本書由電工電子技術(shù)實驗的基礎(chǔ)知識、電工技術(shù)實驗、模擬電子技術(shù)實驗、數(shù)字電子技術(shù)實驗以及附錄五個部分組成。根據(jù)電工技術(shù)與電子技術(shù)課程的特點, 實驗內(nèi)容既與理論教學內(nèi)容有機地銜接, 又體現(xiàn)理論教學上未充分反映出來的但實際工程中需要解決的問題。
“電工電子技術(shù)實驗”是高等工科院校非電類各專業(yè)共同開設(shè)的一門重要的技術(shù)基礎(chǔ)實驗課,本教材是根據(jù)電工電子技術(shù)實驗教學大綱的基本要求,并結(jié)合電工電子實驗教學中心多年的實驗教學經(jīng)驗和現(xiàn)有的實驗設(shè)備條件編寫的非電類專業(yè)實驗教材,目的是幫助學生鞏固和深化已學理論知識,加強基本實驗技能訓(xùn)練,使學生具備簡單電路的設(shè)計能力,掌握科學研究的基本方法,并培養(yǎng)學生的綜合素質(zhì)和創(chuàng)新能力。
全書共分為四部分: *部分介紹電工電子技術(shù)實驗基礎(chǔ)知識; 第二部分介紹電工技術(shù)實驗; 第三部分介紹模擬電子技術(shù)實驗; 第四部分介紹數(shù)字電子技術(shù)實驗。在內(nèi)容編排上,本書做到了以下幾點:
。1) 實驗項目覆蓋面廣,取材新穎、合理,涵蓋了基礎(chǔ)性實驗、設(shè)計性實驗和綜合性實驗三個層次的實驗內(nèi)容;
。2) 每一個實驗都有思考題和故障排查部分,幫助增強學生獨立思考,分析問題和解決問題的能力;
。3) 所有實驗均先通過計算機仿真再進行實際硬件操作,這樣不僅可以極大提高實驗質(zhì)量,還可以提高學生的計算機應(yīng)用能力和工程實踐能力。
本書由李艷玲(主要編寫第1章和第4章)、馮宇(主要編寫第2章)和馬秋明(主要編寫第1章和第3章)主編,張玉玲、丁宏、黎翠鳳、劉姝延、邱相艷、馮樹林和徐明銘參加編寫。
在編寫過程中,我們得到了電工電子教研室和實驗室全體老師的大力支持,同時參考了部分兄弟院校的實驗教材和資料,在此表示感謝。
由于作者水平有限,書中難免存在不妥之處,敬請各位讀者批評指正。
編者2017年1月
第1章電工學實驗基礎(chǔ)知識
1.1實驗?zāi)康暮鸵饬x
電工電子技術(shù)實驗是非電類各專業(yè)重要的實踐性教學課程,通過電工電子技術(shù)實驗課程的訓(xùn)練,能夠加強學生對電工電子技術(shù)理論知識的理解,培養(yǎng)學生的基本實驗技能,提高學生的電路綜合應(yīng)用與設(shè)計能力以及分析問題和解決問題的能力,同時提高學生的工程素質(zhì)和創(chuàng)新能力,為后續(xù)課程的學習和今后從事相關(guān)的工作奠定良好的基礎(chǔ)。
1.2實驗的基本過程
一般的電工電子技術(shù)實驗,無論是基礎(chǔ)實驗,還是綜合、設(shè)計型實驗,盡管實驗的目的和內(nèi)容不同,但都具有相同或相似的實驗過程,即實驗前的準備、實驗過程和實驗后的總結(jié)。
1.2.1課前預(yù)習
為了有效地完成實驗任務(wù)并取得理想的實驗結(jié)果,實驗者必須進行課前預(yù)習,達到以下目的:
。1) 認真閱讀本次實驗的相關(guān)內(nèi)容并復(fù)習有關(guān)的理論知識,理解實驗原理,明確實驗?zāi)康暮腿蝿?wù),擬定主要實驗步驟,設(shè)計實驗數(shù)據(jù)記錄表格。
。2) 熟悉實驗所用儀器設(shè)備的功能、使用方法、注意事項和測試條件。
。3) 完成預(yù)習報告。預(yù)習報告主要包括實驗標題(實驗名稱、日期、實驗者及合作者)、實驗?zāi)康、實驗原理、實驗?nèi)容及步驟、擬定實驗結(jié)果的記錄圖標和思考題解答。
1.2.2課中實驗
做好實驗預(yù)習準備后,才可進入實驗室進行實驗。每位實驗者都應(yīng)自覺遵守學校和實驗室管理的有關(guān)規(guī)定。
1. 準備工作
。1) 按照編好的實驗小組對號入座。
(2) 檢查本組的儀器設(shè)備、連接線是否齊全和符合要求,如有缺少或損壞應(yīng)及時報告。
(3) 將儀器設(shè)備合理布置,以方便使用和操作,合理安排實驗現(xiàn)場。
2. 實驗電路連接
。1) 應(yīng)根據(jù)電路原理圖確定元器件的位置,元器件的擺放要緊湊、不重疊,并依據(jù)信號流向(輸入端在左側(cè)、輸出端在右側(cè))將元器件順序連接,引線應(yīng)越短越好,避免引線間相互交叉,以免造成短路現(xiàn)象,引線也不應(yīng)跨接在集成電路上,而應(yīng)從周圍繞過。
(2) 電路安裝完畢后,要認真檢查電路連線是否正確,同組人員要相互檢查,確定無誤后,方可接入電源。
。3) 在直流穩(wěn)壓電源空載的情況下,調(diào)整出所需電壓,直流穩(wěn)壓電源的示數(shù)為參考,應(yīng)以萬用表所測為準,斷電后按極性要求接入實驗電路。
。4) 在信號發(fā)生器空載時調(diào)整好頻率和電壓,使其滿足實驗要求。信號發(fā)生器的示數(shù)為參考,應(yīng)以示波器所測為準,斷電后接入實驗電路,注意電路“共地”問題,所謂“共地”,即是將電路中所有接地的元件都接在電源的地電位參考點上!肮驳亍笔且种聘蓴_和噪聲的重要手段。
(5) 用萬用表檢查電源、信號源輸入端和地之間是否有短路現(xiàn)象,若有,則必須檢查并排除后方可通電。
。6) 電源打開后,不要急于測量數(shù)據(jù)和觀察結(jié)果,先進行通電觀察,檢查有無異常,包括儀器、元器件有無打火冒煙,是否聞到異常氣味,用手摸元器件是否發(fā)燙等現(xiàn)象。如發(fā)現(xiàn)異常,應(yīng)立即關(guān)斷電源,查清原因,排除故障后方可重新通電。
3. 測試與分析數(shù)據(jù)
(1) 測試時手不得接觸測試筆或探頭金屬部位,以免影響測試結(jié)果。
。2) 對綜合、設(shè)計性實驗,先進行單元分級調(diào)試,再進行級聯(lián),*后進行整個系統(tǒng)的調(diào)試。
。3) 測量數(shù)據(jù)或觀察現(xiàn)象要認真細致,實事求是。將實驗測得的數(shù)據(jù)和波形記錄在實驗者自己設(shè)計的表格之內(nèi),作為原始實驗數(shù)據(jù)。
每項實驗內(nèi)容完成后,應(yīng)立即分析實驗數(shù)據(jù),及時與理論分析結(jié)果進行比較,判斷誤差是否在10%以內(nèi),如發(fā)現(xiàn)有較大差異,找出誤差原因后,決定是否重新實驗,或請指導(dǎo)老師共同查找原因。
實驗中測量的原始數(shù)據(jù)應(yīng)交指導(dǎo)教師檢查,數(shù)據(jù)如果有誤,需重新測量; 教師檢查數(shù)據(jù)正確并簽字后,方可改接電路繼續(xù)實驗或*終拆除線路。
。4) 實驗時每組同學應(yīng)分工協(xié)作,輪流接線、記錄和操作等,使每個同學得到全面訓(xùn)練。
4. 實驗結(jié)束
。1) 實驗結(jié)束后,先關(guān)掉儀器設(shè)備電源,再關(guān)掉實驗電路供電電源,*后拆掉實驗連線,拆線時手要捏住導(dǎo)線的底部,以防導(dǎo)線斷開。
。2) 整理好實驗臺,保證實驗設(shè)備及元器件清點無誤后,方可離開實驗室。
。3) 發(fā)生儀器設(shè)備損壞事故時,應(yīng)及時報告指導(dǎo)教師,按有關(guān)實驗管理規(guī)定處理。
。4) 每次實驗結(jié)束,留值日生打掃衛(wèi)生。
1.2.3實驗后的總結(jié)
實驗完成后,實驗者須撰寫實驗報告。撰寫實驗報告的過程是對實驗進行總結(jié)和提高的過程。
書寫實驗報告應(yīng)選用規(guī)定的實驗報告用紙,實驗報告由實驗前的預(yù)習報告和實驗完成后的數(shù)據(jù)分析報告兩部分構(gòu)成,書寫報告要求結(jié)論簡明且正確、分析合理、討論深入、文理通順、符號標準、字跡端正、圖表清晰。在預(yù)習報告的基礎(chǔ)上,實驗數(shù)據(jù)分析報告要完成以下內(nèi)容。
。1) 根據(jù)原始記錄整理、處理測試的數(shù)據(jù),列出表格或描繪波形。多次測量或數(shù)據(jù)較多時一定要對數(shù)據(jù)進行列表,表必須要有表題,標注于表格上方中間位置。如表不止一張,應(yīng)依次編號并安插在相應(yīng)的文字附近。除實驗測試數(shù)據(jù)和有關(guān)圖表同組者可以互相采用外,其他內(nèi)容每個實驗者都應(yīng)獨立完成。
。2) 得出實驗結(jié)論。對實驗方案和實驗結(jié)果作出合理的分析,找出產(chǎn)生誤差的原因,提出減少實驗誤差的措施。
。3) 整理實驗的心得體會。對實驗中遇到的問題,出現(xiàn)的故障現(xiàn)象,分析其原因,寫出解決的過程、方法及其效果,簡單敘述實驗的收獲和體會。
(4) 列出儀器設(shè)備清單。
1.3安全用電常識
在電工電子技術(shù)實驗過程中,需要使用電源和電氣設(shè)備,所以實驗者必須具備一定的安全用電常識,并且要遵守實驗室的規(guī)章制度和安全規(guī)則,才能避免發(fā)生人身傷害事故,防止損壞實驗儀器設(shè)備。
1.3.1觸電的基本知識
當發(fā)生人體觸及帶電體時,或帶電體與人體間閃擊放電時,或電弧波及人體時,電流通過人體與大地或其他導(dǎo)體形成閉合回路,稱為觸電。
觸電對人體傷害的程度與通過人體電流的大小、電流作用的時間、電流流過人體的途徑、電流的性質(zhì)以及觸電者的身體狀況等因素有關(guān)。工頻交流電是比較危險的,當1mA左右的電流通過人體時,會產(chǎn)生麻刺等不舒服的感覺,10~30mA的電流通過人體時,會產(chǎn)生麻痹、劇痛、痙攣、血壓升高和呼吸困難等癥狀,但通常不會有生命危險,電流達到50mA以上就會引起心室顫動而有生命危險,100mA以上的電流足以致人于死地。
常見的觸電方式有: 單相觸電、兩相觸電和跨步電壓觸電。人體接觸一根火線所造成的觸電稱為單相觸電; 人體同時接觸兩根火線所造成的觸電稱為兩相觸電; 偶有一相高壓線斷落在地面時,電流通過落地點流入大地,此落地點周圍形成一個強電場,距落地點越近,電壓越高,影響范圍10米左右,當人進入此范圍時,兩腳之間的電位不同,就形成跨步電壓,跨步電壓通過人體的電流就會使人觸電,這種觸電方式成為跨步電壓觸電。
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