《电工电子技术》实验指导书张丹主编电工电子实验中心2025.10
《电工电子技术》 实 验 指 导 书 张丹 主编 电工电子实验中心 2025.10
实验前必读为保证实验教学的质量与水平，维护实验室仪器设备的完好，保证同学人身安全，希望同学认真阅读下列内容：一、凡进人实验室进行实验的学生必须严格遵守实验室的各项规章制度；二、每次实验前，必须认真阅读实验指导书和实验教材，听从指导教师的指导，在了解仪器设备的性能之后，严格按照规程进行操作；三、严格遵守实验室纪律，爱护仪器设备和实验设施四、珍惜实验时间，重视实验技能训练五、实验结束后，做好仪器设备和实验器材的整理，经教师验收仪器设备和实验数据后方可离开实验室；六、提倡严谨科学的实验作风，如实做好实验记录，认真完成实验报告，注意培养分析问题和解决问题的能力；七、注意人身安全，爱护仪器设备，因不按规定程序操作而造成人身伤害或造成仪器设备损坏者按规定做出严肃处理或赔偿经济损失：八、实验过程中应保持安静，遵守秩序，维护实验室的清洁整齐。一
1 实验前必读 为保证实验教学的质量与水平，维护实验室仪器设备的完好，保证同学人身 安全，希望同学认真阅读下列内容： 一、凡进人实验室进行实验的学生必须严格遵守实验室的各项规章制度； 二、每次实验前，必须认真阅读实验指导书和实验教材，听从指导教师的指 导，在了解仪器设备的性能之后，严格按照规程进行操作； 三、严格遵守实验室纪律，爱护仪器设备和实验设施； 四、珍惜实验时间，重视实验技能训练； 五、实验结束后，做好仪器设备和实验器材的整理，经教师验收仪器设备和 实验数据后方可离开实验室； 六、提倡严谨科学的实验作风，如实做好实验记录，认真完成实验报告，注 意培养分析问题和解决问题的能力； 七、注意人身安全，爱护仪器设备，因不按规定程序操作而造成人身伤害或 造成仪器设备损坏者按规定做出严肃处理或赔偿经济损失； 八、实验过程中应保持安静，遵守秩序，维护实验室的清洁整齐
目录实验一受控源VCCS、CCVS的研究3实验二戴维南定理与诺顿定理7实验三10三相交流电路测量实验四三相异步电动机正反转控制14实验五17常用电子仪器的使用实验六单级放大电路21-.实验七门电路逻辑功能及测试25附录一演示视频二维码29附录二常用半导体集成电路引脚图302
2 目 录 实验一 受控源 VCCS、CCVS 的研究 .3 实验二 戴维南定理与诺顿定理 . 7 实验三 三相交流电路测量 . 10 实验四 三相异步电动机正反转控制 . 14 实验五 常用电子仪器的使用 . 17 实验六 单级放大电路 . 21 实验七 门电路逻辑功能及测试 . 25 附录一 演示视频二维码 . 29 附录二 常用半导体集成电路引脚图 . 30
实验一受控源VCCS、CCVS的研究一、实验目的通过测试受控源的外特性及其转移参数，进一步理解受控源的物理概念，加深对受控源的认识和理解。二、原理说明1.电源有独立电源（如电池、发电机等）与非独立电源（或称为受控源）之分。受控源与独立电源的不同点是：独立电压源的电势E，或独立电流源的电流I，是某一固定的数值或是时间的某一函数，它不随电路其余部分的状态而变。而受控源的电势或电流则是随电路中另一支路的电压或电流而改变的一种电源。受控源又与无源元件不同，无源元件两端的电压和它自身的电流有一定的函数关系，而受控源的输出电压或电流则和另一支路（或元件）的电流或电压有某种函数关系。2．独立源与无源元件是二端器件，受控源则是四端器件，或称为双口元件。受控源有一对输入端（U、I）和一对输出端（U、I,）。输入端可以控制输出端电压或电流的大小。施加于输入端的控制量可以是电压或电流，因而有两种受控电压源（即电压控制电压源VCVS和电流控制电压源CCVS）和两种受控电流源（即电压控制电流源VCCS和电流控制电流源CCCS）。它们的示意图如图1所示。1UU,uUU2g.U,VCCSVCVSU,CCVSCCCS图1四种受控源3
3 实验一 受控源 VCCS、CCVS 的研究 一、实验目的 通过测试受控源的外特性及其转移参数，进一步理解受控源的物理概念，加深对受控源 的认识和理解。 二、原理说明 1. 电源有独立电源（如电池、 发电机等）与非独立电源（或称为受控源）之分。 受控源与独立电源的不同点是：独立电压源的电势 ES 或独立电流源的电流 S I 是某一固 定的数值或是时间的某一函数，它不随电路其余部分的状态而变。而受控源的电势或电流则 是随电路中另一支路的电压或电流而改变的一种电源。 受控源又与无源元件不同，无源元件两端的电压和它自身的电流有一定的函数关系，而 受控源的输出电压或电流则和另一支路（或元件）的电流或电压有某种函数关系。 2. 独立源与无源元件是二端器件，受控源则是四端器件，或称为双口元件。 受控源有一对输入端（U1 、 1I ）和一对输出端（U2 、 2 I ）。输入端可以控制输出端 电压或电流的大小。施加于输入端的控制量可以是电压或电流，因而有两种受控电压源（即 电压控制电压源 VCVS 和电流控制电压源 CCVS）和两种受控电流源（即电压控制电流源 VCCS 和电流控制电流源 CCCS）。它们的示意图如图 1 所示。 图 1 四种受控源
3.当受控源的输出电压（或电流）与控制支路的电压（或电流）成正比变化时，则称该受控源是线性的。理想受控源的控制支路中只有一个独立变量（电压或电流），另一个独立变量等于零，即从输入端口看，理想受控源或者是短路（即输入电阻R=0，因而U，=O）或者是开路（即输入电导G，=0，因而输入电流I，=0）：从输出端口看，理想受控源或是一个理想电压源或者是一个理想电流源。4.受控源的控制端与受控端的关系式称为转移函数。四种受控源的转移函数参量的定义如下：(1）压控电压源(VCVS)：U,=f(U)：μ=U,/U,称为转移电压比（或电压增益）(2）压控电流源(VCCS)：I,=f(U)：gm=l,/U,称为转移电导。(3）流控电压源（CCVS)：U,=f(J)：rm=U,/I,称为转移电阻。(4）流控电流源(CCCS)：I,=f()：α=I,/I称为转移电流比（或电流增益）三、实验设备序号名称数量备注型号与规格11可调直流稳压源0~30V120~500mA可调直流恒流源31直流数字电压表0~750V14直流数字毫安表0~3A若干5固定电阻61受控源实验电路板VCCS、CCVS四、实验内容1.测量受控源VCCS的转移特性I,=f(U)及负载特性I,=f(U），实验线路如图2。UgmU
4 3. 当受控源的输出电压（或电流）与控制支路的电压（或电流）成正比变化时，则称 该 受控源是线性的。 理想受控源的控制支路中只有一个独立变量（电压或电流），另一个独立变量等于零， 即从输入端口看，理想受控源或者是短路（即输入电阻 1 R 0 ，因而 1 U 0 ）或者是开路 （即 输入电导 1 G 0 ，因而输入电流 1I 0 ）；从输出端口看，理想受控源或是一个理想 电压源或者是一个理想电流源。 4. 受控源的控制端与受控端的关系式称为转移函数。 四种受控源的转移函数参量的定义如下： (1) 压控电压源(VCVS)： 2 1 U f (U ) ； = 2 1 U /U 称为转移电压比（或电压增益）。 (2) 压控电流源(VCCS)： 2 1 I f (U ) ； 2 1 g = / m I U 称为转移电导。 (3) 流控电压源(CCVS)： 2 1 U f (I ) ； = 2 1 / m r U I 称为转移电阻。 (4) 流控电流源(CCCS)： 2 1 I f (I ) ； = 2 1 I / I 称为转移电流比（或电流增益）。 三、实验设备 序号 名称 型号与规格 数量 备注 1 可调直流稳压源 0～30 V 1 2 可调直流恒流源 0～500 mA 1 3 直流数字电压表 0～750 V 1 4 直流数字毫安表 0～3 A 1 5 固定电阻 若干 6 受控源实验电路板 VCCS、CCVS 1 四、实验内容 1. 测量受控源 VCCS 的转移特性 2 1 I f (U ) 及负载特性 2 2 I f (U ) ，实验线路如图 2
图2VCCS实验线路图（1）固定R，=2kQ不变，调节电压源的电压U,，测量对应的输出电流I，，填入表1，绘制1,=F(U,)曲线，并由其线性部分求出转移电导gm。表 1 VCCS 的转移特性测量U,(V)01. 522.533.54. 554I, (mA)(2）保持U,=5V不变，令R,从小到大变化，测出相应的U，及12，填入表2，绘制I,=f(U,)曲线。表2VCCS的负裁特性测量R,(Q)100200300510680100020003000U,(V)I, (mA)2.测量受控源CCVS的转移特性U,=f(I)与负载特性U,=f(I,），实验线路如图3。图3CCVS实验线路图(1）固定R，=2kQ，调节恒流源的输出电流I，按下表所列I.值，测出U，，填入表3，绘制U，=f(I)曲线，并由其线性部分求出转移电阻rm。表3CCVS的转移特性测量I (mA)0.10. 150.20.250. 30.3500.4
5 图 2 VCCS 实验线路图 (1) 固定 RL 2 kΩ 不变，调节电压源的电压U1 ，测量对应的输出电流 2 I ，填入表 1， 绘制 2 1 I f (U ) 曲线，并由其线性部分求出转移电导 m g 。 表 1 VCCS 的转移特性测量 U1（V） 0 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5 I 2（mA） (2) 保持 1 U 5 V 不变，令 RL 从小到大变化，测出相应的U2 及 2 I ，填入表 2，绘制 2 2 I f (U ) 曲线。 表 2 VCCS 的负载特性测量 RL（） 100 200 300 510 680 1000 2000 3000 U2（V） I 2（mA） 2. 测量受控源 CCVS 的转移特性 2 1 U f (I )与负载特性 2 2 U f (I ) ，实验线路如图 3。 图 3 CCVS 实验线路图 (1) 固定 RL 2 kΩ ，调节恒流源的输出电流 1I ，按下表所列 1I 值，测出U2 ，填入表 3， 绘制 2 1 U f (I )曲线，并由其线性部分求出转移电阻 m r 。 表 3 CCVS 的转移特性测量 I 1（mA） 0 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4
U,(V)(2）保持I=0.4mA不变，令R,从小到大变化，测出相应的U,及I2，填入表4，绘制U,=f(I,)曲线。表4 CCVS的负载特性测量R, (kQ)30235.11020U,(V)I, (mA)五、实验注意事项1.每次组装线路，必须事先断开供电电源，但不必关闭电源总开关。2.用恒流源供电的实验中，不要使恒流源的负载开路。六、实验报告1．根据实验数据，在方格纸上分别绘出受控源的转移特性和负载特性曲线，并求出相应的转移参量。2.对实验的结果作出合理的分析和结论，总结对受控源的认识和理解。3.心得体会及其它。七、演示视频见附录
6 U2（V） (2) 保持 1I 0.4 mA 不变，令 RL 从小到大变化，测出相应的U2 及 2 I ，填入表 4，绘 制 2 2 U f (I ) 曲线。 表 4 CCVS 的负载特性测量 RL（kΩ） 1 2 3 5.1 10 20 30 U2（V） I 2（mA） 五、实验注意事项 1. 每次组装线路，必须事先断开供电电源，但不必关闭电源总开关。 2．用恒流源供电的实验中，不要使恒流源的负载开路。 六、实验报告 1. 根据实验数据，在方格纸上分别绘出受控源的转移特性和负载特性曲线，并求出相 应的转移参量。 2. 对实验的结果作出合理的分析和结论，总结对受控源的认识和理解。 3. 心得体会及其它。 七、演示视频 见附录
实验二戴维南定理与诺顿定理一、实验目的（1）用实验来验证戴维南定理和诺顿定理；（2）学习常用直流仪器仪表的使用方法。二、内容说明（1）任何一个线性网络，如果只研究其中一个支路的电压和电流，则可将电路的其余部分看作一个含源一端口网络，而任何一个线性含源一端口网络对外部电路的作用，可用一个等效电压源来代替。该电压源的电动势等于这个含源一端口网络的开路电压Uoc；其等效内阻等于这个含源一端口网络中各电源均为零时（电压源短路、电流源开路），无源一端口网络的入端电阻R。。这个结论就是戴维南定理。（2）如果任何一个线性网络用等效电流源来代替，其等效电流等于这个含源一端口网络的短路电流Isc；其等效内阻等于这个含源一端口网络各电源均为零时（电压源短路、电流源开路）无源一端口网络的入端电阻R。。这个结论就是诺顿定理。本实验用图1所示线性网络来验证以上两个定理。330Q510210mAIs5102RU12V图1原实验电路图三、实验任务（1）测量原实验电路负载的伏安特性7
7 实验二 戴维南定理与诺顿定理 一、实验目的 （1）用实验来验证戴维南定理和诺顿定理； （2）学习常用直流仪器仪表的使用方法。 二、内容说明 （1）任何一个线性网络，如果只研究其中一个支路的电压和电流，则可将电路的其余 部分看作一个含源一端口网络，而任何一个线性含源一端口网络对外部电路的作用，可用一 个等效电压源来代替。该电压源的电动势等于这个含源一端口网络的开路电压UOC ；其等 效内阻等于这个含源一端口网络中各电源均为零时（电压源短路、电流源开路），无源一端 口网络的入端电阻 RO 。这个结论就是戴维南定理。 （2）如果任何一个线性网络用等效电流源来代替，其等效电流等于这个含源一端口网 络的短路电流 SC I ；其等效内阻等于这个含源一端口网络各电源均为零时（电压源短路、电 流源开路）无源一端口网络的入端电阻 RO 。这个结论就是诺顿定理。 本实验用图 1 所示线性网络来验证以上两个定理。 图 1 原实验电路图 三、实验任务 （1）测量原实验电路负载的伏安特性
按图1接线，改变负载电阻R，，分别测量其两端电压U和电流I的数值，记于表1中。其中R,=0时的电流即为短路电流Isc，R,=0时的电压即为开路电压Uoc。表1原电路测量数据R, (2)0100200330510100020003000U(V)I (mA)（2）计算无源一端口网络的入端电阻R。利用伏安法计算无源一端口网络的入端电阻R。，即戴维南和诺顿定理等效电源的内阻。将步骤（1）中测量的开路电压Uoc与短路电流Isc之比，即得等效电阻R。=Uoc/Isc。（3）验证戴维南定理将直流电压源输出电压调整为Uoc，串联电阻为R。，按图2连接电路。改变负载电阻R，，分别测量其两端电压U和电流I的数值，记于表2中。1R,URmA图2戴维南等效电路图表2戴维南等效电路测量数据0R, (2)1002003305101000200030000U(V)I (mA)
8 按图 1 接线，改变负载电阻 RL ，分别测量其两端电压U 和电流 I 的数值，记于表 1 中。 其中 0 RL 时的电流即为短路电流 SC I ， RL 时的电压即为开路电压UOC 。 表 1 原电路测量数据 ( ) RL 0 100 200 330 510 1000 2000 3000 U (V) I (mA) （2）计算无源一端口网络的入端电阻 RO 利用伏安法计算无源一端口网络的入端电阻 RO ，即戴维南和诺顿定理等效电源的内阻。 将步骤（1）中测量的开路电压UOC 与短路电流 SC I 之比，即得等效电阻 / RO UOC SC I 。 （3）验证戴维南定理 将直流电压源输出电压调整为UOC ，串联电阻为 RO ，按图 2 连接电路。改变负载电阻 RL ，分别测量其两端电压U 和电流 I 的数值，记于表 2 中。 图 2 戴维南等效电路图 表 2 戴维南等效电路测量数据 ( ) RL 0 100 200 330 510 1000 2000 3000 U (V) I (mA)
（4）验证诺顿定理将直流电流源输出电流调整为1sc，并联电阻为R。，按图3连接电路。改变负载电阻R,，分别测量其两端电压U和电流I的数值，记于表3中。RmA图3诺顿等效电路图表3诺顿等效电路测量数据R, (2)0100200510100030003302000oU(V)I (mA)四、实验报告（1）根据以上三种电路测得的U和I数据，分别绘出其伏安曲线，验证它们的等效性，并分析误差产生的原因。（2）讨论计算有源二端网络的等效内阻R，的其他方法，并进行比较。（3）归纳实验结果，写出心得体会。五、演示视频见附录
9 （4）验证诺顿定理 将直流电流源输出电流调整为 SC I ，并联电阻为 RO ，按图 3 连接电路。改变负载电阻 RL ， 分别测量其两端电压U 和电流 I 的数值，记于表 3 中。 图 3 诺顿等效电路图 表 3 诺顿等效电路测量数据 ( ) RL 0 100 200 330 510 1000 2000 3000 U (V) I (mA) 四、实验报告 （1）根据以上三种电路测得的U 和 I 数据，分别绘出其伏安曲线，验证它们的等效性， 并分析误差产生的原因。 （2）讨论计算有源二端网络的等效内阻 RO 的其他方法，并进行比较。 （3）归纳实验结果，写出心得体会。 五、演示视频 见附录