕。若這時萬用表的測量值平穩上升或下降，沒有跳動和跌落現象，說明電位器良好；若忽大忽小，或根本沒有變化，則說明電位器已經損壞。

2）電容器的選用及檢測

（1）電容器的選用常識。不同的電路應選用不同種類的電容器。在電源濾波、退耦電路中應選用電解電容器；在高頻、高壓電路中應選用瓷介電容、云母電容；在諧振電路中，可選用云母、陶瓷、有機薄膜等電容器；用作隔直流時，可選用紙介、滌綸、云母、電解等電容器；用在調諧回路時，可選用空氣介質或小型密封可變電容器。

此外，還應注意電容器的引線形式。可根據實際需要選擇焊片引出、接線引出或螺絲引出，以適應線路的插孔要求。電容器耐壓的選擇應確保其額定電壓高于實際工作電壓10%~20%。對工作電壓穩定性較差的電路，也可留有更大的余量，以確保電容器不被擊穿而損壞。

至于容量誤差的選擇，對于振蕩、延時電路，容量誤差應盡可能小一些，一般選擇誤差值小于5%。

為了保證電容器在裝入電路后能正常工作，在其裝入電路前必須進行檢測。（2）電容的檢測。

①測漏電電阻。

用萬用表的歐姆擋(R×10k或R×1k擋，視電容器的容量而定)，當兩表筆分別接觸電容器的兩根引線時，表針首先朝順時針方向(R為零的方向)擺動，然后又反方向退回到∞位置的附近，當表針靜止時所指的阻值就是該電容器的漏電電阻。除電解電容器以外，一般情況下表針均應回到無窮大。在測量中若表針距無窮大較遠，表明電容器漏電嚴重，不能使用。有的電容器在測量漏電電阻時，表針退回到無窮大位置時，又順時針擺動，這表明電容器漏電更嚴重。測量電解電容器時，指針式萬用表的紅表筆要接電容器的陰極，黑表筆接電容器的陽極，否則漏電會加大。②測開路。

電容器的容量范圍很寬，用萬用表判斷電容器的開路情況，首先要看電容量的大小。對于0.01μF以下的小容量電容器，用萬用表不能判斷其是否