电工技术实验基本知识和技能
一、实验目的
电工实验是《电工技术》教学中的一个重要的实践性环节课程。学习电工基础理论知识非进行实验不可；电工理论的建立就是在实验的基础上实现的。 学生进行电工实验的目的主要是：
１、验证理论，加深对理论的理解。学生在课堂上学习了电工理论的各种概念、 定理、定律、原理，一般还是抽象的，停留在纸面上的。通过实验，学生可以直接进行验证，认识理论的正确性，从而加深对理论的理解，并获得必要的感性认识，把知识掌握得更加牢固。 ２、技能训练，增强实践能力。机电、电气、电子工程技术人员的实践能力是其实际技术工作的重要内容。学生通过电工实验要掌握一般常用电工测量仪器仪表的使用；掌握电工实验操作技能，不但能动手实验，而且能用理论对实验现象进行分析。
实验是学生学习理论与实践能力的重要环节，是理论和实践相结合的重要场合，也是培养学生创新精神、实事求是的态度和严肃认真的科学作风的重要阵地。
二、实验设备
进行电工实验，必须使用各种实验设备。实验设备大体可分为电源设备、被测试设备、测量仪表、电路联接设备等。
电源设备有直流稳压电源、电池、交流电源、交流调压器、低频信号发生器等,其作用是向实验电路施加所需要的激励。
被测试设备有各种电阻器（固定的、滑线可变的、十进制电阻箱等）、电容器、电容箱、电感线圈、实验用灯排、日光灯、小型变压器等，其作用是组成实验电路以进行测试研究。
测量仪表有各种型式的（磁电系、电磁系、电动系等）电压表、电流表、功率表、万用表以及示波器等，其作用是测定电路的各种物理量，以供分析研究。
电路联接设备有电流插头、插座、探头、开关、测试棒、导线等，是为方便电路联接与测量而使用的。
通过多次的实验使用，学生必须正确熟悉（或了解）各种实验设备的原理与使用方法，包括型号、额定值、量程、接线、操作、读数等。
三、如何进行实验
（一）实验准备与实验预习
实验是分课题进行的。每个课题的实验包括实验准备、实验进行与实验总结三个阶段。只有三个阶段都完成得好，才能称得上整个实验过程的成功。
实验准备包括理论知识准备与具体实验内容预习。
１、理论知识准备。电工技术实验多是验证性的实验，一般是先通过课堂教学，使学生明了电工的基础理论知识后才进行实验。因此进行每个课题的实验，对该实验所要测试的电路特性、所要验证的定理定律等理论，先要学习，了解其内容。这是进行实验的前提，否则进行实验是盲目的，也就没有什么意义了。为此要求学生要学好课堂理论知识，对所进行的实验课题所涉及的理论知识事先要尽量理解清楚。
２、实验内容预习。每次实验课前，学生必须仔细阅读实验指导书有关课题的内容及相关附录，通过预习，学生必须对本课题实验做到： （１）目的明确，内容、步骤清楚。 （２）知道电路如何联接，能画出电路图。 （３）知道使用哪些设备，设备的规格、量程。 （４）知道读取哪些数据，准备好数据表格。
（５）能预计实验的结果（数据估计、曲线形状、„），准备好可能用到的公式。 以上预习要求写出预习报告，预习报告的具体要求，可详可简，由教师决定。一定要防止没有预习的实验，因为没有预习的实验是无论如何做不好的，既达不到实验的目的，又拖延甚至枉费时间，还可能发生事故。不预习者，不得进入实验室进行实验。
（二）实验进行
从学生进入实验室到退出实验室是实验进行阶段，是学生实施实验的具体过程，是实验的中心环节。实验进行必须严肃、认真、细心、文明。实验进行有以下六个步骤。 １、选择与排列设备
设备选择：按实验课题要求，选择所需用的设备。所选用的设备必须在型号、规格、量程、额定值等方面符合要求。有时，实验室已将所用设备事先放置于实验桌上，则学生必须清点、核对是否齐全完好。
设备排列：依照实验接线图，按照从电源到被测试设备的顺序，把设备排列放置清楚，做到整齐合理。一般以便于接线、检查、操作和读数为原则。有的学生往往不注意设备排列，桌面显得凌乱，这是需要纠正的。
２、联接实验电路
依照电路图，按从电源到被测试设备的顺序接线，但接至电源的导线应最后联接，而且
电源开关必须处于断开状态。
较为复杂的电路接线，一般应是先接串联回路，后接并联回路；先接主电路，后接分支电路；双回路仪表，先接电流回路，后接电压支路。实验线路的连接应力求简便、清楚，便于检查；走线要合理，导线的长度、粗细选择适当，防止连线短路。 设备与仪表的极性和量程必须联接正确。
联接线路应该牢固，接线端钮要拧紧。每个接线端钮应尽量少接导线，尽可能不要多于两个，电路图上有许多支路的节点，要把导线分散接到同电位的几个端钮上。图（1）为较差接线方案，图（2）为较好接线方案。
图（1）
图（2）
接完线路必须认真进行检查，看看有无错接、漏接，尤其是否有造成电源短路的错误接线。查线先由学生自查；后由教师检查（教师交待免查者除外）无误后，方可通电实验。 ３、通电
接通电源前，必须检查电源设备输出档位与旋钮位置是否正确，操作设备的操作位置是否正确。有的限制电阻要先置于最大位置的，要置于最大位置。有的仪表量程选择无把握时，应先置于较大量程档。还要看看是否有人接触电路的裸露导体。
接通电源时，要密切注视各仪表显示情况。发现指针反偏转、不偏转、超偏转、抖动等现象，应切断电源进行检查。同样，接通电源时发现设备冒烟、发火花、发响声、有臭味等异常现象，也应断电检查。实验过程中如需改变线路的，也应先切断电源。 ４、实验预操作
通电后，正式测取数据前，应先进行一次预操作。所谓预操作，就是按实验要求，把实验过程操作一遍，主要观察被测量的变化情况，是否在预计范围内；仪表量程是否合适；同时对关键测试点数据（如谐振点、极值点等）也预先寻找一下是否存在；还可以看看操作是否便当。预操作有问题，应及时断电检查与纠正。通过预操作既可为正式测取数据作好较充分的准备，又可防止实验事故，保证实验的成功。 ５、观测、记录实验现象和数据
在预操作成功的基础上，正式按实验步骤要求，进行实验操作，测取实验数据。
指示式仪表应读取三位有效数字，前两位是可靠的，它是根据指针的确切位置读出的，末位数字是不可靠的，它是根据指针在小格中的位置估计读出的。读数时，视线应垂直于表面，指针应同针影重叠。不同量程使用同一标尺时，应明确指示值与实际值的倍数关系，逐步养成从标尺指示值直接读出实际值的习惯。
测取实验数据，应不断对数据进行理解与分析，鉴别其是否正确与合理；一旦发现有误（误测、误读、误记等），应重新测量更正。
测取的数据应记录于事先准备好的表格内，不要随便写。表格内的数据不要随便涂改，个别数据确需更改时，应把原数据划去（不是涂掉），再把重新测量的正确数据记在旁边，以便比较和分析。 ６、拆线与整理现场
实验结束后先断开电源，暂不拆线，对所测数据及实验结果自行检查无误并经教师审阅后（教师交待免审者除外），方可拆线。
拆线应先拆接至电源的导线，后拆其它的导线。 所有实验设备的操作位置应恢复到零位或规定位置。 把设备、导线整理清楚并归位后，学生即可退出实验室。
（三）实验总结与实验报告
实验室实验结束后，学生应即时着手编写实验报告交教师审阅。实验报告是学生进行实验总结的一种形式，既是实验课题全过程的必要组成部分，也是学生进一步巩固实验收获，培养分析能力与书面总结能力的一种手段。
实验报告应书写在学校实验报告作业纸上。除班级、姓名等自然情况外，报告的内容与格式如下。
实验课题× ×××××××（序号题目） 一、实验目的（可参照指导书内容书写。） 二、仪器设备（包括名称、型号、规格、数量等。）
三、实验内容与步骤（包括具体实验内容与要求，实验电路图，主要步骤。实验者可按实验板书上的步骤编写，也可根据实验原理由实验者自行编写，但一定要按实际步骤详细如实地写出来。）
四、数据表（包括测量数据与计算数据；应注明各个量的名称符号、单位符号、注意有效数字；计算数据所使用的公式应列于表后。）
五、实验曲线（用坐标纸画好，剪贴在报告纸上，必须注明坐标、量纲、比例。）
六、实验结论与分析（用实验数据分析实验现象，对产生地误差，分析其原因，得出结论；结论应涉及实验目的与主要内容，至少要回答指导书所提出的总结要求；对实验中出现地问题进行讨论、总结，得出体会、建议和意见，要防止空洞的三言两语式的写法。） 七、心得体会以及对改进实验地建议
实验报告应书写整齐，文字简洁，图表清楚，结论正确，分析合理，讨论深入。 实验报告将是教师对学生进行实验成绩考查的一个重要依据。
四、实验安全
实验安全是完成实验的基本条件。
首先是人身安全。人体触电时，就有电流通过人体。一般说，通过的电流超过10mA时，就有强烈麻电感觉；超过30mA，就有危险；超过50mA即可能致命。电工实验室使用的交流电源为50Hz、220V与380V，对人体显然是危险的。所以在使用交流电源时， 要禁止用人体直接接触带电的裸露导体；接通开关通电前，要看看是否有人接触带电裸导体。学生一定要穿具有绝缘性能的鞋子进入实验室。对于30V以下的直流电源，一般说虽无致命危险，但也不要随便接触带电裸导体，要养成良好的、文明的职业习惯。
其次是设备安全。要爱护国家财产，设备轻提轻放。要掌握设备的使用方法，正确选择量程，正确接线，正确操作。电路改变或测试点改变，要看看仪表量程或档位是否相应改变。要禁止用电流表或万用表电流档、欧姆档测量电压。仪表指针的反偏转、超偏转，有时虽不致损坏，但往往会使仪表的准确度下降，也是要防止的。在实验过程中发生冒烟、火花、臭味、怪声等异常现象，应立即断电检查。
实验安全是实验技术的内容之一。具体的安全技术与注意事项内容很多，学生要逐步掌握起来。每个课题的实验进行时，教师应随时给予具体的、有针对性的安全指导。学生则应自始至终把安全看作是保证实验顺利进行的先决条件，时时处处注意安全，不断学习与掌握安全技术技能，确保整个实验课程的安全，并把安全观念带到后续各专业课的实验中去，以至今后的工作中去。
实验一 直流电路的电位测量和基尔霍夫电压定律验证
一、实验目的
１.了解实验室的电源配置。
2. 练习使用直流稳压电源,学会双电源使用
3. 通过实验，进一步了解电路中电位和电压的概念。 4. 掌握测量电路中各点电位的方法。 5. 验证基尔霍夫电压定律。
二、实验设备
三、实验原理
１.在电路中任意选定一点为参考点，令参考点的电位为零，电路其他各点的电位就是各点与参考点间的电压。参考点不同，各点的电位也不同（电位的相对性）。
电路中任意两点间的电压等于该两点间的电位差，电压与参考点的选择无关（电压的单值性）。
2.基尔霍夫电压定律指出，任何时刻，沿电路中任一闭合回路绕行一周,各段电压的代数和恒为零，即
∑U＝0，它说明了电路中各段电压的约束关系，并与电路中元件的性质无关。
3.电路中如有两点相等电位的点，用导线将此两点短接，对电路不产生任何影响。在此两点间接入任何电阻元件，也对电路无影响，因为此电阻中不会有电流流过。
四、实验步骤
（一）认识实验
１.了解本实验所用各种设备的型号、规格。 ２.由指导教师介绍实验桌上配电板情况。
3.用交流电压表测量交流电压
用交流电压表测量三相电源的三个线电压及三个相电压，并记录于表1-1中。
4.直流稳压电源使用及用直流电压表测量直流电压 直流稳压电源的使用，详见附录3。
用直流电压表测量直流稳压电源的输出电压值，将数据记录于表1-2中。
（二）电位测量及验证基尔霍夫电压定律 １.测量电位：
（1）将直流电路板上的开关K1、K2置于短路状态；K3置于接入电阻状态（向上拨）。电路中电源采用稳压电源中的Ⅰ组和Ⅱ组，分别调节电源输出电压，Ⅰ组为U1=12V，Ⅱ组为U2=15V，并用直流电压表测量，使其输出准确。
图2-1
（2）按图2-1所示接线，注意电流表量程和极性的选择。将K1、K2置向电源输入端，读取电流值并记录。
（3）在电路中选定e为参考点，令其电位为0，将直流电压表置于适当量程，“–”端接参考点，“+”端接被测点，测量该被测点的电位值。依上法分别测量表2-1中的各点电位。
（4）在电路中选定f为参考点，重测各点电位并记录于表2-1中。
（5）测等电位点：将直流电压表的测试棒接至a与g之间。旋转电位器，使直流电压表的指示为零（注意量程切换），则a与g两点为等电位点。
（6）关闭稳压电源，将a、g两点用导线短接，再接通电源，注意电流表读数有无变化，并以f点为参考点，重测各点电位，记录于表2-1中。
表2-1
2．验证基尔霍夫电压定律（KVL）
电路如图2-1所示，其中U1=12V，U2=15V。取两个验证回路：回路1为abefa，回路2为bcdeb。
用直流电压表分别测量两个回路中各支路电压，将测量结果记录于表2-2中。参考方向可选顺时针方向为绕行方向，测量过程中注意直流电压表取值的正与负。
五、预习要求
1. 认真阅读本指导书中“电工技术实验基本知识和技能”。 2. 阅读附录3的内容。
3. 复习电位、电压和等电位的概念及基尔霍夫电压定律。
4. 按电路图中已给定参数预算数据表格中各待测数值，以供实验时选择直流电流表、直流电压表的测量量程和极性。
六、总结要求
1.按本指导书中“电工技术实验基本知识和技能”的第三部分“实验总结与实验报告”的要求编写实验报告。
2.小结如何正确读取数字式仪表读数及如何正弦正确选择各测量仪表的测量量程。 3．根据表2-1的测量数据，说明在电路中选择不同参考点对各点的电位有无影响，并验证电位的相对性。
4．根据表2-1的实验数据，说明电路中等电位点的特点。 5．利用表2-2的测量结果，验证基尔霍夫电压定律。 6.写出你对本次试验的心得体会及建议。