《消防电工技术》课程实验指导书（共四个实验）

1基尔霍夫定律验证实验一、实验目的1.用实验的方法验证基尔霍夫定律以提高对定理的理解和应用能力。2.通过实验加深对电位、电压与参考点之间关系的理解。二、实验原理1.基尔霍夫电流、电压定律：在任一时刻，流出（流入）集中参数电路中任一节点电流的代数和等于零：集中参数电路中任一回路上全部组件端对电压代数和等于零。Zi=0KCL:Zu=OKVL:2.电位与电压：电路中的参考点选择不同，各节点的电位也相应改变，但任意两点的电压（电位差）不变，即任意两点的电压与参考点的选择无关。三、预习要求1.复习实验中所用到的相关定理、定律和有关概念，领会其基本要点。2.熟悉电路实验装置，预习实验中所用到的实验仪器的使用方法及注意事项。3.根据实验电路计算所要求测试的理论数据，填入表中。四、实验设备序号名称数量备注21板载可调直流稳压电源12板载直流数字电压表31板载直流数字电流表41板载基尔霍夫/叠加定理实验模块51自备万用表（备用）五、实验内容1.验证基尔霍夫定理1)、实验线路

1 1 基尔霍夫定律验证实验 一、实验目的 1．用实验的方法验证基尔霍夫定律以提高对定理的理解和应用能力。 2．通过实验加深对电位、电压与参考点之间关系的理解。 二、实验原理 1．基尔霍夫电流、电压定律：在任一时刻，流出（流入）集中参数电路中任 一节点电流的代数和等于零；集中参数电路中任一回路上全部组件端对电压代数 和等于零。 KCL： ∑i=0 KVL： ∑u=O 2．电位与电压：电路中的参考点选择不同，各节点的电位也相应改变，但任 意两点的电压（电位差）不变，即任意两点的电压与参考点的选择无关。 三、预习要求 1．复习实验中所用到的相关定理、定律和有关概念，领会其基本要点。 2．熟悉电路实验装置，预习实验中所用到的实验仪器的使用方法及注意事项。 3．根据实验电路计算所要求测试的理论数据，填入表中。 四、实验设备 序号 名称 数量 备注 1 可调直流稳压电源 2 板载 2 直流数字电压表 1 板载 3 直流数字电流表 1 板载 4 基尔霍夫/叠加定理实验模块 1 板载 5 万用表（备用） 1 自备 五、实验内容 1.验证基尔霍夫定理 1）、实验线路

AB13R2:1KRi:510021R3510QR4:510QRs:330QCED2）、实验步骤（1）、实验前先任意设定三条支路的电流参考方向，如图所示。（2）、打开电源，预先调节电源，使U1=6V、U2=12V。（3）、关闭电源，分别将两路直流可调稳压电源接入实验模块，按照原理图连线。（4）、再次调节电源，另U1=6V，U2=12V。（5）、使用直流数字电流表分别测量三条支路的电流，读出并记录。（6）、用直流数字电压表分别测量电阻元件上的电压值，并记录之。3）、实验记录表1电压与电流测量值与计算值被测量I(mA)I2(mA)Is(mA)UFA(V)UAB(V)UAD(V)UcD(V)UDE(V)计算值测量值2、电位与电压的测量与验证分别以节点b和d为参考点，测量abcd各节点电位，计算电压值。表2不同参考点的电位与电压参考测量值/V计算值/V节点VaVbVeVaUabUbeUedUdaUacUbdab六、实验注意事项1、所有需要测量的电压值，均以电压表测量的读数为准。2、防止电源两端碰线短路。2

2 2）、实验步骤 （1）、实验前先任意设定三条支路的电流参考方向，如图所示。 （2）、打开电源，预先调节电源，使 U1=6V、U2=12V。 （3）、关闭电源，分别将两路直流可调稳压电源接入实验模块，按照原理图 连线。 （4）、再次调节电源，另 U1=6V，U2=12V。 （5）、使用直流数字电流表分别测量三条支路的电流，读出并记录。 （6）、用直流数字电压表分别测量电阻元件上的电压值，并记录之。 3）、实验记录 表 1 电压与电流测量值与计算值 被测量 I（1 mA） I2(mA) I3(mA) UFA(V) UAB(V) UAD(V) UCD(V) UDE(V) 计算值 测量值 2、电位与电压的测量与验证 分别以节点 b 和 d 为参考点，测量 abcd 各节点电位，计算电压值。 表 2 不同参考点的电位与电压 参考 节点 测量值/V 计算值/V Va Vb Vc Vd Uab Ubc Ucd Uda Uac Ubd a b 六、实验注意事项 1、所有需要测量的电压值，均以电压表测量的读数为准。 2、防止电源两端碰线短路。 E ＋ 6V－ ＋ 12V － R4:510Ω R5:330Ω R1:510Ω R2:1K R3 510Ω D C F I1 A I3 I2 B U1 U2

3、当参考点选定后，节点电压便随之确定，这是节点电压的单值性；当参考点改变时，各节点电压均改变相对量值，这是节点电压的相对性。但各节点间电压的大小和极性应保持不变。七、实验报告1、根据实验数据，选定实验电路中的任一个节点，验证KCL的正确性。2、根据实验数据，选定实验电路中的任一个闭合回路，验证KVL的正确性3.实验报告要整齐、全面，包含全部实验内容。4.对实验中出现的一些问题进行讨论。3

3 3、当参考点选定后，节点电压便随之确定，这是节点电压的单值性；当参 考点改变时，各节点电压均改变相对量值，这是节点电压的相对性。但各节点间 电压的大小和极性应保持不变。 七、实验报告 1、根据实验数据，选定实验电路中的任一个节点，验证 KCL 的正确性。 2、根据实验数据，选定实验电路中的任一个闭合回路，验证 KVL 的正确性。 3．实验报告要整齐、全面，包含全部实验内容。 4．对实验中出现的一些问题进行讨论

2日光灯电路和功率因数提高实验一、实验目的1：学会接日光灯电路2.深入了解功率因数的概念及提高功率因数的目的3.理解电感性负载并联电容器后，功率因数提高的原因二、实验原理1.日光灯的组成及工作原理组成：灯管、启辉器、镇流器。工作原理：日光灯管内壁上涂有荧光物质，管内抽成真空，并允许有少量的水银蒸汽，管的两端各有一个灯丝串联在电路中，起辉后管降压约为110V左右（40W日光灯的管压降），所以日光灯不能直接在220V伏的电压上使用。启辉器相当于一个自动开关，它有两个电极靠的很近，其中一个电极是双金属片制成，使用电源时，两电极之间会产生放电，双金属片电极热膨胀后，使两电极接通，此时灯丝也被通电加热。当两电极接通后，两电极放电现象消失，双金属片因降温后而收缩，使两极分开。在两极断的瞬间镇流器将产生很高的自感电压该自感电压和电源电压一起加到灯管两端，产生紫外线，从而涂在管壁上的荧光粉发出可见的光。当灯管起辉后，镇流器又起着降压限流的作用。2.功率因数的提高日光灯是一个感性负载，功率因数较低，我们用并联电容的方法可以提高整个电路的功率因数。选取适当的电容值使容性电流等于感性的无功电流，从而使整个电路的总电流减小，电路的功率因数将会接近于1。功率因数提高后，能使电源容易得到充分利用，还可以降低线路的损耗，从而提高传输效率。三、实验仪器1.日光灯控制器TX0533052.电容器TX0533093.按键开关TX0533044.交流电流表TX0531165.交流电压表TX0531 176.功率因数表TX0531224

4 2 日光灯电路和功率因数提高实验 一、实验目的 1．学会接日光灯电路 2．深入了解功率因数的概念及提高功率因数的目的 3．理解电感性负载并联电容器后，功率因数提高的原因 二、实验原理 1．日光灯的组成及工作原理 组成：灯管、启辉器、镇流器。 工作原理：日光灯管内壁上涂有荧光物质，管内抽成真空，并允许有少量的 水银蒸汽，管的两端各有一个灯丝串联在电路中，起辉后管降压约为 110V 左右 ﹙40W 日 光灯的管压降)，所以日光灯不能直接在 220V 伏的电压上使用。启辉 器相当于一个自动开关，它有两 个电极靠的很近，其中一个电极是双金属片制 成，使用电源时，两电极之间会产生放电，双金属片电极热膨胀后，使两电极接 通，此时灯丝也被通电加热。当两电极接通后，两电极放电现象消失，双金属片 因降温后而收缩，使两极分开。在两极断的瞬间镇流器将产生很高的自感电压， 该自感电压和电源电压 一起加到灯管两端，产生紫外线，从而涂在管壁上的荧 光粉发出可见的光。当灯管起辉后，镇流器又起着降压限流的作用。 2．功率因数的提高 日光灯是一个感性负载，功率因数较低，我们用并联电容的方法可以提高整 个电路的功率因数。选取适当的电容值使容性电流等于感性的无功电流，从而使 整个电路的总电流减小，电路的功率因数将会接近于 1。功率因数提高后，能使 电源容易得到充分利用，还可以降低线路的损耗，从而提高传输效率。 三、实验仪器 1．日光灯控制器 TX0533 05 2．电容器 TX0533 09 3．按键开关 TX0533 04 4．交流电流表 TX0531 16 5．交流电压表 TX0531 17 6．功率因数表 TX0531 22

7.日光灯管四、实验内容Ki图1实验线路图按实验线路接好线路，严格检查无误后，开始实验。1.测量220V电压时各点的数据线路保持不变，将电压调整至220V，测量出各点的数据，记入表中。2.并联C=3.75uF电容器后，测量各点数据线路不变，闭合K，，保持电压220V，测量出各点数据，记入表中。3.改变电容值，使之C3.75uF，测量各点数据，记入表中。表1测量数据序号U,UR1实验条件cosp1.220V2.220V并C=3.75uF3.220V并C3.75uF4.对比表中数据，对功率因数变化进行分析（1）什么是功率因数？（2）为何提高功率因数？（3）并联电容后，为何功率因数提高？（4）为何不将功率因数提高到1？五、实验注意事项1.本实验用交流市电220V，务必注意用电和人身安全。六、实验报告要求5

5 7．日光灯管 四、实验内容 图 1 实验线路图 按实验线路接好线路，严格检查无误后，开始实验。 1．测量 220V 电压时各点的数据 线路保持不变，将电压调整至 220V，测量出各点的数据，记入表中。 2．并联C  3.75uF 电容器后，测量各点数据 线路不变，闭合 K2 ，保持电压 220V，测量出各点数据，记入表中。 3．改变电容值，使之C  3.75uF 和C  3.75uF ，测量各点数据，记入表中。 表 1 测量数据 4．对比表中数据，对功率因数变化进行分析 （1）什么是功率因数? （2）为何提高功率因数? （3）并联电容后，为何功率因数提高? （4）为何不将功率因数提高到 1? 五、实验注意事项 1．本实验用交流市电 220V，务必注意用电和人身安全。 六、实验报告要求 序号 实验条件 U L UR I cos 1. 220V 2. 220V 并C  3.75uF 3. 220V 并C  3.75uF 4. 220V 并C  3.75uF

1.实验报告要整齐、全面，包含全部实验内容。2.对实验中出现的一些问题进行讨论3.要求给出理论计算值，并与实测值比较，分析误差原因。6

6 1．实验报告要整齐、全面，包含全部实验内容。 2．对实验中出现的一些问题进行讨论。 3．要求给出理论计算值，并与实测值比较，分析误差原因

3叠加原理验证实验一、实验目的验证线性电路叠加原理的正确性，加深对线性电路的叠加性和齐次性的认识和理解。二、原理说明叠加原理指出：在有多个独立源共同作用下的线性电路中，通过每一个元件的电流或其两端的电压，可以看成是由每一个独立源单独作用时在该元件上所产生的电流或电压的代数和。线性电路的齐次性是指当激励信号（某独立源的值）增加或减小K倍时，电路的响应（即在电路中各电阻元件上所建立的电流和电压值）也将增加或减小K倍。三、实验设备序号名称数量备注型号与规格二路1直流可调稳压电源0~30V2万用表1自备31直流数字电压表0~200V41直流数字毫安表0~500mA51送加原理实验电路板DGJ-03四、实验内容实验线路如图1所示，用DGJ-03挂箱的“基尔夫定律/叠加原理”线路。51001KQAI112FBRiR212V+6VJUSoIsRs330QR35102.cDER4K30YIn4007图1叠加原理”线路图7

7 3 叠加原理验证实验 一、实验目的 验证线性电路叠加原理的正确性，加深对线性电路的叠加性和齐次性的认识 和理解。 二、原理说明 叠加原理指出：在有多个独立源共同作用下的线性电路中，通过每一个元件 的电流或其两端的电压，可以看成是由每一个独立源单独作用时在该元件上所产 生的电流或电压的代数和。 线性电路的齐次性是指当激励信号（某独立源的值）增加或减小 K 倍时，电 路的响应（即在电路中各电阻元件上所建立的电流和电压值）也将增加或减小 K 倍。 三、实验设备 序号 名 称 型号与规格 数量 备 注 1 直流可调稳压电源 0~30V 二路 2 万用表 1 自备 3 直流数字电压表 0~200V 1 4 直流数字毫安表 0~500mA 1 5 迭加原理实验电路板 1 DGJ-03 四、实验内容 实验线路如图 1 所示，用 DGJ-03 挂箱的“基尔夫定律/叠加原理”线路。 图 1 叠加原理”线路图

1.将两路稳压源的输出分别调节为12V和6V，接入U,和U,处。2.令U电源单独作用（将开关K投向U.侧，开关K,投向短路侧）。用直流数字电压表和毫安表（接电流插头）测量各支路电流及各电阻元件两端的电压，数据记入表1。表1电压记录表112测量项目UiU2IiI3UABUADUcDUDEUFA实验内容(V)(v)(mA)(v)(v)(v)(v)(vV)(mA)(mA)U单独作用U2单独作用Ui、U2共同作用2Uz单独作用3.令U,电源单独作用（将开关K投向短路侧，开关K，投向U.侧)，重复实验步骤2的测量和记录，数据记入表1。4.令U,和U,共同作用（开关K,和K,分别投向U,和U,侧），重复上述的测量和记录，数据记入表1。5.将U,的数值调至十12V，重复上述第3项的测量并记录，数据记入表1。6.将R，（330Q）换成二极管1N4007（即将开关K，投向二极管IN4007侧）重复1～5的测量过程，数据记入表2。7.任意按下某个故障设置按键，重复实验内容4的测量和记录，再根据测量结果判断出故障的性质。表2电压记录表2测量项目UtU21i12I3UABUcDUADUDEUFA实验内容(V)(V)(V)(V)(V)(V)(V)(mA)(mA)(mA)UI单独作用U单独作用U、U2共同作用2U,单独作用五、实验注意事项1.用电流插头测量各支路电流时，或者用电压表测量电压降时，应注意仪表的极性，正确判断测得值的十、一号后，记入数据表格。2．注意仪表量程的及时更换。0

8 1.将两路稳压源的输出分别调节为 12V 和 6V，接入 U1和 U2处。 2.令 U1电源单独作用（将开关 K1投向 U1侧，开关 K2投向短路侧）。用直流数 字电压表和毫安表（接电流插头）测量各支路电流及各电阻元件两端的电压，数 据记入表 1。 表 1 电压记录表 1 测量项目 实验内容 U1 (V) U2 (V) I1 (mA) I2 (mA) I3 (mA) UAB (V) UCD (V) UAD (V) UDE (V) UFA (V) U1单独作用 U2单独作用 U1、U2共同作用 2U2单独作用 3. 令 U2电源单独作用（将开关 K1投向短路侧，开关 K2投向 U2侧），重复实 验步骤 2 的测量和记录，数据记入表 1。 4. 令 U1和 U2共同作用（开关 K1和 K2分别投向 U1和 U2侧）， 重复上述的测 量和记录，数据记入表 1。 5. 将 U2的数值调至＋12V，重复上述第 3 项的测量并记录，数据记入表 1。 6. 将 R5（330Ω）换成二极管 1N4007（即将开关 K3投向二极管 IN4007 侧）， 重复 1～5 的测量过程，数据记入表 2。 7. 任意按下某个故障设置按键，重复实验内容 4 的测量和记录，再根据测 量结果判断出故障的性质。 表 2 电压记录表 2 测量项目 实验内容 U1 (V) U2 (V) I1 (mA) I2 (mA) I3 (mA) UAB (V) UCD (V) UAD (V) UDE (V) UFA (V) U1单独作用 U2单独作用 U1、U2共同作用 2U2单独作用 五、实验注意事项 1. 用电流插头测量各支路电流时，或者用电压表测量电压降时，应注意仪 表的极性，正确判断测得值的＋、－号后，记入数据表格。 2. 注意仪表量程的及时更换

六、预习思考题1.在叠加原理实验中，要令Ui、U2分别单独作用，应如何操作？可否直接将不作用的电源（U，或U）短接置零？2.实验电路中，若有一个电阻器改为二极管，试问叠加原理的迭加性与齐次性还成立吗？为什么？七、实验报告1．根据实验数据表格，进行分析、比较，归纳、总结实验结论，即验证线性电路的叠加性与齐次性。2.各电阻器所消耗的功率能否用叠加原理计算得出？试用上述实验数据，进行计算并作结论。3.通过实验步骤6及分析表格2的数据，你能得出什么样的结论？4.心得体会及其它。9

9 六、预习思考题 1. 在叠加原理实验中，要令 U1、U2分别单独作用，应如何操作？可否直接 将不作用的电源（U1或 U2）短接置零？ 2. 实验电路中，若有一个电阻器改为二极管， 试问叠加原理的迭加性与齐 次性还成立吗？为什么？ 七、实验报告 1. 根据实验数据表格，进行分析、比较，归纳、总结实验结论，即验证线 性电路的叠加性与齐次性。 2. 各电阻器所消耗的功率能否用叠加原理计算得出？ 试用上述实验数据， 进行计算并作结论。 3. 通过实验步骤 6 及分析表格 2 的数据，你能得出什么样的结论？ 4. 心得体会及其它

4三相电路实验一、实验目的1.加深对三相电路的认识，掌握相电压（相电流）与线电压（线电流）在对称三相电路中的相互关系2.掌握负载三角形联接与星形联接的三相电路3.了解负载不平衡时，线路中测量数据的变化4.了解什么是三相四线制和三相三线制及对称负载二、实验原理1.三相负载可接成星形（又称“Y”接）或三角形（又称”△接）。当三相对称负载作Y形联接时，线电压UL是相电压Up的/3倍。线电流I等于相电流Ip，即U,=/3Up，I,=Ip在这种情况下，流过中线的电流I0，所以可以省去中线。当对称三相负载作△形联接时，有I=/3Ip，U,=Up。2.不对称三相负载作Y联接时，必须采用三相四线制接法，即Yo接法。而且中线必须牢固联接，以保证三相不对称负载的每相电压维持对称不变。倘若中线断开，会导致三相负载电压的不对称，致使负载轻的那一相的相电压过高，使负载遭受损坏：负载重的一相相电压又过低，使负载不能正常工作。尤其是对于三相照明负载，无条件地一律采用Yo接法。3.当不对称负载作△接时，I≠/3Ip，但只要电源的线电压U,对称，加在三相负载上的电压仍是对称的，对各相负载工作没有影响。三、实验仪器1.灯泡负载TX0533282.按键开关TX0533043.交流电压表TX0531164.交流电流表TX053317四、实验内容1.负载星形接法线路图10

10 4 三相电路实验 一、实验目的 1．加深对三相电路的认识，掌握相电压（相电流）与线电压（线电流）在 对称三相电路中的相互关系 2．掌握负载三角形联接与星形联接的三相电路 3．了解负载不平衡时，线路中测量数据的变化 4．了解什么是三相四线制和三相三线制及对称负载 二、实验原理 1.三相负载可接成星形（又称“Ｙ”接）或三角形(又称"△"接)。当三相对 称负载作 Y 形联接时，线电压 UL 是相电压 Up 的 3 倍。线电流 IL等于相电流 Ip， 即 UL＝ UP 3 ，IL＝Ip 在这种情况下，流过中线的电流 IN＝0，所以可以省去中线。 当对称三相负载作△形联接时，有 IL＝ 3 Ip，UL＝Up。 2.不对称三相负载作 Y 联接时,必须采用三相四线制接法，即 Yo 接法。而且 中线必须牢固联接，以保证三相不对称负载的每相电压维持对称不变。倘若中线 断开，会导致三相负载电压的不对称，致使负载轻的那一相的相电压过高，使负 载遭受损坏；负载重的一相相电压又过低，使负载不能正常工作。尤其是对于三 相照明负载，无条件地一律采用 Yo 接法。 3.当不对称负载作△接时，IL≠ 3 Ip，但只要电源的线电压 UL对称，加在 三相负载上的电压仍是对称的，对各相负载工作没有影响。 三、实验仪器 1． 灯泡负载 TX0533 28 2． 按键开关 TX0533 04 3． 交流电压表 TX0531 16 4． 交流电流表 TX0533 17 四、实验内容 1．负载星形接法线路图