《电工技术》实验指导书 毕娟主编 装备与材料学院
《电工技术》实验指导书 毕 娟 主编 装备与材料学院
录 电工技术实验概述-一 实验一、电工技术实验通用仪表及设备的使用 实验二、元件伏安特性的测定及其示波器观察 实验 基尔霍夫定律的验证一 实验四、戴维南定理和诺顿定理验证 17 实验五、叠加原理验证 实验六、一阶电路响应 实验七、串联谐振电路 27 实验八、改善功率因数- 实验九、三相电路 实验十、可编程控制器(PLC)实验一一 实验十一、三相异步电动机一 实验十二、电动机的基本控制电路 实验十三、电动机的顺序控制电路
1 目 录 电工技术实验概述-------------------------------------2 实验一、 电工技术实验通用仪表及设备的使用-----------5 实验二、 元件伏安特性的测定及其示波器观察-----------8 实验三、 基尔霍夫定律的验证-------------------------15 实验四、 戴维南定理和诺顿定理验证-------------------17 实验五、 叠加原理验证-------------------------------21 实验六、 一阶电路响应-------------------------------23 实验七、 串联谐振电路-------------------------------27 实验八、 改善功率因数-------------------------------30 实验九、 三相电路-----------------------------------33 实验十、 可编程控制器（PLC）实验--------------------35 实验十一、三相异步电动机-----------------------------36 实验十二、电动机的基本控制电路-----------------------38 实验十三、电动机的顺序控制电路-----------------------39
电工技术实验概述 《电工技术》是机电类专业重要专业基础课程之一。《电工技术实验》 是与其紧密配合的实验课程,是电路教学中必不可少的重要实践环节。本 实验指导书所编列的所有课题,均是在学生已学习和掌握电路理论后必须 完成的实验。通过实验和实际操作,获得必要的感性认识、进一步验证、 巩固和掌握所学的理论知识。通过实验学习,可熟悉并掌握电气仪表的工 作原理和使用方法、正确联接电路和实验操作规范、观察实验现象、记读 实验数据、绘制实验曲线、分析实验结果和误差、回答实验问题、提出对 实验的改进意见等。通过这些环节培养学生的实验技能,提高学生独立分 析问题和解决问题的能力及严肃认真、实事求是的科学作风,为今后的工 作实践和科学研究奠定初步基础。 为了完成实验教学任务,达到预期的实验教学目的,规范实验程序, 培养学生实验操作技能,特提出如下实验工作要求: (一)、实验前的准备。 学生在进入实验室进行实验操作之前,必须认真地预习实验指导书及 教材中的相关部分,做到明确实验原理、实验目的和任务;熟悉实验线路, 实验步骤、操作程序;了解并掌握本次实验的仪器设备及其技术性能。在 此基础上写好实验预习报告,列出记录实验数据的表格。牢牢记住本次实 验应该注重的问题,以防在实验操作中损坏实验设备和实验仪表。经实验 教师检查并能准确回答实验中应注意的问题之后,才能进入实验室进行实 (二)、实验中同组学生应有明确的实验分工,分别担任接线、查线、 操作、观察、记录等工作,使实验进行的井然有序,不忙不乱。防止出现 人操作,他人观看的现象,更不允许在实验室随意走动、乱动设备、大 声喧哗。如有发生,不听劝阻,防碍他人实验,实验教师有权停止其实验, 并逐出实验室。 (三)、进入实验室要熟悉TB-B型通用电工实验台结构及电源配备情 况.选中本次实验所用电源,实验电路板,测量仪表单元板和其他实验设备。 如有缺少必要设备和仪表情况,应及时向实验教师提出。 (四)、实验时,首先应将本次实验所用设备和仪表、实验电路板安 排在合适的位置上,以便于接线、操作、读取数据和观察波形为原则。接 线应清楚整齐以便于检査,导线应力求少用并要尽量避免交叉,每个接线 柱上不应联接三根以上导线
2 电工技术实验概述 《电工技术》是机电类专业重要专业基础课程之一。《电工技术实验》 是与其紧密配合的实验课程，是电路教学中必不可少的重要实践环节。本 实验指导书所编列的所有课题，均是在学生已学习和掌握电路理论后必须 完成的实验。通过实验和实际操作，获得必要的感性认识、进一步验证、 巩固和掌握所学的理论知识。通过实验学习，可熟悉并掌握电气仪表的工 作原理和使用方法、正确联接电路和实验操作规范、观察实验现象、记读 实验数据、绘制实验曲线、分析实验结果和误差、回答实验问题、提出对 实验的改进意见等。通过这些环节培养学生的实验技能，提高学生独立分 析问题和解决问题的能力及严肃认真、实事求是的科学作风，为今后的工 作实践和科学研究奠定初步基础。 为了完成实验教学任务，达到预期的实验教学目的，规范实验程序， 培养学生实验操作技能，特提出如下实验工作要求： （一）、实验前的准备。 学生在进入实验室进行实验操作之前，必须认真地预习实验指导书及 教材中的相关部分，做到明确实验原理、实验目的和任务；熟悉实验线路， 实验步骤、操作程序；了解并掌握本次实验的仪器设备及其技术性能。在 此基础上写好实验预习报告，列出记录实验数据的表格。牢牢记住本次实 验应该注重的问题，以防在实验操作中损坏实验设备和实验仪表。经实验 教师检查并能准确回答实验中应注意的问题之后，才能进入实验室进行实 验。 （二）、实验中同组学生应有明确的实验分工，分别担任接线、查线、 操作、观察、记录等工作，使实验进行的井然有序，不忙不乱。防止出现 一人操作，他人观看的现象，更不允许在实验室随意走动、乱动设备、大 声喧哗。如有发生，不听劝阻，防碍他人实验，实验教师有权停止其实验， 并逐出实验室。 （三）、进入实验室要熟悉 TB-B 型通用电工实验台结构及电源配备情 况.选中本次实验所用电源，实验电路板，测量仪表单元板和其他实验设备。 如有缺少必要设备和仪表情况，应及时向实验教师提出。 （四）、实验时，首先应将本次实验所用设备和仪表、实验电路板安 排在合适的位置上，以便于接线、操作、读取数据和观察波形为原则。接 线应清楚整齐以便于检查，导线应力求少用并要尽量避免交叉，每个接线 柱上不应联接三根以上导线
按实验电路图接好线路后,本组同学首先要检査线路联接是否正确 发现错误应立即纠正。然后再请实验教师检査,确认无误后方可接通电源 进行实验。决不准许未经检査线路正确与否,就草率接通电源以造成实验 设备和仪表的损坏。线路检查无误后,于正式实验前可大致试做一遍。试 做时可不必仔细读取数据和描绘曲线,目的在于观察实验现象的变化、仪 表量程的选取、设备位置是否合适、操作是否方便。如有异常现象出现, 如异味、冒烟、发热或打火等现象,应立即断开电源,查找原因并及时处 联接线路时一般应先接串联电路,后接并联电路,先接主电路,后接 辅助电路,最后接通电源。接通电源时按实验要求逐次接通开关。 在电路过渡过程中,为避免过渡过程冲击电流表和功率表的电流线圈 而造成仪表换坏,一般电流表和功率表电流线圈不能固接在电路中,而是 通过电流插口或试触法来替代。这样既可保护仪表不受意外损坏,又能提 高仪表利用率 (五)、经过试作无问题后,可正式进行实验。按照本次实验的目的 内容、实验步骤进行有序操作。实验中应按实验要求有目的地调整实验参 数,正确读取数据和描绘曲线。测绘曲线时测量点的间隔和数目要选得合 适,被测量的极大值和极小值对应点的数据一定要测出。在曲线的弯曲部 分应多选几个测量点。测量点的分布要在所研究整个范围内,不要局限于 某一个小范围内,也不要超出研究范围。实验数据应记录在事先准备好的 表格中,实验曲线的测量点应在事先准备好的坐标纸上标记 (六)、注意安全用电 TS-B实验台电源电压一般在220-380V左右,所以实验中不得用手触 及未经绝缘的金属裸露部分,即使是在低压情况下也不例外。实验中应养 成单手操作的习惯,能单手操作尽量不用双手操作。闭合或断开闸刀开关 应迅速果断,同时用目光监视仪表设备有无异常,如有异常应立即切断电 源,停止实验进行检查。 七)、实验工作结束后,先切断电源,但暂时不要拆线,认真检査 实验内容和实验结果。确认无一疏漏,实验结果经实验教师检査无误后 方可拆除线路。将实验设备归复原位、整理导线、清理实验台面后经教师 允许方可离开实验室。 (八)、实验报告的编写。 编写实验报告是将实验结果进行总结、分析和提高的阶段。实验报告 应包括如下一些内容: 实验名称。 实验日期。 系、班级、姓名。 同组者姓名
3 按实验电路图接好线路后，本组同学首先要检查线路联接是否正确， 发现错误应立即纠正。然后再请实验教师检查，确认无误后方可接通电源 进行实验。决不准许未经检查线路正确与否，就草率接通电源以造成实验 设备和仪表的损坏。线路检查无误后，于正式实验前可大致试做一遍。试 做时可不必仔细读取数据和描绘曲线，目的在于观察实验现象的变化、仪 表量程的选取、设备位置是否合适、操作是否方便。如有异常现象出现， 如异味、冒烟、发热或打火等现象，应立即断开电源，查找原因并及时处 理。 联接线路时一般应先接串联电路，后接并联电路，先接主电路，后接 辅助电路，最后接通电源。接通电源时按实验要求逐次接通开关。 在电路过渡过程中，为避免过渡过程冲击电流表和功率表的电流线圈 而造成仪表换坏，一般电流表和功率表电流线圈不能固接在电路中，而是 通过电流插口或试触法来替代。这样既可保护仪表不受意外损坏，又能提 高仪表利用率。 （五）、经过试作无问题后，可正式进行实验。按照本次实验的目的 内容、实验步骤进行有序操作。实验中应按实验要求有目的地调整实验参 数，正确读取数据和描绘曲线。测绘曲线时测量点的间隔和数目要选得合 适，被测量的极大值和极小值对应点的数据一定要测出。在曲线的弯曲部 分应多选几个测量点。测量点的分布要在所研究整个范围内，不要局限于 某一个小范围内，也不要超出研究范围。实验数据应记录在事先准备好的 表格中，实验曲线的测量点应在事先准备好的坐标纸上标记。 （六）、注意安全用电。 TS-B 实验台电源电压一般在 220-380V 左右，所以实验中不得用手触 及未经绝缘的金属裸露部分，即使是在低压情况下也不例外。实验中应养 成单手操作的习惯，能单手操作尽量不用双手操作。闭合或断开闸刀开关 应迅速果断，同时用目光监视仪表设备有无异常，如有异常应立即切断电 源，停止实验进行检查。 （七）、实验工作结束后，先切断电源，但暂时不要拆线，认真检查 实验内容和实验结果。确认无一疏漏，实验结果经实验教师检查无误后， 方可拆除线路。将实验设备归复原位、整理导线、清理实验台面后经教师 允许方可离开实验室。 （八）、实验报告的编写。 编写实验报告是将实验结果进行总结、分析和提高的阶段。实验报告 应包括如下一些内容： 实验名称。 实验日期。 系、班级、姓名。 同组者姓名
实验目的。 验原理。 实验步骤。 实验数据表格、曲线、波形。 实验心得体会,回答实验问题以及对实验的改进意见。 实验报告在下一次实验前交实验教师批阅,逾期不交者停止做下一课 题实验。实验报告不完整、不认真、草率应付,数据、曲线、波形与实验 结果相差较大,实验教师可退回实验报告,并要求学生重新补做该实验。 (九)、关于实验数据的运算与处理 在读取实验数据时,测量仪表的指针不一定恰好与表盘刻度线相符合, 这就需估计读数的最后一位数。这位数字就是所谓存疑数字,如I=1.3A, 最后一位数字就是存疑数字,1为可靠数字。 有效数字由可靠数字和存疑数字构成,与小数点位置无关。如23.6和 2.36及236都是三位有效数字。0在数字之间或数字末尾均算作有效数字, 0在数字之前不能算作有效数字。如4.05和4.50都是三位有效数字,而 0.45只是两位有效数字。这里4.50中的末位数0是不能省略的。 实验中进行数字运算时,应只保留一位存疑数字,对第二位存疑数字 应用四舍五入法。如:45.0+3.76=48.76这里4.50中末位数0和3.76 中的末位数6均是存疑数字,其和48.76中的7、6两位数均应是存疑数字, 对第二位存疑数字6应用四舍五入法,所以 45.0+3.76=48. 同理45.1X3.76=169.576 将积中第二位存疑数字7四舍五入 45.1X3.76=169.6 般而言,几个数相乘或相除时,最后结果的有效数字位数与几个数 中有效数字位数最少的那个数相同
4 实验目的。 实验原理。 实验步骤。 实验数据表格、曲线、波形。 实验心得体会，回答实验问题以及对实验的改进意见。 实验报告在下一次实验前交实验教师批阅，逾期不交者停止做下一课 题实验。实验报告不完整、不认真、草率应付，数据、曲线、波形与实验 结果相差较大，实验教师可退回实验报告，并要求学生重新补做该实验。 （九）、关于实验数据的运算与处理 在读取实验数据时，测量仪表的指针不一定恰好与表盘刻度线相符合， 这就需估计读数的最后一位数。这位数字就是所谓存疑数字，如Ｉ＝1.3A， 最后一位数字就是存疑数字，1 为可靠数字。 有效数字由可靠数字和存疑数字构成，与小数点位置无关。如 23.6 和 2.36 及 236 都是三位有效数字。0 在数字之间或数字末尾均算作有效数字， 0 在数字之前不能算作有效数字。如 4.05 和 4.50 都是三位有效数字，而 0.45 只是两位有效数字。这里 4.50 中的末位数 0 是不能省略的。 实验中进行数字运算时，应只保留一位存疑数字，对第二位存疑数字 应用四舍五入法。如：45.0＋3.76＝48.76 这里 4.50 中末位数 0 和 3.76 中的末位数 6 均是存疑数字，其和 48.76 中的 7、6 两位数均应是存疑数字， 对第二位存疑数字 6 应用四舍五入法，所以 45．0＋3.76＝48.8 同理 45.1 X 3.76＝169.576 将积中第二位存疑数字 7 四舍五入： 45.1 X 3.76＝169.6 一般而言，几个数相乘或相除时，最后结果的有效数字位数与几个数 中有效数字位数最少的那个数相同
实验一、电工实验通用仪表和设备的使用 实验目的 1、认识电工实验中常用的通用仪表 2、掌握通用仪表在电路测量中使用的基本方法。 3、熟悉TS-B型通用电工实验台,初步学习电源箱、脉冲信号源、正 弦信号源的使用方法。 4、熟悉示波器,学习用示波器测量方波和正弦波的方法。 二、实验内容和步骤 )对交、直流电表的认识 记录本实验台配备的(TS-B-06)直流电压表、(TS-B-02)直流电流 表、(TS-B-08)交流电压表和(TS-B-04)交流电流表的表盘附号,并说 明其意义。 (二)电压测量 1、将交流电压表两接线柱用导线接入本实验台上三相交流电源U-V插 口、V-W插口和W-U插口,测量三相交流电源输出端各线电压,并记录在 表1-1中 2、将交流电压表两接线柱用导线接入本实验台上三相交流电源U-N插 口、V-N插口和W-N插口,测量三相交流电源输出端各相电压,并记录在 表1-1中。 表1-1 电压(V) 3、按图1-1接线,用交流电压表监视从实验台调压器输出20V和25V 交流电压,并接到整流器上,选用直流电压表,测量输出的直流电压,填 入表1-2中。 表1-2 交流输入电压 直流输出电压
5 实验一、电工实验通用仪表和设备的使用 一、实验目的： 1、认识电工实验中常用的通用仪表 2、掌握通用仪表在电路测量中使用的基本方法。 3、熟悉 TS-B 型通用电工实验台，初步学习电源箱、脉冲信号源、正 弦信号源的使用方法。 4、熟悉示波器，学习用示波器测量方波和正弦波的方法。 二、实验内容和步骤 （一）对交、直流电表的认识 记录本实验台配备的（TS-B-06）直流电压表、（TS-B-02）直流电流 表、（TS-B-08）交流电压表和（TS-B-04）交流电流表的表盘附号，并说 明其意义。 （二）电压测量 1、将交流电压表两接线柱用导线接入本实验台上三相交流电源 U-V 插 口、V-W 插口和 W-U 插口，测量三相交流电源输出端各线电压，并记录在 表 1-1 中。 2、将交流电压表两接线柱用导线接入本实验台上三相交流电源 U-N 插 口、V-N 插口和 W-N 插口，测量三相交流电源输出端各相电压，并记录在 表 1-1 中。 表 1-1 项 目 UV VW WU UN VN WN 电压（V） 3、按图 1-1 接线，用交流电压表监视从实验台调压器输出 20V 和 25V 交流电压，并接到整流器上，选用直流电压表，测量输出的直流电压，填 入表 1-2 中。 表 1-2 交流输入电压 直流输出电压 20 V
25V 4、选三相灯泡负载、电流测量插口单元板和配电箱上的调压器,按图 1-2接线,从调压器输出220V交流电压,改变每组灯泡数,用交流电压表 测量灯泡两端电压,并用交流电流表插头测量电流I1和I2,将数据记录在 表1-3中 表1-3 第一组三盏 第一组二盏 第二组一盏 第二组二盏 II I2 I1 图1-2 (三)电功率测量 按图1-3接线,测量每个灯泡 实际消耗的电功率填入表1-4中。 表1-4 示示功率60W 120W|180W 实际功率 (四)万用表测电阻 在万用表欧姆档中选择合适倍 率,测量动态电路单元板上各电阻 的阻值,记录在表1-5中。 表1-5 (五)用示波器测方波和正弦波 1、将示波器y输入正、负探极接在本实验台脉冲信号源“十”、“ 接线柱上,将示波器y工作方式y钮按下,信号频率选择在IK档位,调 节脉宽、脉幅。适当选取y的Vdiv、和t/diⅴ位置,旋动释抑时间和 触发电平旋钮,使波形稳定。将屏幕显示的1:1占空比方波波形画在坐标
6 25 V 4、选三相灯泡负载、电流测量插口单元板和配电箱上的调压器，按图 1-2 接线，从调压器输出 220V 交流电压，改变每组灯泡数，用交流电压表 测量灯泡两端电压，并用交流电流表插头测量电流Ｉ1 和Ｉ2,将数据记录在 表 1-3 中。 表 1-3 第一组三盏 第二组一盏 第一组二盏 第二组二盏 UAB UBC UAB UBC I1 I2 I1 I2 （三）电功率测量 按图 1-3 接线，测量每个灯泡 实际消耗的电功率填入表 1-4 中。 表 1-4 标示功率 60W 120W 180W 实际功率 （四）万用表测电阻 在万用表欧姆档中选择合适倍 率，测量动态电路单元板上各电阻 的阻值，记录在表 1-5 中。 表 1-5 R1 R2 R3 R4 R5 （五）用示波器测方波和正弦波 1、将示波器 y1 输入正、负探极接在本实验台脉冲信号源“＋”、“－” 接线柱上，将示波器 y 工作方式 y1 钮按下，信号频率选择在 1KHZ 档位，调 节脉宽、脉幅。适当选取 y1 的 V/div、和 t/div 位置，旋动释抑时间和 触发电平旋钮，使波形稳定。将屏幕显示的 1:1 占空比方波波形画在坐标 图 1-2
纸上。纵轴为电压U横轴为时间t,标出电压值和周期。 2、将示波器yi输入正、负探极接在本实验台正弦信号源“+”、“-” 接线柱上,信号源频率选择在×100档位,频率调节旋至5。适当调节信号 源信号输出辐度。将示波器y工作方式y钮按下,适当选取y的V/div和 t/diⅴ位置,旋动释抑时间和触发电平旋钮,使波形稳定。将屏幕显示的 正弦波波形绘在坐标纸上。并标出峰一峰电压和周期。 三、实验仪器设备 1、本实验台电源箱(调压器、整流器); 2、直流电压表(TS-B-06)、(TS-B-07)各一只 3、交流电压表(TS-B-08) 4、交流电流表(TS-B-05)、(TS-B-31) 5、功率表 6、万用表 7、三相负载单元板 (TS-B-23) 8、电流测量插口单元板 (TS-B-22) 9、动态电路单元板 (TS-B-27) 只一块块块块块台 10、示波器 四、实验报告 写明实验目的、步骤、测量数据表格及波形坐标图
7 纸上。纵轴为电压 U 横轴为时间 t ，标出电压值和周期。 2、将示波器 y1 输入正、负探极接在本实验台正弦信号源“＋”、“- ” 接线柱上，信号源频率选择在×100 档位，频率调节旋至 5。适当调节信号 源信号输出辐度。将示波器 y 工作方式 y1 钮按下，适当选取 y1 的 V/div 和 t/div 位置，旋动释抑时间和触发电平旋钮，使波形稳定。将屏幕显示的 正弦波波形绘在坐标纸上。并标出峰一峰电压和周期。 三、实验仪器设备 1、本实验台电源箱（调压器、整流器）； 2、直流电压表 （TS-B-06）、（TS-B-07） 各一只 3、交流电压表 （TS-B-08） 一只 4、交流电流表 （TS-B-05）、（TS-B-31） 各一只 5、功率表 一块 6、万用表 一块 7、三相负载单元板 （TS-B-23） 一块 8、电流测量插口单元板 （TS-B-22） 一块 9、动态电路单元板 （TS-B-27） 一块 10、示波器 一台 四、实验报告 写明实验目的、步骤、测量数据表格及波形坐标图
实验二、元件伏安特性的测定及其示波器观察 、实验目的 1、学习直读式仪表、双路稳压电源和示波器的使用方法 2、掌握线性电阻元件、非线性电阻元件一一半导体二极管伏安特性的 测试技能。 3、线性电阻元件、电感元件、非线性电阻元件一一半导体二极管伏安 曲线的示波器观察。 4、掌握并理解电压源、电流源的伏安特性 实验原理 1、电阻元件 如果一个二端元件在任一瞬间t的电压U(t)和流经它的电流I(t)之间 的关系可由U、I平面上一条曲线所决定,此二端元件称为电阻元件。这条 表示元件电压、电流关系的曲线称为元件的伏安特性曲线。不同的电阻元 件有不同的伏安特性曲线,但每一电阻元件只能由一条唯一的伏安特性曲 线来研究 线性电阻元件上的电压与流过它的电流呈线性关系。如果电压、电流 为关联方向,则 U=RI 如果电压、电流参数方向相反,则 (2-2) 即电阻上的电压与流过电阻的电流成正比,比例常数R为其阻值。如以电 压U(t)为纵坐标、电流I(t)为横坐标,构成U-I平面,可画出电压、电流 的关系曲线。由(2-1)式知,为一通过坐标 原点的直线,该直线的斜率即是该线性电阻 U(t 元件的阻值,如图2-1所示 R=U/I=tg (2-3) It 如果将加在线性电阻上的电压和流过它的 电流分别由示波器的y、y2探极输入示波器, 在示波器的屏幕上就可以观察到通过坐标原点 的一条直线,它就是线性电阻伏安特性曲线的 UCt) 示波器显示。 半导体二极管是一种非线性电阻元件 半导体二极管的电路符号用··表示 I(t) 图2-
8 实验二、元件伏安特性的测定及其示波器观察 一、实验目的 1、学习直读式仪表、双路稳压电源和示波器的使用方法。 2、掌握线性电阻元件、非线性电阻元件——半导体二极管伏安特性的 测试技能。 3、线性电阻元件、电感元件、非线性电阻元件——半导体二极管伏安 曲线的示波器观察。 4、掌握并理解电压源、电流源的伏安特性。 二、实验原理 1、电阻元件： 如果一个二端元件在任一瞬间 t 的电压 U(t)和流经它的电流 I(t)之间 的关系可由 U、I 平面上一条曲线所决定，此二端元件称为电阻元件。这条 表示元件电压、电流关系的曲线称为元件的伏安特性曲线。不同的电阻元 件有不同的伏安特性曲线，但每一电阻元件只能由一条唯一的伏安特性曲 线来研究。 线性电阻元件上的电压与流过它的电流呈线性关系。如果电压、电流 为关联方向，则 U=RI (2-1) 如果电压、电流参数方向相反，则 U=-RI (2-2) 即电阻上的电压与流过电阻的电流成正比，比例常数 R 为其阻值。如以电 压 U(t)为纵坐标、电流 I(t)为横坐标，构成 U-I 平面，可画出电压、电流 的关系曲线。由（2-1）式知，为一通过坐标 原点的直线，该直线的斜率即是该线性电阻 元件的阻值，如图 2-1 所示 R=U/I=tgα （2-3） 如果将加在线性电阻上的电压和流过它的 电流分别由示波器的 y1、y2 探极输入示波器， 在示波器的屏幕上就可以观察到通过坐标原点 图 ２－１ 的一条直线，它就是线性电阻伏安特性曲线的 示波器显示。 半导体二极管是一种非线性电阻元件， 它的电阻值随着流过它的电流的大小而变化。 半导体二极管的电路符号用 表示
其伏安特性曲线如图2-2所示。可见半导体 二极管的伏安特性为一非直线,所以它是一 非线性电阻元件 比较图2-1和图2-2可以发现,线性电阻的伏安特性曲线对称于坐标 原点,这种性质称为双向性。为所有线性电阻元件所具备。半导体二极管 的伏安特性曲线不但是非线性的,而且对坐标原点亦是非对称的,这种性 质称为非双向性,为多数非线性电阻元件所具备。另外从图2-2还可以看 出,半导体二极管的电阻随着其端电压的大小和极性的不同而不同。当外 加电压的极性和二极管的极性相同时,二极管导通,其电阻值很小;反之 极管截止,其电阻值很大。半导体二极管这一性质,称作单向导电性, 这与线性电阻元件有很大的不同。 如果将加在二极管上的电压和流过它的电流分别由示波器的y、y2探 极输入示波器,在示波器的屏幕上可以观察到二极管伏安特性曲线。 2、电感元件 L 电感元件的电路符号用 √·表示。若电感磁通链中的 参考方向与通过电感电流I的参考方向之间满足右手螺旋关系,则 ψL(t)=LI(t) (2-4) 以ψ为纵坐标,I为横坐标,构成ψ凵-I平 面,对线性电感元件ψ-I曲线为一通过坐 (t 标原点的直线。直线斜率即是线性电感的自 感系数。该直线称作线性电感的韦安特性曲 线。如图2-3所示。非线性电感元件的韦安 特性曲线则与之不同 对于一般的电感元件,韦安特性曲线可用 图2-3 ψL(t)=f[L(t)] 函数关系来描述。为观察一般电感元件的ψ-I特性曲线,我们以图2-4 积分电路来分析ψ与I的函数关系 在电感电压U和电感电流L参考方向一致的情况下,则存在 U=d中u/dt=LdIu/dt ψL(t)=∫U(ξ)dξ 在图2-4电路中,用虚线框起部分为积分电路。对RC电路来说,如果 选择电路参数,使时间常数τ=RC很大时,电容的充电、放电过程进行的 很缓慢,因此,电容电压U(t)<<RI(t)。按KⅥL有 UL(t)= RI(t)+ Uc(t)RIi(t) it)「R ∴I1(t)=UL/R 又 U(t)=∫t。I1()d/C Uc I ∴U(t)=∫'ou(ξ)d/RC 即电路输出电压U2(t)等于输入电压U(t)积分: 图2-4
9 其伏安特性曲线如图 2-2 所示。可见半导体 二极管的伏安特性为一非直线，所以它是一 非线性电阻元件。 比较图 2-1 和图 2-2 可以发现，线性电阻的伏安特性曲线对称于坐标 原点，这种性质称为双向性。为所有线性电阻元件所具备。半导体二极管 的伏安特性曲线不但是非线性的，而且对坐标原点亦是非对称的，这种性 质称为非双向性，为多数非线性电阻元件所具备。另外从图 2-2 还可以看 出，半导体二极管的电阻随着其端电压的大小和极性的不同而不同。当外 加电压的极性和二极管的极性相同时，二极管导通，其电阻值很小；反之， 二极管截止，其电阻值很大。半导体二极管这一性质，称作单向导电性， 这与线性电阻元件有很大的不同。 如果将加在二极管上的电压和流过它的电流分别由示波器的 y1、y2 探 极输入示波器，在示波器的屏幕上可以观察到二极管伏安特性曲线。 2、电感元件 电感元件的电路符号用 表示。若电感磁通链ψL 的 参考方向与通过电感电流 I 的参考方向之间满足右手螺旋关系，则 ψL（t）=LI（t） （2-4） 以ψL 为纵坐标，I 为横坐标,构成ψL- I 平 面，对线性电感元件ψL- I 曲线为一通过坐 标原点的直线。直线斜率即是线性电感的自 感系数。该直线称作线性电感的韦安特性曲 线。如图 2-3 所示。非线性电感元件的韦安 特性曲线则与之不同。 对于一般的电感元件，韦安特性曲线可用 ψL（t）=f[IL(t)] 函数关系来描述。为观察一般电感元件的ψL - I 特性曲线，我们以图 2-4 积分电路来分析ψL 与 I 的函数关系。 在电感电压 UL 和电感电流 IL 参考方向一致的情况下，则存在 UL=dψL/dt =LdIL/dt ∴ ψL（t）=∫UL（ξ）dξ (2-5) 在图 2-4 电路中，用虚线框起部分为积分电路。对 RC 电路来说，如果 选择电路参数，使时间常数τ=RC 很大时，电容的充电、放电过程进行的 很缓慢，因此，电容电压 UC(t)<<RI1(t)。按 KVL 有 UL（t）= RI1(t) + UC(t) ≈RI1(t) ∴ I1(t)=UL/R 又 UC(t) =∫t 0I1(ξ)dξ/C ∴ UC(t)=∫t 0UL（ξ）dξ/RC 即电路输出电压 U2(t)等于输入电压 UL(t)积分：