《电工与电子技术实验教程》
前言 / 课程导论
本教程旨在配合《电工与电子技术》理论课程，通过一系列精心设计的实验，帮助学生巩固和深化理论知识，培养动手实践能力、分析问题和解决问题的能力,以及严谨的科学态度和工程素养。
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实验目的：
- 验证理论： 验证电路和电子技术的基本定律、定理和分析方法。
- 掌握仪器： 学会正确使用常用的电工电子仪器，如万用表、示波器、信号发生器、直流稳压电源等。
- 掌握技能： 掌握电路的连接、焊接、故障排查等基本操作技能。
- 培养思维： 培养数据记录、处理、分析、误差分析和实验报告撰写的能力。
- 启发创新： 激发对电工电子技术的兴趣,为后续专业课程和工程实践打下坚实基础。
实验要求：
- 实验前： 认真预习，明确实验目的、原理、内容和步骤，画出实验电路图,准备好数据记录表格。
- 实验中： 正确连接电路，规范操作仪器，仔细观察现象，如实记录数据,注意用电安全。
- 实验后： 整理实验数据，进行必要的计算和分析，绘制曲线，回答思考题，撰写规范、完整的实验报告。
安全须知：
- 严禁带电操作： 接拆电路必须在断电的情况下进行。
- 注意仪表量程： 使用万用表等仪表前，必须正确选择档位和量程,避免烧毁仪表。
- 区分电源性质： 分清直流电源和交流电源的极性/相线,防止短路。
- 手部干燥： 保持手部和实验台干燥,防止触电。
- 遇到问题立即断电： 如发现异常现象（如冒烟、焦味、指针剧烈摆动），应立即切断电源,并报告指导老师。
第一部分：电工技术基础实验
电路元件伏安特性的测绘
- 实验目的：
- 掌握线性电阻、非线性电阻（如二极管、白炽灯泡）伏安特性的测绘方法。
- 学习直流电压表、电流表、直流稳压电源的使用方法。
- 理解欧姆定律,理解线性与非线性元件的区别。
- 实验原理：
- 欧姆定律：U = IR。
- 伏安特性：元件两端电压 U 与通过其电流 I 之间的关系曲线。
- 线性电阻：伏安特性为一条通过原点的直线。
- 非线性电阻：伏安特性为一条曲线（如二极管的单向导电性）。
- 测绘线性电阻的伏安特性（采用电压表外接法或内接法，分析误差来源）。
- 测绘半导体二极管的伏安特性（正向特性和反向特性）。
- 测绘白炽灯泡的伏安特性（观察其非线性的原因）。
- 常用仪器： 直流稳压电源、万用表、直流电压表、直流电流表、电阻、二极管、灯泡。
- 思考题：
- 测量电阻时，电压表外接法和内接法各有何优缺点？如何根据被测电阻大小选择合适的方法？
- 二极管的正向压降是多少？为什么反向电流很小？
基尔霍夫定律的验证
- 实验目的：
- 验证基尔霍夫电流定律和电压定律。
- 加深对电路基本定律的理解。
- 学习使用电流表测量支路电流。
- 实验原理：
- KCL (电流定律)： 在任一瞬时，电路中任一节点上，流入节点的电流之和等于流出节点的电流之和，即 ΣI = 0。
- KVL (电压定律)： 在任一瞬时，电路中任一回路上，电压的代数和恒等于零，即 ΣU = 0。
- 搭建一个包含多个节点和回路的复杂直流电路。
- 使用电流表测量各支路电流,验证KCL。
- 使用电压表测量各回路中各元件的电压,验证KVL。
- 常用仪器： 直流稳压电源、万用表、直流电压表、直流电流表、各种阻值的电阻、面包板或实验板。
- 思考题：
- 为什么测量电流时，电流表必须串联在电路中？测量电压时,电压表必须并联在元件两端？
- 实验中测量的数据与理论计算值是否存在误差？分析误差来源。
叠加定理的验证
- 实验目的：
- 验证线性电路的叠加定理。
- 理解叠加定理的适用条件（仅适用于线性电路）。
- 学习多电源电路的分析方法。
- 实验原理：
- 叠加定理： 在线性电路中，任何一条支路的电流（或电压），都是电路中各个电源单独作用时在此支路所产生的电流（或电压）的代数和。
- 搭建一个由两个直流电压源共同作用的线性电路。
- 测量所有电源共同作用时,某条支路的电流或电压。
- 将一个电压源置零（用短路线代替）,测量另一个电源单独作用时的电流或电压。
- 将两个电源的角色互换,重复步骤3。
- 将两次测量结果进行代数相加，与步骤2的结果进行比较,验证叠加定理。
- 常用仪器： 双路直流稳压电源、万用表、直流电压表/电流表、电阻。
- 思考题：
- 实验中，将电压源置零为什么用导线短接？而将电流源置零为什么应该开路？
- 叠加定理是否适用于功率的计算？为什么？
戴维南定理和诺顿定理的验证
- 实验目的：
- 验证戴维南定理和诺顿定理。
- 掌握有源二端网络等效电路参数（开路电压 Uoc、等效内阻 Req）的测量方法。
- 学习负载获得最大功率的条件。
- 实验原理：
- 戴维南定理： 任何一个线性有源二端网络，对外部电路来说,都可以用一个理想电压源和一个电阻的串联组合来等效。
- 诺顿定理： 任何一个线性有源二端网络，对外部电路来说,都可以用一个理想电流源和一个电阻的并联组合来等效。
- 最大功率传输： 当负载电阻 RL 等于等效内阻 Req 时,负载获得最大功率。
- 选择一个有源二端网络。
- 测量其开路电压 Uoc 和短路电流 Isc，计算等效内阻 Req = Uoc / Isc。
- 测量该网络接入不同负载电阻 RL 时的电压和电流，绘制外特性曲线 U = f(I)。
- 构建戴维南等效电路（电压源 Uoc 串联电阻 Req）。
- 测量等效电路在不同负载下的电压和电流,绘制外特性曲线。
- 比较两条曲线,验证戴维南定理。
- 常用仪器： 直流稳压电源、万用表、电阻箱（作为负载）、电阻。
- 思考题：
- 除了开路电压/短路电流法，还有哪些方法可以测量等效内阻Req？（如半电压法、外加电源法）
- 在什么情况下,一个电路可以等效为诺顿电路？
交流电路参数的测量（RLC串联谐振）
- 实验目的：
- 学习使用交流毫伏表和函数信号发生器。
- 理解RLC串联电路的谐振特性。
- 掌握电路品质因数Q值的测量方法。
- 实验原理：
- 谐振条件： 在RLC串联电路中，当感抗 XL 等于容抗 XC 时，电路发生串联谐振，谐
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