Электротехника и электроника: методические указания по выполнению лабораторных работ

 
 
ФАКУЛЬТЕТ РАКЕТНО-КОСМИЧЕСКОЙ ТЕХНИКИ И МАШИНОСТРОЕНИЯ 
 
КАФЕДРА ТЕХНИКИ И ТЕХНОЛОГИЙ 
 
 
Э. М. Аббасов, Е. А. Хуртин, Т. С. Аббасова 
 
 
 
 
 
 
 
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА И ЭЛЕКТРОНИКА 
 
Методические указания  
по выполнению лабораторных работ 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

 
Москва 
Берлин 
2020 

УДК 621.3(076)+621.38(076) 
ББК 31.211я73+32.85я73 
 А13 

Рецензенты: 
Стреналюк Ю. В., ведущий научный сотрудник управления 4 ЦНИИ 
МО РФ, доктор технических наук, профессор; 
Морозов В. В., доцент, кандидат технических наук, доцент кафедры  
«Электротехника и электрооборудование» Московский автомобильно-дорожный государственный 
технический университет (МАДИ) 

Авторы: 
кандидат технических наук Аббасов Эльшан Магеррамович, 
кандидат технических наук Хуртин Евгений Александрович, 
кандидат технических наук Аббасова Татьяна Сергеевна 

Аббасов,  Э. М., Хуртин, Е. А., Аббасова, Т. С. 
А13        Электротехника и электроника: методические указания по выполнению 
  лабораторных работ / Под ред. Э. М. Аббасова. — Москва ; Берлин : 
  Директ-Медиа, 2020. – 56 с. 

ISBN 978-5-4499-0823-0 

Методические указания по выполнению лабораторных работ по курсу электротехники 
и электроники составлены в соответствии с требованиями федерального государственного 
образовательного стандарта высшего профессионального образования 
(ФГОС ВО) по направлениям подготовки бакалавров 27.03.04 «Управление в технических 
системах», 15.03.06 «Мехатроника и робототехника», 15.03.05 «Конструкторско-
технологическое обеспечение машиностроительных производств», специальности 
24.05.01 «Проектирование, производство и эксплуатация ракет и ракетно-
космических комплексов».  
В методических указаниях по выполнению лабораторных работ содержатся основные 
методы построения и анализа электрических и электронных схем, проведения 
исследовательских экспериментов с электрическим и электронным оборудованием, 
представлены методики сбора и обработки экспериментальных данных. 
Предназначены для студентов вузов. 

Текст приводится в авторской редакции. 

УДК 621.3(076)+621.38(076) 
ББК 31.211я73+32.85я73 

ISBN 978-5-4499-0823-0
© Аббасова Т. С., Хуртин Е. А., Аббасов А. Э., текст, 2020
© Издательство «Директ-Медиа», оформление, 2020 

СОДЕРЖАНИЕ 

ВВЕДЕНИЕ .................................................................................................................. 4

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ЛАБОРАТОРНОМ ЦИКЛЕ .............................................. 6

Лабораторная работа № 1. 
ИЗМЕРЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ ПАССИВНЫХ КОМПОНЕНТОВ ........................ 8

Лабораторная работа № 2. 
ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ЦЕПИ ПОСТОЯННОГО ТОКА. 
ПРОВЕРКА ЗАКОНОВ КИРХГОФА ...................................................................... 13

Лабораторная работа № 3. 
ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ЦЕПИ СИНУСОИДАЛЬНОГО ТОКА ................................. 18

Лабораторная работа № 4. 
  ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНЫЙ КОЛЕБАТЕЛЬНЫЙ КОНТУР ................................... 24

Лабораторная работа № 5. 
КОЭФФИЦИЕНТ ПЕРЕДАЧИ ЧЕТЫРЕХПОЛЮСНИКА .................................. 27

Лабораторная работа № 6. 
 ИССЛЕДОВАНИЕ СХЕМ НА ДИОДАХ .............................................................. 30

Лабораторная работа № 7. 
 ИССЛЕДОВАНИЕ КЛЮЧЕВОГО РЕЖИМА  РАБОТЫ ТРАНЗИСТОРА ........ 33

Лабораторная работа № 8. 
УСИЛИТЕЛЬ НА БИПОЛЯРНОМ ТРАНЗИСТОРЕ ............................................. 39

Лабораторная работа № 9. 
ИССЛЕДОВАНИЕ СХЕМ НА ОПЕРАЦИОННЫХ УСИЛИТЕЛЯХ .................. 45

Лабораторная работа № 10. 
ГЕНЕРАТОРЫ СИНУСОИДАЛЬНОГО СИГНАЛА ............................................. 50

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ .......................................................................................... 55

ВВЕДЕНИЕ 

В данных методических указаниях по выполнению лабораторных 
работ приведены теоретические положения и законы электро-
техники, способы проведения экспериментов различными объектами 
исследования, описаны контрольно-измерительные приборы и аппа-
ратура, предназначенные для получения экспериментальных данных. 
Методические указания являются дополнением к методическим тру-
дам, указанным в списке литературы. 

Методические указания предназначены для студентов бака-

лавриата направлений подготовки 27.03.04 «Управление в техниче-
ских системах», 15.03.06 «Мехатроника и робототехника», 15.03.05 
«Конструкторско-технологическое обеспечение машиностроитель-
ных производств», специалитета 24.05.01 «Проектирование, произ-
водство и эксплуатация ракет и ракетно-космических комплексов». 

После завершения освоения методических указаний «Электро-

техника и электроника» студент должен: 

знать: 
− основные положения и законы электротехники; 
− принципы и методы построения и преобразования электриче-

ских схем; 

− методы расчёта и оптимизации электрических и электронных 

систем; 

уметь: 
− применять принципы и методы построения различных схем, 

методы анализа, расчёта и оптимизации при создании и исследовании 
электрических и электронных систем и аппаратуры; 

− использовать принципы и методы математического моделиро-

вания при разработке и исследовании электронных систем; 

− решать исследовательские и расчётные задачи с использова-

нием компьютеров; 

владеть: 
− принципами и методами моделирования, анализа, расчёта 

электрических и электронных схем и аппаратуры; 

4 

− практическими навыками постановки и проведения экспери-

мента с различными объектами исследования в электротехнике и 
электронике; 

− навыками работы с контрольно-измерительной аппаратурой и 

приборами, современными аппаратными и программными средства-
ми исследования электрических схем и электронной аппаратуры. 

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ЛАБОРАТОРНОМ ЦИКЛЕ 

Целью курса лабораторных работ по электротехнике и 
электронике является освоение учащимися навыков работы с 
электротехническими приборами, аппаратурой и оборудованием, 
проведения экспериментов. 
Выполнение цикла лабораторных работ позволяет решить 
следующие задачи: 
− экспериментальное подтверждение теоретических положений 
и законов электротехники; 
− получение практических навыков постановки и проведения 
эксперимента с различными объектами исследования; 
− овладение навыками работы с контрольно-измерительной 
аппаратурой и приборами. 
Выполнение лабораторных работ (ЛР) проходит в три этапа. 
1-й этап – внеаудиторная подготовка к каждой лабораторной 
работе. 
2-й этап – аудиторное лабораторное занятие, включающее в себя 
оценку подготовки студента к ЛР, лабораторный эксперимент над 
заданным объектом исследования и защиту отчёта по ранее 
проделанной лабораторной работе. 
3-й этап – внеаудиторное оформление отчёта по выполненной 
лабораторной работе. 
Внеаудиторная 
подготовка 
к 
лабораторным 
работам 
предполагает:  
− повторение студентом теоретических положений, на которых 
базируется данная лабораторная работа; 
− проведение предварительных расчётов, если это требуется по 
ходу выполнения задания; 
− ответы на контрольные вопросы, помещённые в конце 
описания лабораторной работы. 
Аудиторное занятие предполагает, в первую очередь, проверку 
внеаудиторной подготовки студента к лабораторной работе. Далее 
осуществляется экспериментальное исследование в соответствии с 
методическими 
указаниями 
и 
защита 
лабораторной 
работы, 
проделанной ранее. 
По результатам проведённой работы оформляется отчёт, 
который должен в себя включать: 

6 

− цель работы; 
− принципиальные схемы соответствующих экспериментальных 
исследований: 
− численные значения результатов эксперимента, графики, 
осциллограммы или иные результаты отображения проведённого 
эксперимента; 
− краткие выводы по каждому пункту выполненного задания. 
Лабораторная работа считается выполненной только после 
защиты отчёта по этой работе. 

Лабораторная работа № 1 
 
ИЗМЕРЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ ПАССИВНЫХ КОМПОНЕНТОВ 

Цель работы – ознакомление с возможностями цифрового 
мультиметра и с методикой работы с ним. 
Оборудование: три различных резистора сопротивлением в 
диапазоне 100 – 400 Ом; два различных конденсатора ёмкостью в 
диапазоне 
3000 
– 
10000 
пФ; 
катушка 
индуктивности; 
выпрямительный диод. 
 
1.1 Измерение сопротивления резисторов 
 
Для измерения сопротивления нужно использовать два щупа, 
один из которых подсоединяется на боковой панели NI ELVIS II к 
разъёму «COM» (земля), а другой – к разъёму «VΩ». Один щуп 
подсоединяется к одной ножке сопротивления, другой – ко второй 
ножке. 
Прежде чем приступить к измерениям, необходимо запустить 
цифровой 
мультиметр 
DMM 
из 
окна 
запуска 
виртуальных 
инструментов (рис. 1.1). 
 

 
 
Рисунок 1.1 – Окно запуска виртуальных инструментов 
 
Далее следует настроить виртуальный прибор NI ELVISmx 
Digital Multimeter. Для измерения сопротивления необходимо 
перевести виртуальный прибор в режим измерения омических 
сопротивлений, нажав на кнопку 
. Мультиметр примет вид, 
представленный на рисунке 1.2. Сопротивление измеряется в  
Ω (Омах). 
Запишите результаты измерений.  
Номинальное значение         R1 =                    R2 =              
Измеренное значение            R1 =                    R2 =              

8 

 
 
Рисунок 1.2 – Цифровой мультимер 
 
Соберите последовательную, затем параллельную цепи из двух 
резисторов и измерьте их сопротивления. Сравните с результатами 
расчёта. 
 
1.2 Измерение ёмкости 
 
Для измерения ёмкости необходимо перевести виртуальный 
прибор в соответствующий режим, нажав на кнопку 
. Ёмкость 
измеряется в F (Фарадах). Для измерения ёмкости её «ножки» следует 
воткнуть в контакты DUT+ и DUT-, находящихся на одной 
вертикальной прямой в поле DMM/Impedance Analyzer. 
Запишите результаты измерений.  
Номинальное значение         С1 =                С2 =            
Измеренное значение            С1 =                С2 =            
Соберите последовательную, затем параллельную цепи из двух 
ёмкостей и измерьте их общие ёмкости. Сравните с результатами 
расчёта. 
 
 
 

9 

1.3 Измерение индуктивности 
 
Для 
измерения 
индуктивности 
необходимо 
перевести 
виртуальный прибор в соответствующий режим, нажав на кнопку 
. 
Индуктивность 
измеряется 
в 
H 
(Генри). 
Для 
измерения 
индуктивности её «ножки» следует воткнуть в контакты DUT+ и 
DUT-, находящиеся на одной вертикальной прямой в поле 
DMM/Impedance Analyzer. 
Запишите результаты измерений.  
Номинальное значение         L1 =                L2 =           
Измеренное значение            L1 =                L2 = 
Соберите последовательную, затем параллельную цепи из двух 
индуктивностей и измерьте их общую индуктивность. Сравните с 
результатами расчёта. 
 
1.4 Определение работоспособности диодов 
 
Принцип 
определения 
работоспособности 
заключается 
в 
следующем. Подведение положительного напряжения к аноду диода 
приводит к тому, что через него начинает течь ток. 
Для перехода в режим проверки работоспособности диода 
необходимо перевести виртуальный прибор в соответствующий 
режим, нажав на кнопку 
.  
Для 
проверки 
состояния 
диода, 
нужно 
воспользоваться 
контактными клеммами, одну из которых следует подключить к 
разъёму «COM» (земля), а другую к – «VΩ» на боковой панели NI 
ELVIS II. Сообщение OPEN означает, что в этом направлении диод 
находится в запертом состоянии, либо диод отсутствует в 
электрической цепи. При подключении диода измеряется скачок 
напряжения через диод, что отображается на дисплее виртуального 
прибора. При подключении диода в таком расположении контактных 
клемм от «COM» до «VΩ» ток потечёт, т.е. в этом направлении диод 
находится в незапертом состоянии. 
 
1.5 Проверка целостности проводников 
 
Для перехода в режим проверки целостности электрических 
проводников 
необходимо 
перевести 
виртуальный 
прибор 
в 
соответствующий режим, нажав на иконку 
. Для диагностики 
разрыва в электрической цепи нужно воспользоваться контактными 
клеммами «COM» и «VΩ» на боковой панели NI ELVIS II. 

10 

Критерием 
целостности 
электрических 
проводников 
служит 
измеряемое значение сопротивления между контактными клеммами. 
Сопротивление между контактными клеммами менее 15 Ом 
регистрируется виртуальным прибором как отсутствие разрыва в 
цепи, в результате чего на дисплее виртуального прибора будет 
отображаться 
значение 
измеряемого 
сопротивления, 
состояние 
GOOD, а также будет выводиться характерный звуковой сигнал. В 
случае если значение сопротивления между контактными клеммами 
будет превышать значение 15 Ом, виртуальным прибором это будет 
интерпретироваться как разрыв цепи, при этом на дисплее 
виртуального прибора будет отображаться состояние OPEN, а 
характерный звук отсутствовать. 
 
1.6 Измерение постоянных величин напряжения и силы тока 
 
Для измерения значения постоянного напряжения или силы тока 
необходимо перевести виртуальный прибор в режим, нажав на 
кнопки 
 
или 
 
соответственно. 
Далее 
необходимо 
воспользоваться разъёмами на боковой панели NI ELVIS II: «COM» 
(земля) и либо «VΩ» (для измерения напряжения), либо «A» (для 
измерения тока). 
Замечание. Максимальное значение измеряемого напряжения и 
измеряемого тока не должно превышать 60 В и 2 A соответственно. 
Нужно внимательно следить, чтобы использовать при измерениях 
тока правильные гнёзда на боковой панели NI ELVIS II. Если забыть 
об этом предостережении, то можно в лучшем случае сжечь 
предохранитель или даже повредить тестер. Будьте внимательней! 
Соберите схему, подключив один конец имеющегося резистора к 
+5 В, а другой – к GROUND. Установите DMM в режим измерения 
напряжения и измерьте падение напряжения на резисторе. 
Замечание. Помните всегда, что для измерения тока цифровой 
мультиметр необходимо включить в цепь последовательно с 
источником питания, поскольку для измерения тока нужно, чтобы ток 
протекал через регистрирующий прибор. Аналогично описанной 
процедуре можно измерять ток, протекающий в любом узле схемы 
или даже через один единственный компонент. 
Установите DMM в режим измерения тока, отсоедините провод 
от гнезда VΩ и подключите к гнезду А, разорвите цепь, отсоединив 
сопротивление от земли GROUND, и общий провод DMM 
подсоедините к GROUND, подключите прибор в разрыв цепи между 

11