电路与电子技术实训PPT.ppt

电路实训 实训1直流电压 电流表的安装与实验实训2荧光灯实验实训3简易电子门铃的制作与电路测试 实训1直流电压 电流表的安装与实验 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 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100 A的表头改装为量程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100 A的表头改装为量程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 电压表实训电路 b 电流表实训电路 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25 A 50 A 75 A 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 100 A 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 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 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 100 A 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 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 电压表是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 电流表是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 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 实训2荧光灯实验 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 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 镇流器和起辉器三部分构成 如实训图2 1所示 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 起辉器的两极因承受全部电压而产生辉光放电 起辉器的U型电极触片受热弯曲与固定触片接触 电流流过镇流器 灯管两端灯丝及起辉器构成回路 同时 起辉器的两极接触后 辉光放电结束 双金属片变冷 起辉器两极重新断开 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 而起辉器与荧光灯并联 较低的电压不能使起辉器再次起动 此时 起辉器处于断开状态 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cos 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 观察起辉器有闪烁 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1 F 2 F 5 F 10 F 15 F 20 F 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cos 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PD 计算功率因数cos 闭合S1 并入5 F电容 重测PD 并计算cos 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置放于最大挡 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 座一套 电容箱1只 镇流器1个 起辉器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简易电子门铃的制作与电路测试1 实训目的 1 熟悉电子电路的连接方法 2 基本掌握示波器的使用方法 3 认识RC动态电路的主要特点 4 了解555集成电路的基本功能 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 双通道示波器1台 万能板1块 8 扬声器1个 按键开关1个 电阻 电容 导线若干 2 实训电路与说明 实训电路如实训图3 1所示 图中555为集成定时器电路 555定时器具有如下特点 当它按实训图3 1的方式将2 6脚连到一起时 如果连接点的电位高于电源电压的2 3 则3脚的输出电压等于0V 7脚对地短路 如果连接点的电位低于电源电压的1 3时 则3脚的输出电压等于电源电压 7脚对地开路 实训图3 1电子门铃电路图 3 实训步骤与要求 1 连接电路 按图在万能板上将电路连接好 注意IC的引脚及电容C1 C3的极性不要接错 2 通电试听 接通电源 5V 按下按键S 此时 可以听到扬声器发出的单一频率的声音 松开按键 声音停止 3 测试输出波形 打开示波器 把通道1输入探头的 地 与电路的 地 相连 中心头接至扬声器的上端 注意 如果事先不会使用示波器 请仔细阅读示波器的说明书直至能正确使用为止 如果操作正确 则当按下按键喇叭发声时 可以在荧光屏上看到如实训图3 2 a 所示的脉冲波形 要求用示波器读出输出波形的周期T及脉冲的宽度T1 并记录在实训报告上 为减少声音干扰 可以将扬声器从电路中断开 实训图3 2电路中对应点的波形 4 测试555第2 6脚的波形 把示波器通道2输入探头的中心头接555第2 6脚 地 与 地 相接 按下按键 此时 可以观测到如实训图3 2 b 所示的锯齿状波形 如将示波器的输入状态设置为直流 则可以读出其幅度最小值约为电源电压的1 3 其最大值约为电源电压的2 3 在荧光屏上比较通道1与通道2的波形可以发现 锯齿波的最小值与输出波形从低电平向高电平的过渡对应 锯齿波的最大值与输出波形从高电平向低电平的过渡对应 5 试验电容C1对输出信号周期的影响 将电容C1由10 F替换为20 F 再次测试步骤3与步骤4中测试到的波形 并记录周期T与脉冲宽度T1 在这一步骤中可以发现 波形的形状基本没有改变 但波形的周期与脉冲宽度却变大了 6 试验电阻R1对输出信号周期的影响 在步骤5的基础上 将电阻R1由10k 替换为20k 再次测试两处的波形 同时记录T与T1 可以发现 T与T1又变大了 4 实训总结与分析 1 音频信号产生的原理 上面的实训中 在扬声器测得如实训图3 2 a 所示的输出波形 它的频率恰落在音频范围内 因此可以推动扬声器发出声音 电路中并没有音频信号源 显然 加至扬声器的音频信号是电路自己产生的 音频信号产生的过程 涉及到电路的过渡过程 可以按如下过程来定性地理解电路的工作原理 1 从接通电源到C1两端电压升高至2E 3 接通电源后的瞬间 由于电容C1内部原先没有储存电荷 因此其两端电压为0 根据555的性质 其3脚电压等于电源电压 7脚对地开路 然后 电源E通过电阻R1与R2对电容C1充电 使C1两端电压升高 2 电容C1两端电压从2E 3降到E 3 C1两端电压升至2E 3后无法再升高 同时也无法维持这一电压值 由于R2上端通过555第7脚接地 因此C1通过R2对地放电 电流从C1流出 其两端电压随着放电过程慢慢降低 当C1两端电压降至E 3时 555输出电压立即从0V跳变至E 7脚对地开路 由于7脚开路 电容C1不可能再通过R2对地放电 C1两端电压不可能再降低 这一过程 与实训图3 2中t1 t2时间段对应 从实训图3 2 b 中 可以看到在放电过程中 电容器两端电压逐渐降低的情况 3 充电放电的不断循环 显然 电路跳变后 电源E又通过R1与R2对C1充电 完成t2 t3的过程 引起电路又一次跳变 然后 C1又通过R2放电 如此循环往复 形成了输出波形如实训图3 2 a 所示的振荡 如果图3 2 a 波形的频率为f 则它可以分解成许多频率为nf n 0 1 2 的正弦电压 nf称为f的谐波 所以 这种振荡器称为多谐振荡器 实训3简易电子门铃的制作与电路测试 1 实训目的 1 熟悉电子电路的连接方法 2 基本掌握示波器的使用方法 3 认识RC动态电路的主要特点 4 了解555集成电路的基本功能 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 双通道示波器1台 万能板1块 8 扬声器1个 按键开关1个 电阻 电容 导线若干 2 实训电路与说明 实训电路如实训图3 1所示 图中555为集成定时器电路 555定时器具有如下特点 当它按实训图3 1的方式将2 6脚连到一起时 如果连接点的电位高于电源电压的2 3 则3脚的输出电压等于0V 7脚对地短路 如果连接点的电位低于电源电压的1 3时 则3脚的输出电压等于电源电压 7脚对地开路 实训图3 1电子门铃电路图 3 实训步骤与要求 1 连接电路 按图在万能板上将电路连接好 注意IC的引脚及电容C 1 C 3的极性不要接错 2 通电试听 接通电源 5V 按下按键S 此时 可以听到扬声器发出的单一频率的声音 松开按键 声音停止 3 测试输出波形 打开示波器 把通道1输入探头的 地 与电路的 地 相连 中心头接至扬声器的上端 注意 如果事先不会使用示波器 请仔细阅读示波器的说明书直至能正确使用为止 如果操作正确 则当按下按键喇叭发声时 可以在荧光屏上看到如实训图3 2 a 所示的脉冲波形 要求用示波器读出输出波形的周期T及脉冲的宽度T1 并记录在实训报告上 为减少声音干扰 可以将扬声器从电路中断开 实训图3 2电路中对应点的波形 4 测试555第2 6脚的波形5 试验电容C1对输出信号周期的影响 6 试验电阻R1对输出信号周期的影响 4 实训总结与分析 1 音频信号产生的原理 上面的实训中 在扬声器测得如实训图3 2 a 所示的输出波形 它的频率恰落在音频范围内 因此可以推动扬声器发出声音 按如下过程来定性地理解电路的工作原理 1 从接通电源到C1两端电压升高至2E 3 接通电源后的瞬间 由于电容C1内部原先没有储存电荷 因此其两端电压为0 根据555的性质 其3脚电压等于电源电压 7脚对地开路 然后 电源E通过电阻R1与R2对电容C1充电 使C1两端电压升高 当C1两端电压高于2E 3时 根据555的性质 其输出电压立即跳变至0V 7脚对地短路由于7脚对地短路 电源E无法再通过R2对C1充电 C1两端电压不可能再升高 这一段时间 与实训图3 2中0 t1时间段对应 从实训图3 2 b 中 可以看到在充电过程中 电容器两端电压逐渐升高的情况 2 电容C1两端电压从2E 3降到E 3 C1两端电压升至2E 3后无法再升高 同时也无法维持这一电压值 由于R2上端通过555第7脚接地 因此C1通过R2对地放电 电流从C1流出 其两端电压随着放电过程慢慢降低 当C1两端电压降至E 3时 555输出电压立即从0V跳变至E 7脚对地开路 由于7脚开路 电容C1不可能再通过R2对地放电 C1两端电压不可能再降低 这一过程 与实训图3 2中t1 t2时间段对应 从实训图3 2 b 中 可以看到在放电过程中 电容器两端电压逐渐降低的情况 3 充电放电的不断循环 显然 电路跳变后 电源E又通过R1与R2对C1充电 完成t2 t3的过程 引起电路又一次跳变 然后 C1又通过R2放电 如此循环往复 形成了输出波形如实训图3 2 a 所示的振荡 如果图3 2 a 波形的频率为f 则它可以分解成许多频率为nf n 0 1 2 的正弦电压 nf称为f的谐波 所以 这种振荡器称为多谐振荡器 2 决定振荡周期的因素 在实训步骤5与步骤6中 改变C1或R1的值 引起了输出波形的周期的变化