本文格式為Word版，下載可任意編輯——《電路原理》試驗指導(dǎo)書目錄

試驗一電位、電壓的測定及電路電位圖的繪制試驗二基爾霍夫定律的驗證

試驗三電壓源、電流源及其電源等效變換的研究試驗四線性電路疊加性和齊次性的研究

試驗五戴維南定理——有源二端網(wǎng)絡(luò)等效參數(shù)的測定試驗六最大功率傳輸條件的研究試驗七R、L、C元件阻抗特性的測定試驗八用三表測量電路等效參數(shù)試驗九單相鐵芯變壓器特性的測試試驗十正弦穩(wěn)態(tài)交流電路相量的研究試驗十一RLC串聯(lián)諧振電路的研究試驗十二三相交流電路電壓、電流的測量試驗十三三相交流電路功率的測量試驗十四直流雙口網(wǎng)絡(luò)研究

試驗一電位、電壓的測定及電路電位圖的繪制

一．試驗?zāi)康?/p>

1.用試驗證明電路中電位的相對性、電壓的絕對性2.把握電路電位圖的繪制方法二．原理說明

在一個確定的閉合電路中，各點電位的高低視所選的電位參考點的不同而變，但任意兩點間的電位差（即電壓）則是絕對的，它不因參考點電位的變動而變動。據(jù)此性質(zhì)，我們可用一只電壓表來測量出電路中各點的電位及任意兩點間的電壓。

若以電路中的電位值作縱坐標，電路中各點位置（電阻）作橫坐標，將測量到的各點電位在該坐標平面中標出，并把標出點按順序用直線條相連接，就可得到電路的電位變化圖。每一段直線段即表示該兩點間電位的變化狀況。

在電路中參考電位點可任意選定，對于不同的參考點,所繪出的電位圖形是不同,但其各點電位變化的規(guī)律卻是一樣的。

在作電位圖或試驗測量時必需正確區(qū)分電位和電壓的高低，依照慣例，是以電流方向上的電壓降為正，所以，在用電壓表測量時，若儀表指針正向偏轉(zhuǎn)，則說明電表正極的電位高于負極的電位。

三．試驗設(shè)備

1．直流電壓表0～20Ｖ2．直流毫安表

3．恒壓源（+6V，+12V，0～30V）

4．EEL—01組件（或EEL—16組件）

四．試驗內(nèi)容

試驗線路如圖1—1所示

FI1510ΩR16VE1510ΩER4

D圖1—1

1．分別將E1、E2兩路直流穩(wěn)壓電源（E1為+6V、+12V切換電源；E2為0～+30V可調(diào)電源）接入電路，令E1＝6V，E2＝12V。

2．以圖1—1中的Ａ點作為電位的的參考點，分別測量B、C、D、E、F各點的電位及相鄰兩點之間的電壓值UAB、UBC、UCD、UDE、UEF及UFA，測得數(shù)據(jù)填入表1—1。

A1KΩR2E2510ΩI3330ΩR5

C12VI2BR31

3．以Ｄ點作為參考點，重復(fù)試驗內(nèi)容2的步驟，測得數(shù)據(jù)填入表1—1。

五．試驗本卷須知

1．試驗線路板系多個試驗通用，本次試驗沒有用到電流插頭和插座。2．測量電位時，用萬用表的直流電壓檔或用數(shù)字直流電壓表測量時，用負表棒（黑色）接參考電位點，用正表棒（紅色）接被測各點，若指針正向偏轉(zhuǎn)或顯示正值，則說明該點電位為正（即高于參考點電位）；若指針反向偏轉(zhuǎn)或顯示負值，此時應(yīng)調(diào)換萬用表的表棒，然后讀出數(shù)值，此時在電位值之前應(yīng)加一負號（說明該點電位低于參考點電位）。

表1—1電位Φ與U參考點內(nèi)容計算值A(chǔ)測量值計算值D測量值ΦA(chǔ)ΦBΦCΦDΦEΦFUABUBCUCDUDEUEFUFA05.988-6.012-4.036-5.0180.982-5.98812-1.9760.982-60.9824.03610.024-1.9760-0.9825.018-5.98812-1.9760.982-60.982相對誤差相對誤差測量結(jié)果的數(shù)值A(chǔ)X與被測量的真實值A(chǔ)0的差值稱為絕對誤差，用△A表示?A?AX?A0

測量的絕對誤差與被測量真實值之比，稱為相對誤差，用?表示

???A?100%A0由于被測量的真實值A(chǔ)0往往是很難確定的，所以實際測量中，尋常用標準表的指示值或?qū)覍覝y量的平均值作為被測量的真實值。表1-1用計算值作為真實值。

六．思考題

若以F點取為參考點，試驗測得各點的電位值；現(xiàn)令E點作為參考電位點，試問此時各點的電位值應(yīng)有何變化？

七．試驗報告

1．根據(jù)試驗數(shù)據(jù)，繪制兩個電位圖形

2．完成數(shù)據(jù)表格中的計算，對誤差作必要的分析3．總結(jié)電位相對性和電壓絕對性的原理4．心得體會及其它

試驗二基爾霍夫定律的驗證

一．試驗?zāi)康?/p>

1．驗證基爾霍夫定律的正確性，加深對基爾霍夫定律的理解。2．學(xué)會用電流插頭、插座測量各支路電流的方法。

二．原理說明

2

基爾霍夫定律是電路的基本定律,測量某電路的各支路電流及多個元件兩端的電壓，應(yīng)能分別滿足基爾霍夫電流定律和電壓定律。即對電路中的任一個節(jié)點而言,應(yīng)有∑I＝0；對任何一個閉合回路而言，應(yīng)有∑U＝0。

運用上述定律時必需注意電流的正方向，此方向可預(yù)先任意設(shè)定。

三．試驗設(shè)備

1．直流電壓表0～20Ｖ2．直流毫安表

3．恒壓源（+6V，+12V，0～30V）4．EEL—01組件（或EEL—16組件）

四．試驗內(nèi)容

試驗線路如圖2—1

1．試驗前先任意設(shè)定三條支路的電流參考方向，如圖中的I1、I2、I3所示，并熟

FI1510ΩR16VE1510ΩER4

A1KΩI2R2E2510ΩI3D圖2—1

悉線路結(jié)構(gòu)，把握各開關(guān)的操作使用方法。

2．分別將E1、E2兩路直流穩(wěn)壓源（E1為+6V，+12V切換電源，E2接0～30V可調(diào)直流穩(wěn)壓源）接入電路，令E1＝12V，E2＝6V。

3．熟悉電源插頭的結(jié)構(gòu)，將電流插頭的兩端接至數(shù)字毫安表的“＋、－〞兩端。4．將電流插頭分別插入三條支路的三個電流插座中，讀出并記錄電流值。5．用直流數(shù)字電壓表分別測量兩路電源及電阻元件上的電壓值，并記錄數(shù)據(jù)填入表2—1中

表2—1待測量計算值測量值I1I2I3(mA)(mA)(mA)1.9265.9887.914BR312V330ΩR5

CVAB(V)-5.988VBC(V)12VCD(V)-1.976VDA(V)-4.036VAF(V)-0.9826VFE(V)VED(V)-0.982相對誤差五．試驗本卷須知1．所有需要測量的電壓值，均以電壓表測量的讀數(shù)為準，不以電源表盤指示值為準

2．防止電源兩端碰線短路。

3．若用指針式電流表進行測量時，要識別電流插頭所接電流表的“＋、－〞極

3

性，倘若不換接極性，則電表指針可能反偏（電流為負值時），此時必需調(diào)換電流表極性，重新測量，此時指針正偏，但讀得的電流值必需冠以負號。

六．預(yù)習(xí)思考題

1．根據(jù)圖2-1的電路參數(shù)，計算出待測的電流I1、I2和I3和各電阻上的電壓值，記入表中，以便試驗測量時，可正確地選定毫安表和電壓表的量程。

2．試驗中，若用指針式萬用表直流毫安檔測各支路電流,什么狀況下可能出現(xiàn)毫安表指針反偏，應(yīng)如何處理，在記錄數(shù)據(jù)時應(yīng)注意什么？若用直流數(shù)字毫安表進行測量時，則會有什么顯示呢？

七．試驗報告

1．根據(jù)試驗數(shù)據(jù)，選定試驗電路中的任一個節(jié)點，驗證KCL的正確性。

2．根據(jù)試驗數(shù)據(jù)，選定試驗電路中的任一個閉合回路，驗證KVL的正確性。3．誤差原因分析。4．心得體會及其它。

試驗三電壓源、電流源及其電源等效變換的研究

一．試驗?zāi)康?/p>

1．把握建立電源模型的方法；2．把握電源外特性的測試方法；3．加深對電壓源和電流源特性的理解；4．研究電源模型等效變換的條件。

二．原理說明

1．電壓源和電流源

電壓源具有端電壓保持恒定不變，而輸出電流的大小由負載決定的特性。其外特性，即端電壓U與輸出電流I的關(guān)系U＝f(I)是一條平行于Ｉ軸的直線。試驗中使用的恒壓源在規(guī)定的電流范圍內(nèi)，具有很小的內(nèi)阻，可以將它視為一個電壓源。

電流源具有輸出電流保持恒定不變，而端電壓的大小由負載決定的特性。其外特性，即輸出電流I與端電壓U的關(guān)系I＝f(U)是一條平行于U軸的直線。試驗中使用的恒流源在規(guī)定的電壓范圍內(nèi)，具有極大的內(nèi)阻，可以將它視為一個電流源。

2．實際電壓源和實際電流源

實際上任何電源內(nèi)部都存在電阻，尋常稱為內(nèi)阻。因而，實際電壓源可以用一個內(nèi)阻RS和電壓源US串聯(lián)表示，其端電壓U隨輸出電流I增大而降低。在試驗中，可以用一個小阻值的電阻與恒壓源相串聯(lián)來模擬一個實際電壓源。

實際電流源是用一個內(nèi)阻RS和電流源IS并聯(lián)表示，其輸出電流I隨端電壓U增大而減小。在試驗中，可以用一個大阻值的電阻與恒流源相并聯(lián)來模擬一個實際電流源。

3．實際電壓源和實際電流源的等效互換

一個實際的電源，就其外部特性而言，既可以看成是一個電壓源，又可以看成是一個

4

電流源。若視為電壓源，則可用一個電壓源Us與一個電阻RS相串聯(lián)表示；若視為電流源，則可用一個電流源IS與一個電阻RS相并聯(lián)來表示。若它們向同樣大小的負載供出同樣大小的電流和端電壓，則稱這兩個電源是等效的，即具有一致的外特性。

實際電壓源與實際電流源等效變換的條件為：（1）取實際電壓源與實際電流源的內(nèi)阻均為RS；

（2）已知實際電壓源的參數(shù)為Us和RS，則實際電流源的參數(shù)為IS?US和RS，RS若已知實際電流源的參數(shù)為Is和RS，則實際電壓源的參數(shù)為US?ISRS和RS。

三．試驗設(shè)備

1．直流數(shù)字電壓表、直流數(shù)字毫安表（根據(jù)型號的不同，EEL—Ⅰ型為單獨的MEL－06組件，其余型號含在主控制屏上）

2．恒壓源（EEL—Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ均含在主控制屏上，根據(jù)用戶的要求，可能有兩種配置（1）＋6V（+5V），＋12V，0～30V可調(diào)或（2）雙路0～30V可調(diào)。）

3．恒源流（0～500mA可調(diào)）

4．EEL－23組件（含固定電阻、電位器）或EEL－51組件、EEL－52組件

四．試驗內(nèi)容

1．測定電壓源（恒壓源）與實際電壓源的外特性

mAR1USVR2圖3-1

試驗電路如圖3-1所示，圖中的電源US用恒壓源中的＋6V（＋5V）輸出端，R1

取200Ω的固定電阻，R2取470Ω的電位器。調(diào)理電位器R2，令其阻值由大至小變化，將電流表、電壓表的讀數(shù)記入表3-1中。

表3-1電壓源（恒壓源）外特性數(shù)據(jù)I(mA)U(V)5

在圖3-1電路中，將電壓源改成實際電壓源，如圖3-2所示，圖中內(nèi)阻RS取51

mARSR1USVR2圖3-2

Ω的固定電阻，調(diào)理電位器R2，令其阻值由大至小變化，將電流表、電壓表的讀數(shù)記入表3-2中。

表3-2實際電壓源外特性數(shù)據(jù)

I(mA)U(V)2．測定電流源（恒流源）與實際電流源的外特性

按圖3-3接線，圖中IS為恒流源，調(diào)理其輸出為5mA（用毫安表測量），R2取470

mAISRSR2V圖3-3

Ω的電位器，在RS分別為1kΩ和∞兩種狀況下，調(diào)理電位器R2，令其阻值由大至小變化，將電流表、電壓表的讀數(shù)記入表3-3和表3-4中。

表3-3電流源（恒流源RS=∞）外特性數(shù)據(jù)I(mA)U(V)

表3-4實際電流源（RS=1kΩ）外特性數(shù)據(jù)I(mA)U(V)

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3．研究電源等效變換的條件

mARSUSRV圖3-4（a）

mAISRSRV圖3-4(b)

按圖3-4電路接線，其中(a)、(b)圖中的內(nèi)阻RS均為51Ω，負載電阻R均為200Ω。

在圖3-4(a)電路中，US用恒壓源中的＋6V輸出端，記錄電流表、電壓表的讀數(shù)。然后調(diào)理圖3-4(b)電路中恒流源IS，令兩表的讀數(shù)與圖3-4(a)的數(shù)值相等，記錄IS之值，驗證等效變換條件的正確性。

表3-5電源等效變換研究數(shù)據(jù)記錄表RS51ΩR200ΩUS6V電流表讀數(shù)電壓表讀數(shù)恒流源IS讀數(shù)五．試驗本卷須知

1、試驗前認真預(yù)習(xí)試驗報告，理解試驗原理及試驗內(nèi)容2、直流儀表的接入應(yīng)注意儀表量程與極性

3、在測電壓源外特性時，不要忘掉測空載時的電壓值；測電流源外特性時，不要忘掉測短路時的電流值，注意恒流源負載電壓不可超過20V，負載更不可開路。

4、換接線路時，必需關(guān)閉電源開關(guān)

六．預(yù)習(xí)思考題

1．電壓源的輸出端為什么不允許短路？電流源的輸出端為什么不允許開路？

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2．說明電壓源和電流源的特性，其輸出是否在任何負載下能保持恒值？3．實際電壓源與實際電流源的外特性為什么呈下降變化趨勢，下降的快慢受哪個參數(shù)影響？

4．實際電壓源與實際電流源等效變換的條件是什么？所謂‘等效’是對誰而言？電壓源與電流源能否等效變換？

試驗報告要求

1．根據(jù)試驗數(shù)據(jù)（表3-1、表3-2、表3-3、表3-4）繪出電源的四條外特性，并總結(jié)、歸納兩類電源的特性；

2．根據(jù)表3-5試驗結(jié)果，驗證電源等效變換的條件；

試驗四線性電路疊加性和齊次性的研究

一．試驗?zāi)康?/p>

驗證線性電路疊加原理的正確性，從而加深對線性電路的疊加性和齊次性的認識和理解。

二．原理說明

疊加原理指出：在有幾個獨立源共同作用下的線性電路中，通過每一個元件的電流或其兩端的電壓，可以看成是由每一個獨立源單獨作用時在該元件上所產(chǎn)生的電流或電壓的代數(shù)和。

線性電路的齊次性是指在線性電路中，當(dāng)所有鼓舞（電壓源和電流源）都同時增大或縮小Ｋ倍時，電路的響應(yīng)（即在電路其他各電阻元件上所建立的電流和電壓值）也將增大或縮小Ｋ倍。應(yīng)注意，這里的鼓舞是指獨立電源，并且必需全部鼓舞同時增大或縮小K倍，否則將導(dǎo)致錯誤結(jié)果。

三．試驗設(shè)備

1．直流電壓表2．直流毫安表

3．恒壓源（6V、12V、0～30V）

4．EEL—01組件（或EEL—16組件）

四．試驗內(nèi)容

試驗線路如圖4-1所示。

FI1510ΩR1E112V

K1R3510ΩER4圖4—1

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A1KΩI2R2BK2510ΩI3DIN4007

330ΩR5K3CE26V

1．E1為+6V、+12V切換電源，取E1=+12V，E2為可調(diào)直流穩(wěn)壓電源調(diào)至+6V；2．令E1電源單獨作用時（將開關(guān)K1投向E1側(cè)，開關(guān)K2投向短路側(cè)），用直流電壓表和毫安表（接電流插頭）測量各支路電流及各電阻元件兩端的電壓，數(shù)據(jù)記入表格4—1。

3．令Ｅ2電源單獨作用時（將開關(guān)K1投向短路側(cè)，開關(guān)Ｋ2投向Ｅ2側(cè)），重復(fù)試驗步驟２的測量和記錄。

4．令Ｅ1和Ｅ2共同作用時（開關(guān)Ｋ1和Ｋ2分別投向Ｅ1和Ｅ2側(cè)，重復(fù)上述的測量和記錄。

5．令E1=0V（將開關(guān)K1投向短路側(cè)）,將Ｅ2的數(shù)值調(diào)至＋12Ｖ，重復(fù)試驗步驟３的測量并記錄。

表4—1

測量項目試驗內(nèi)容E1單獨作用E1(V)E2(V)I1I2I3UAB(mA)(mA)(mA)(V)UCD(V)UAD(V)UDE(V)UFA(V)E2單獨作用E1,E2共同作用2E2單獨作用6、將R5換成一只二極管IN4007（即將開關(guān)K3投向二極管側(cè)），重復(fù)1～5的測量過程，數(shù)據(jù)記入表4-2。

表4-2

測量項目試驗內(nèi)容E1單獨作用E1(V)E2(V)I1I2I3UAB(mA)(mA)(mA)(V)UCD(V)UAD(V)UDE(V)UFA(V)E2單獨作用E1,E2共同作用2E2單獨作用五．試驗本卷須知1．用電流插頭測量各支路電流時，應(yīng)注意儀表的極性及數(shù)據(jù)表格中“＋、－〞號的記錄。

2．注意儀表量程的及時更換。

六．預(yù)習(xí)思考題

1．疊加原理中E1、E2分別單獨作用，在試驗中應(yīng)如何操作？可否直接將不作用的電源（E1或E2）置零（短接）？

2．試驗電路中，若有一個電阻器改為二極管，試問疊加原理的迭加性與齊次性還成立嗎？為什么？

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七．試驗報告

1．根據(jù)試驗數(shù)據(jù)表格，進行分析、比較、歸納、總厚試驗結(jié)論，即驗證線性電路的疊加性與齊次性。

2．各電阻器所消耗的功率能否用疊加原理計算得出？試用上述試驗數(shù)據(jù)，進行計算并作結(jié)論。

3．通過試驗步驟6及分析數(shù)據(jù)表格4--2，你能得出什么樣的結(jié)論？4．心得體會及其它。

試驗五戴維南定理——有源二端網(wǎng)絡(luò)等效參數(shù)的測定

一．試驗?zāi)康?/p>

1．驗證戴維南定理的正確性，加深對該定理的理解2．把握測量有源二端網(wǎng)絡(luò)等效參數(shù)的一般方法

二．試驗原理

1．任何一個線性含源網(wǎng)絡(luò)，假使僅研究其中一條支路的電壓和電流,則可將電路的其余部分看作是一個有源二端網(wǎng)絡(luò)（或稱為含源一端口網(wǎng)絡(luò)）。

戴維南定理指出：任何一個線性有源網(wǎng)絡(luò)，總可以用一個等效電壓源來代替，該電壓源的電動勢ES等于這個有源二端網(wǎng)絡(luò)的開路電壓UOC，其等效內(nèi)阻RO等于該網(wǎng)絡(luò)中所有獨立源均置零(理想電壓源視為短接，理想電流源視為開路)時的等效電阻Req，ES和RO稱為有源二端網(wǎng)絡(luò)的等效參數(shù)。

2．有源二端網(wǎng)絡(luò)等效參數(shù)的測量方法U(1)開路電壓、短路電流法

UOC在有源二端網(wǎng)絡(luò)輸出端開路時，用電壓表直接

A測其輸出端的開路電壓UOC，然后再將其輸出端短

路，測其短路電流ISC，則內(nèi)阻為△URO?UOCISC

B△IISC

圖5—1

I

(2)伏安法

用電壓表、電流表測出有源二端網(wǎng)絡(luò)的外特性如圖5-1所示。根據(jù)外特性曲線求出斜率tgΦ，則內(nèi)阻

RO?tg???UUOC??IISC

用伏安法，主要是測量開路電壓及電流為額定值IN時的輸出端電壓值UN，則內(nèi)

阻為

RO?UOC?UNIN

若二端網(wǎng)絡(luò)的內(nèi)阻值很低時，則不宜測其短路

電流。

(3)半電壓法

如圖5-2所示，當(dāng)負載電壓為被測網(wǎng)絡(luò)開路電

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被測有源網(wǎng)絡(luò)R0VEE2圖5—2

壓一半時，負載電阻（由電阻箱的讀數(shù)確定）即為被測有源二端網(wǎng)絡(luò)的等效內(nèi)阻值。

(4)零示法

在測量具有高內(nèi)阻有源二端網(wǎng)絡(luò)的開路電壓時，用電壓表進行直接測量會造成較大的誤差，為了消除電壓表內(nèi)阻的影響，往往

V采用零示測量法，如圖5-3所示。

零示法測量原理是用一低內(nèi)阻的穩(wěn)壓電源

與被測有源二端網(wǎng)絡(luò)進行比較，當(dāng)穩(wěn)壓電源的輸出電壓與有源二端網(wǎng)絡(luò)的開路電壓相等時，電壓表的讀數(shù)將為“0〞，然后將電路斷開，測量此時穩(wěn)壓電源的輸出電壓，即為被測有源二端網(wǎng)絡(luò)的開路電壓。

被測有源網(wǎng)絡(luò)R0

U

E

恒壓源圖5—3

三．試驗設(shè)備

1．直流電壓表、電流表

2．EEL—06組件（或EEL—18組件）3．EEL—01組件（或EEL—16組件）4．恒壓源5．恒流源

四．試驗內(nèi)容

330ΩR1510ΩR3A1KΩRL

BReqUOC510ΩIS=20mA10ΩRR2ES=12V（a）

圖5—4

被測有源二端網(wǎng)絡(luò)如圖5-4(a)所示

1．圖5-4(a)線路接入穩(wěn)壓源ES＝12V和恒流源IS＝20mA及可變電阻RL.先斷開RL測UAB即Uoc，再短接RL測Isc，則Ro＝UOC／Isc，填入表5-1

表5-1

Uoc(V)

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（b）

Isc(mA)Ro=Uoc/Isc2．負載試驗

按圖5-4(a)改變RL阻值，測量有源二端網(wǎng)絡(luò)的外特性。記錄數(shù)據(jù)填入表5-2

表5-2U(V)I(mA)3．驗證戴維南定理：用1kΩ（當(dāng)可變電器用），將其阻值調(diào)整到等于按步驟“1〞所得的等效電阻Req值，然后令其與直流穩(wěn)壓電源（調(diào)到步驟“1〞時所測得的開路電壓UOC之值）相串聯(lián)，如圖5-4(b)所示，仿照步驟“2〞測其特性，對戴維南定理進行驗證。記錄數(shù)據(jù)填入表5-3

表5-3U(V)I(mA)4．測定有源二端網(wǎng)絡(luò)等效電阻(又稱入端電阻)的其它方法：將被測有源網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的所有獨立源置零(將電流源IS去掉，也去掉電壓源，并在原電壓端所接的兩點用一根短路導(dǎo)線相連)，然后直接用萬用表的歐姆檔去測定負載RL開路后A.,B兩點間的電阻，此即為被測網(wǎng)絡(luò)的等效內(nèi)阻Req或稱網(wǎng)絡(luò)的入端電阻Ri。記錄數(shù)據(jù)填入表5-4

表5-4

Req(?)五．本卷須知

1．注意測量時，電流表量程的更換

2．步驟“4〞中，電源置零時不可將穩(wěn)壓源短接。

3．用萬用表直接測Req時，網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的獨立源必需先置零，以免損壞萬用表，其次，歐姆檔必需經(jīng)調(diào)零后再進行測量。

4．改接線路時，要關(guān)掉電源。

六．預(yù)習(xí)思考題

1．在求戴維南等效電路時，作短路試驗，測Isc條件是什么？在本試驗中可否直接作負載短路試驗？請試驗前對線路5-4(a)預(yù)先作好計算，以便調(diào)整試驗線路及測量時可確鑿地選取電表的量程。將預(yù)習(xí)時計算結(jié)果填入表5—5。

表5—5

Uoc(V)Isc(mA)Ro=Uoc/Isc22.3七．試驗報告

42.65232．說明測有源二端網(wǎng)絡(luò)開路電壓及等效內(nèi)阻的幾種方法，并比較其優(yōu)缺點。

12

1．根據(jù)步驟2和3,分別繪出曲線,驗證戴維南定理的正確性,并分析產(chǎn)生誤差的原因。

2．根據(jù)步驟1、4各種方法測得的Uoc與Req與預(yù)習(xí)時電路計算的結(jié)果作比較，你能得出什么結(jié)論。

3．歸納、總厚試驗結(jié)果。

試驗六最大功率傳輸條件的研究

一．試驗?zāi)康?/p>

1．理解阻抗匹配，把握最大功率的傳輸條件;2．了解電源輸出功率與效率的關(guān)系。

二．原理說明

電源向負載供電的電路如圖6-1所示，圖中RS為電源

內(nèi)阻，RL為負載電阻。負載RL得到的功率為：

PL?I2RL?(

Us)2?RLRs?RL

可見，當(dāng)電源US和RS確定后，負載得到的功率大小

圖6-1

只與負載電阻RL有關(guān)。令

dPL?0，解得：RL?RS時，負載得到最大功率：dRLPLmaxUs2?4Rs可見，當(dāng)RL?RS時，負載可以獲得最大功率，此種狀況稱為阻抗匹配。負載得到最大功率時的電路的效率：

2US4RSP??L??100%?50%

UUSIUSSRS?RS匹配電路的特點及應(yīng)用：在電路處于“匹配〞狀態(tài)時，電源本身要消耗一半的功率，此時電源效率只有50%。顯然，這對電力系統(tǒng)是絕對不允許的。由于在電力系統(tǒng)（強電）中，50%的效率說明在線路上的損耗很大，用戶只能得到發(fā)電廠發(fā)出電能的一半，這個是絕對不允許的，此時希望傳輸效率盡可能的要高。而在電子技術(shù)領(lǐng)域里卻完全

13

不同，電源效率往往不予考慮。尋常設(shè)法改變負載電阻，或者在信號源與負載之間加阻抗變換器，使電路處于工作匹配狀態(tài)，以使負載能獲得最大的輸出功率。由于在通信系統(tǒng)（弱電）中，需要的是較強的信號，因此希望負載接受到的能量盡可能大，此時效率不是主要問題。

三．試驗設(shè)備

直流穩(wěn)壓電源、直流電壓表、直流電流表、元件箱

四．試驗內(nèi)容

1．按圖6-2接線。US?6V，

RS?510?，RL?0~1K?。

2．令RL在0~1K范圍內(nèi)變化時，分別讀取電壓表、電流表讀數(shù)并記錄于表6-1中。

表6-1

測量值計算值UIRLPLη圖6-2

計算公式：RL?UIPL?UI

??五．試驗本卷須知

1．在PL最大值附近應(yīng)多測幾點2．防止電源短路

UI?100%USI六．預(yù)習(xí)思考題

1．電壓表，電流表前后位置對換，對電壓表，電流表的讀數(shù)有無影響？為什么？2．什么是阻抗匹配？電路傳輸最大功率的條件是什么？

3．電路傳輸?shù)墓β屎托嗜绾斡嬎悖渴裁磿r候出現(xiàn)最大效率？4．電力系統(tǒng)進行電能傳輸時為什么不能工作在匹配工作狀態(tài)？

七．試驗報告

1．整理試驗數(shù)據(jù)，分別畫出P--RL、、η--RL曲線圖。

14

2．根據(jù)試驗結(jié)果，說明負載獲得最大功率的條件是什么?

試驗七R、L、C元件阻抗特性的測定

一．試驗?zāi)康?/p>

1．驗證電阻，感抗、容抗與頻率的關(guān)系，測定Ｒ～f，XL～f與ＸC～f特性曲線及電路元件參數(shù)對響應(yīng)的影響。

2．加深理解Ｒ、Ｌ、Ｃ元件端電壓與電流的相位關(guān)系。

二．原理說明

1．在正弦交變信號作用下，Ｒ、Ｌ、Ｃ電路元件在電路中的抗流作用與信號的頻率有關(guān)，它們的阻抗頻率特性Ｒ～f，ＸL～f，ＸC～f曲線如圖7—１所示。

2．元件阻抗頻率特性的測量電路如圖7—２所

XL示。

圖中的r是提供測量回路電流用的標準電阻，

R流過被測元件的電流則可由r兩端的電壓除以r阻值所得。

XC若用雙蹤示波器同時觀測Ur(相當(dāng)于觀測被測

0圖7—１元件電流波形，但讀數(shù)要做調(diào)整，I=Ur/r)和U（忽略f

了r的壓降，因此U認定為被測元件兩端的電壓波形）的波形，從而可在熒光屏上測出被測元件兩端的電壓與流過該元件電流的幅值及它們之間的

LR相位差。C15mH1K3．將元件Ｒ、Ｌ、Ｃ串聯(lián)或并聯(lián)相接，亦可0.01uFu用同樣的方法測得Ｚ串與Ｚ并時的阻抗頻率特性

～fＺ～f，根據(jù)電壓、電流的相位差可判斷Ｚ串或Ｚ并

是感性還是容性負載。r4．元件的阻抗角（即相位差φ）隨輸入信號Ur300Ω的頻率變化而改變，將各個不同頻率下的相位差畫在以頻率f為橫坐標、阻抗角φ為縱座標的座標圖7—2紙上，并用光滑的曲線連接這些點，即得阻抗角的頻率特性曲線。

用雙蹤示波器測量阻抗角的方法如圖7—３所示。熒光屏上得一個周期(T)占n格，相位差(φ)占m格，則實際的相位差φ（阻抗角）為iu360???m?n度

5．由于R>>r，XL>>r，XC>>r，所以

表7-1中式R=U/IR、XL(V)=U/IL、Xc=U/Ic成立，即忽略了r的壓降，認為信號源兩端電壓即為被測元件兩端電壓。

φT圖7—3

?t三．試驗設(shè)備

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1．信號源、頻率計2．交流毫伏表3．雙蹤示波器

4．EEL—03組件(或EEL—16組件)5．EEL—06組件(或EEL—18組件）

四．試驗內(nèi)容

1．測量Ｒ、Ｌ、Ｃ元件的阻抗頻率特性

將信號源正弦波接至如圖7—2的電路，作為鼓舞源Ｕ，并用交流毫伏表測量，使鼓舞電壓的有效值為Ｕ＝2V，并保持不變。

使信號源的輸出頻率從１kHz逐漸增至20kHz（用頻率計測量），并使開關(guān)S分別接通Ｒ、Ｌ、Ｃ三個元件，用交流毫伏表測量Ｕr，并通過計算得到各頻率點的R、XL、XC之值，記入表7—1中

表7—1

頻率f(kHz)R(k?)XL(k?)XC(k?)Ur(V)IR(mA)=Ur/rR=U/IRUr(V)IL(mA)=Ur/rXL(V)=U/ILUr(V)Ic(mA)=Ur/rXc=U/Ic1251015202．測量Ｒ、Ｌ、Ｃ元件串聯(lián)阻抗角的頻率特性。用雙蹤示波器觀測在不同頻率下Ｒ、Ｌ、Ｃ元件串聯(lián)阻抗角的變化狀況，并作記錄填入表7—2。

表7—2頻率f(kHz)n(格)m(格)0.5125101520?(度)五．試驗本卷須知1．交流毫伏表屬于高阻抗電表，測量前必需先調(diào)零。

2．測φ時，示波器的“v/div〞和“t/div〞的微調(diào)旋鈕應(yīng)旋置“校準位置〞

六．預(yù)習(xí)思考題

測量Ｒ、Ｌ、Ｃ各個元件的阻抗角時，為什么要與它們串聯(lián)一個小電阻？可否用一個小電感或大電容代替？為什么？

七．試驗報告

1．根據(jù)試驗數(shù)據(jù)，在方格紙上繪制Ｒ、Ｌ、Ｃ三個元件的阻抗頻率特性曲線，從中可得出什么結(jié)論？

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2．根據(jù)試驗數(shù)據(jù)，在方格紙上繪制Ｒ、Ｌ、Ｃ三個元件串聯(lián)的阻抗角頻率特性曲線，并總結(jié)、歸納出結(jié)論。

3．心得體會及其他。

試驗八用三表測量電路等效參數(shù)

一．試驗?zāi)康?/p>

1．學(xué)會用交流電壓表、交流電流表和功率表測量元件的交流等效參數(shù)的方法2．學(xué)會功率表的接法和使用。

二．原理說明

正弦交流鼓舞下的元件值或阻抗值，可以用交流電壓表、交流電流表及功率表，分別測量出元件兩端的電壓Ｕ，流過該元件的電流Ｉ和它所消耗的功率Ｐ，然后通過計算得到所求的各值，這種方法稱為三表法，是用以測量５０Hz交流電路參數(shù)的基本方法。計算的基本公式為：

阻抗值模Z?UIPIUuiRL

圖8—1

電路的功率因數(shù)cos??P等效電阻R?2?Z?COS?

I等效電抗

X?Zsin?

X2?f

uiRC

圖8—2

電感L?1電容C?

2?fX三．試驗設(shè)備

1．交流電壓、電流、功率表

2．三相調(diào)壓輸出

3．EEL—04組件日光燈鎮(zhèn)流器、電容器400Ｖ／4μＦ（或EEL—17）

4．EEL—05組件白熾燈20Ｗ220Ｖ（或EEL—17）

**WAZ~220VV四．試驗內(nèi)容

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圖8—3

1．測試線路如圖8—3所示，Z根據(jù)測試要求連接。并經(jīng)指導(dǎo)教師檢查后，方可接通電源。

2．測量白熾燈（Ｒ）與日光燈鎮(zhèn)流器（Ｌ）串聯(lián)的等效參數(shù)。記錄數(shù)據(jù)填入表8—1。

表8—1

測量白熾燈（Ｒ）與日光燈鎮(zhèn)流器（Ｌ）串聯(lián)測量值U(V)I(A)P(W)計算值Z(?)cos?電路等效參數(shù)R(?)L(mH)3．測量白熾燈（Ｒ）與電容器（Ｃ）串聯(lián)的等效參數(shù)。記錄數(shù)據(jù)填入表8—2。表8—2測量白熾燈（Ｒ）與電容器（Ｃ）串聯(lián)測量值U(V)I(A)P(W)計算值Z(?)cos?電路等效參數(shù)R(?)C(?F)五．試驗本卷須知1．功率表不能單獨使用，一定要有電壓表和電流表監(jiān)測，使電壓表和電流表的讀數(shù)不超過功率表電壓和電流的量限。

2．功率表接線正確，上電前細心檢查。

3．自耦調(diào)壓器在接通電源前，應(yīng)將其手柄置在零位上，調(diào)理時，使其輸出電壓從零開始逐漸升高。每次改接試驗負載或試驗完畢，都必需先將其旋柄漸漸調(diào)回零位，再斷電源。必需嚴格遵守這一安全操作規(guī)程。

六．預(yù)習(xí)思考題

1．在50Hz的交流電路中，測得一只鐵心線圈的Ｐ、Ｉ和Ｕ，如何算得它的阻值及電感量？

2．功率表的工作原理及使用

七．試驗報告

1．根據(jù)試驗數(shù)據(jù)，完成各項計算。

2．總結(jié)功率表與自耦調(diào)壓器的使用方法。

試驗九單相鐵芯變壓器特性的測試

一．試驗?zāi)康?/p>

1．學(xué)會測試變壓器各項參數(shù)的方法；

2．學(xué)習(xí)測繪變壓器的空載特性曲線與外特性曲線；3．了解變壓器的工作原理和運行特性。

二．原理說明

變壓器工作原理電路如圖9-1所示，原邊繞組AX連接交流電源ｕ1，副邊繞組ａｘ兩端電壓為ｕ2，經(jīng)開關(guān)S與負載阻抗Z2連接。

18

1．變壓器空載特性

當(dāng)變壓器副邊開關(guān)S斷開時，變壓器處在空載狀態(tài)，原邊電流i1＝i10，稱為空載電流，其大小和原邊電壓u1有關(guān)，兩者之間的關(guān)系特性稱為空載特性，用u1＝ｆ（i10）表示。由于空載電流i10（勵磁電流）與磁場強度H成正比，磁感應(yīng)強度B與電源電壓u1成正比，因而，空載特性曲線與鐵芯的磁化曲

線（Ｂ—Ｈ曲線）是一致的。空載試驗一般在低壓繞組加電壓，高壓繞組開路，

2．變壓器外特性

當(dāng)原邊電壓U1不變，隨著副邊電流I2增大（負載增大，阻抗Z2減小），原、副邊繞組阻抗電壓降加大，使副邊端電壓U2下降，這種副邊端電壓U2隨著副邊電流I2變化的特性稱為外特性，用u2＝ｆ（i2）表示。

3．變壓器參數(shù)的測定

用電壓表、電流表、功率表測得變壓器原邊的Ｕ１、Ｉ１、Ｐ１及副邊的Ｕ2、Ｉ２，并用萬用表Ｒ×１檔測出原、副繞組的電阻Ｒ１和Ｒ２，即可算得變壓器的各項參數(shù)值：電壓比Ku?i1Aai2S?u1?u2?X?x圖9-1圖31－1Z2U1，變壓作用U2I2，變流作用I1電流比Ks?阻抗比＝

Z1U1U2Z1?Z2?，變阻抗作用。Z2I1I2負載功率P2?U2I2cos?，本試驗負載用白熾燈cos??1。變壓器損耗功率P0?P1?P2一次側(cè)功率因數(shù)cos?1＝

P1，U1I12原邊線圈銅耗Pcu1?I1R1，副邊線圈銅耗Pcu2?I2R2，鐵耗PFe?P0?(Pcu1?Pcu2)

19

2

試驗線路如圖14-2（ａ）、（ｂ）所示，其中圖（ａ）為T型網(wǎng)絡(luò)，圖（ｂ）為Π型網(wǎng)絡(luò)。將恒壓源的輸出電壓調(diào)到１０Ｖ，作為雙口網(wǎng)絡(luò)的輸入電壓Ｕ1，各個電流均用電流插頭、插座測量。

I1I2200?300?I1I2?U1?U2?U1200?510?300??U2510??(a)??圖14-2圖14-2?(b)1．用‘雙端口同時測量法’測定雙口網(wǎng)絡(luò)傳輸參數(shù)

根據(jù)‘雙端口同時測量法’的原理和方法，測定兩個雙口網(wǎng)絡(luò)的傳輸參數(shù)A1、B1、C1、D1和A2、B2、C2、D2，將所有數(shù)據(jù)記入表14-1和14-2中。

表14-1T型網(wǎng)絡(luò)測定傳輸參數(shù)的試驗數(shù)據(jù)雙口網(wǎng)絡(luò)1輸出端開路I2=0輸出端短路U2=0測量值U1（V）10U1（V）10U2（V）

表14-2Π型網(wǎng)絡(luò)測定傳輸參數(shù)的試驗數(shù)據(jù)雙口網(wǎng)絡(luò)2輸出端開路I2=0輸出端短路U2=0測量值U1（V）10U1（V）10U2（V）I1（mA）A2B2計算值C2D2I1（mA）A1B1計算值C1D1I2（mA）I1（mA）I2（mA）I1（mA）2．用‘雙端口分別測量法’測定級聯(lián)雙口網(wǎng)絡(luò)傳輸參數(shù)

將雙口網(wǎng)絡(luò)1的輸出口與雙口網(wǎng)絡(luò)2的輸入口連接，組成級聯(lián)雙口網(wǎng)絡(luò)(如圖14-3)，根據(jù)‘雙端口分別測量法’的原理和方法，依照表14-3的內(nèi)容，分別測量級聯(lián)雙口網(wǎng)絡(luò)輸入口和輸出口的電壓、電流，并計算出等效輸入電阻和傳輸參數(shù)A、B、C、D，將所有數(shù)據(jù)記入表14-3中。

I1I2200??U1

300?510?200?35圖14-2圖14-3?300?U2510???表14-3測定級聯(lián)雙口網(wǎng)絡(luò)傳輸參數(shù)的試驗數(shù)據(jù)

輸出端開路I2=0U1（V）10U2（V）10I1（mA）輸入端開路I1=0I2（mA）R20R1010U2（V）輸出端短路U2=0U1（V）I1（mA）輸入端短路U1=0I2（mA）R2SR1S計算傳輸參數(shù)A=B=C=D=五．試驗本卷須知1、注意儀表量程及極性的選擇2、測試每個參數(shù)時注意測試條件

六．預(yù)習(xí)思考題

1．說明是雙口網(wǎng)絡(luò)的傳輸參數(shù)？它們有何物理意義？

2．試述雙口網(wǎng)絡(luò)‘同時測量法’與‘分別測量法’的測量步驟，優(yōu)缺點及其適用場合；

3．用兩個雙口網(wǎng)絡(luò)組成的級聯(lián)雙口網(wǎng)絡(luò)的傳輸參數(shù)如何測定？

七．試驗報告

1．整理各個表格中的數(shù)據(jù)，完成指定的計算；2．寫出各個雙口網(wǎng)絡(luò)的傳輸方程；

3．驗證級聯(lián)雙口網(wǎng)絡(luò)的傳輸參數(shù)與級聯(lián)的兩個雙口網(wǎng)絡(luò)傳輸參數(shù)之間的關(guān)系；4．心得體會及其它

36

變壓器效率效率??p2?100%p1三．試驗設(shè)備

1．交流電壓表、交流電流表、功率表

2．EEL—17B組件（含變壓器36Ｖ／220Ｖ）或EEL—Ⅴ主控制屏3．白熾燈220Ｖ／40Ｗ或可調(diào)電阻4．調(diào)壓器（輸出可調(diào)交流電源）

四．試驗內(nèi)容

1．測繪變壓器空載特性試驗電路如圖9-2所示，將變壓器的高壓繞組（副邊）開路，低壓繞組（原邊）與調(diào)壓器輸出端連接。

確認三相調(diào)壓器處在零位（逆時針旋終究位置）后，合上電源開關(guān)，調(diào)理三相調(diào)壓器輸出

220V.?V1A1?u2V2?36V/1.4A圖9-2圖31-2u1?220V/0.227A電壓，使Ｕ１從零逐次上升到1.2倍的額定電壓（1.2×36Ｖ），分別記錄下來各次測得的Ｕ１、Ｕ２０和Ｉ１０數(shù)據(jù)，記入表9-1，繪制變壓器的空載特性曲線。

表9-1U10I10U20040V2．測繪變壓器外特性并測試變壓器參數(shù)

試驗電路如圖9-3所示，變壓器的低壓繞組與調(diào)壓器輸出端連接，高壓繞組接

.?W220V?1A1AaA2?u2V2?V1?圖31－3圖9-3u1Xx?220V/0.227A36V/1.4A36V/1.4A220V/0.227A220V、40Ｗ的白熾燈組負載（或可調(diào)電阻）。將調(diào)壓器手柄置于輸出電壓為零的位置，

20

然后合上電源開關(guān)，并調(diào)理調(diào)壓器，使其輸出電壓等于變壓器低壓側(cè)的額定電壓36Ｖ，分別測試負載開路及逐次增加負載（并聯(lián)白熾燈）至額定值（I2Ｎ＝0.227A），分別記錄下來五個儀表（見圖9－3）的讀數(shù)，記入表9-2，繪制變壓器外特性曲線。

表9-2U1I1P1U2I236V36V3、斷開電源，拆開電路接線。用萬用表Ｒ×１檔測出原、副繞組的電阻Ｒ１和Ｒ２。數(shù)據(jù)記錄表9-3

表9-3R1R2五．試驗本卷須知

1．本試驗是將變壓器作為升壓變壓器使用，并調(diào)理調(diào)壓器提供原邊電壓U1，故使用調(diào)壓器時應(yīng)首先調(diào)至零位，然后才可合上電源，此外，必需用電壓表監(jiān)視調(diào)壓器的輸出電壓，防止被測變壓器輸出過高電壓而損壞試驗設(shè)備，且要注意安全，以防高壓觸電。

2.遇異常狀況，應(yīng)馬上斷開電源，待處理好故障后，再繼續(xù)試驗。

六．預(yù)習(xí)思考題

1．為什么空載試驗將低壓繞組作為原邊進行通電試驗？此時，在試驗過程中應(yīng)注意什么問題？

答：根據(jù)變壓器的電磁感應(yīng)原理，不管在原邊或副邊做試驗，結(jié)果都是一致的。所以具體在哪邊做要看電壓和電流的大小而定，如空載試驗要加額定電壓，就在低壓側(cè)做，低壓電壓低，便利。短路試驗要加額定電流，就在高壓側(cè)做，高壓電流小，便利。

從安全的角度出發(fā)，低壓繞組加額定電壓比高壓繞組加額定電壓要安全些。1.注意人身安全；2.注意儀表安全（選擇適合的量程）

2．什么是變壓器的空載特性？如何測繪？從空載特性曲線如何判斷變壓器勵磁性能的好壞？

3．什么是變壓器的外特性？如何測繪？從外載特性曲線上如何計算變壓器的電壓調(diào)整率？

4.為什么變壓器的勵磁參數(shù)一定是在空載試驗加額定電壓的狀況下求出？

七．試驗報告

21

1．根據(jù)表9-1數(shù)據(jù)，繪出變壓器的空載特性曲線2．根據(jù)表9-2數(shù)據(jù)，繪出變壓器的外特性曲線

3．計算變壓器的變壓比、變流比、銅損、鐵損、效率、一次側(cè)功率因數(shù)cos?1。4．計算變壓器的電壓調(diào)整率

?U％?5.心得體會及其它

U20?U2N?100％

U20試驗十正弦穩(wěn)態(tài)交流電路相量的研究

一．試驗?zāi)康?/p>

１．研究正弦穩(wěn)態(tài)交流電路中電壓、電流相量之間的關(guān)系。２．把握ＲＣ串聯(lián)電路的相量軌跡及其作移相器的應(yīng)用。３．把握日光燈線路的接線。

iuRuRuC

?UR?I-jXC?UC?U圖10—1

４．理解改善電路功率因數(shù)的意義并把握其方法。

二．原理說明

１．在單相正弦交流電路中，用交流電流表則得各支中的電流值，用交流電壓表

測得回路各元件兩端的電壓值，它們之間的關(guān)系滿足相量形式的基爾霍夫定律，即：

??0和?U??0?I?的鼓舞下，U?與U?保２．如圖10—１所示的ＲＣ串聯(lián)電路，在正弦穩(wěn)態(tài)信號URC?,U?的相量軌跡是一個半園，U?與U?持有９０°的相位差，即當(dāng)阻值Ｒ改變時，URCR三者形成一個直角形的電壓三角形。Ｒ值改變時，可改變φ角的大小，從而達到移相的目的。

３．日光燈線路如圖10—3所示，圖中Ａ是日光燈管，Ｌ是鎮(zhèn)流器，Ｓ是啟輝器，Ｃ是補償電容器，用以改善電路的功率因數(shù)（cosφ值）。有關(guān)日光燈的工作原理請自行翻閱有關(guān)資料。

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三．試驗設(shè)備

1．交流電壓、電流、功率、功率因素表2．三相調(diào)壓輸出

3．EEL—04組件，30Ｗ鎮(zhèn)流器，400V／4μＦ電容器，電流插頭（或EEL—17）4．30Ｗ日光燈（左面板上側(cè)）

5．EEL—05組件40Ｗ220Ｖ白熾燈（或EEL—17）

四．試驗內(nèi)容

1．用兩只220Ｖ，40Ｗ的白熾燈泡和３０Ｗ的日光燈電容器組成加圖10—1所示的試驗電路，按下閉合按鈕開關(guān)調(diào)理調(diào)壓器至220Ｖ，驗證電壓三角形關(guān)系，記錄數(shù)據(jù)填入表10—1。

表10—1

測量值U(V)UR(V)UC(V)數(shù)據(jù)整理U?U2R2CU2?,U?，U?是否UCR組成直角三角形2．日光燈線路接線與測量

按圖10—2組成線路，經(jīng)指導(dǎo)教師檢查后按下閉合按鈕開關(guān)，調(diào)理自耦調(diào)壓器的

**WAiuLLASVu圖10—2

輸出至220Ｖ，使日光燈啟輝點亮，測量功率Ｐ，電流Ｉ，電壓U、UL、UA等值，驗證電壓、電流相量關(guān)系。記錄數(shù)據(jù)填入表10—2

表10—2測量數(shù)值P(W)I(A)U(V)UL(V)UA(V)計算值cos?r(?)3．并聯(lián)電路——電路功率因數(shù)的改善按圖10—3組成試驗線路

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**WiiLuLLASiCVu圖10—3

經(jīng)指導(dǎo)老師檢查后，按下綠色按鈕開關(guān)調(diào)理自耦調(diào)壓器的輸出調(diào)至220Ｖ，記錄功率表，電壓表讀數(shù)，通過一只電流表和三個電流取樣插座分別測得三條支路的電流，改變電容值，進行兩次重復(fù)測量。記錄數(shù)據(jù)填入表10—3

表10—3電容值(?F)P(W)測量數(shù)值U(V)I(A)IL(A)IC(A)計算值cos?五．試驗本卷須知１．功率表要正確接入電路，讀數(shù)時要注意量程和實際讀數(shù)的折算關(guān)系。２．線路接線正確，日光燈不能啟輝時，應(yīng)檢查啟輝器及其接觸是否良好。

六．預(yù)習(xí)思考題

１．參閱課外資料，了解日光燈的啟輝原理

２．在日常生活中，當(dāng)日光燈上缺少了啟輝器時，人們常用一導(dǎo)線將啟輝器的兩端短接一下，然后迅速斷開，使日光燈點亮；或用一只啟輝器去點亮多只同類型的日光燈，這是為什么？

３．為了提高電路的功率因數(shù)，常在感性負載上并聯(lián)電容器，此時增加了一條電流支路，試問電路的總電流是增大還是減小，此時感性元件上的電流和功率是否改變？

４．提高線路功率因數(shù)為什么只采用并聯(lián)電容器法，而不用串聯(lián)法？所并的電容器是否越大越好？

七．試驗報告

１．完成數(shù)據(jù)表格中的計算，進行必要的誤差分析。

２．根據(jù)試驗數(shù)據(jù)，分別繪出電壓、電流相量圖，驗證相量形式的基爾霍夫定律。３．探討改善電路功率因數(shù)的意義和方法。４．裝接日光燈線路的心得體會及其他。

試驗十一RLC串聯(lián)諧振電路的研究

一．試驗?zāi)康?/p>

1．學(xué)習(xí)用試驗方法繪制Ｒ、Ｌ、Ｃ串聯(lián)電路的幅頻特性曲線。

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2．加深理解電路發(fā)生諧振的條件、特點、把握電路品質(zhì)因數(shù)（電路Ｑ值）的物理意義及其測定方法

二．原理說明

1．在圖11—1所示的Ｒ、Ｌ、Ｃ串聯(lián)電路中，當(dāng)正弦交流信號源的頻率f改變時，電路中的感抗、容抗隨之而變，電路中的電流也隨f而變。取電阻Ｒ上的電壓Ｕo之值，然后以f為橫坐標，以Ｕo／Ｕi為縱坐標，繪出光滑的曲線，此即為幅頻特性，亦稱諧振曲線，如圖11—2所示。

2．在f?f0?LUiCRUo圖11—1

12?LC處（XL?XC）,即幅頻特性曲線尖峰所在的頻率點，

該頻率稱為諧振頻率，此時電路呈純阻性，電路阻抗的模為最小，在輸入電壓Ui為定值時，電路中的電流達到最大值，且與輸入電壓Ｕi同相位，從理論上講，此時Ui?IR?U0，

Ｕo／ＵiUL?UC?QUi，式中的Ｑ稱為電路的品質(zhì)因

數(shù)。

3．電路品質(zhì)因數(shù)Ｑ值的兩種測量方法：一是根據(jù)公式

f1f0f2圖11—2

Q?ULUC?UU

測定，UC與UL分別為諧振時電容器Ｃ和電感線圈Ｌ上的電壓；另一方法是通過測量諧振曲線的通頻帶寬度

?f?f2?f1

再根據(jù)

Q?求出Ｑ值

f0f2?f1

1式中f0為諧振頻率，f2和f1是失諧時，幅度下降到為最大值的(＝0.707）倍時

225

的上、下頻率點。

Ｑ值越大，曲線越尖銳，通頻帶越窄，電路的選擇性越好，在恒壓源供電時，電路的品質(zhì)因數(shù)、選擇性與通頻帶只決定于電路本身的參數(shù)，而與信號源無關(guān)。

三．試驗設(shè)備

示波器信號源UiLCN2毫伏表N115mH0.01uFR100Ω圖11—3

1．交流毫伏表2．雙蹤示波器3．信號源及頻率計

4．EEL—03（或EEL—16）

Uo四．試驗內(nèi)容

1．按圖11—3組成監(jiān)視、測量電路，用交流毫伏表測電壓，用示波器監(jiān)視信號源輸出，令其輸出幅值等于1V，并保持不變。

2．找出電路的諧振頻率f0，其方法是，將毫伏表接在R（100Ω）兩端，令信號源的頻率由小逐漸變大（注意要維持信號源的輸出幅度不變），當(dāng)VO的讀數(shù)為最大時，讀得頻率計上的頻率值即為電路的諧振頻率fo，并測量VC與VL之值（注意及時更換毫伏表的量限）。

3．在諧振點兩側(cè)，按頻率遞增或遞減500Hz或1kHz，依次各取8個測量點，逐點測出VO，VL，VC之值，記入數(shù)據(jù)表11—1。

表11—1f(kHz)VO(V)VL(V)VC(V)五．試驗本卷須知1．測試頻率點的選擇應(yīng)在靠近諧振頻率附近多取幾點，在變換頻率測試前，應(yīng)調(diào)整信號輸出幅度（用示波器監(jiān)視輸出幅度），使其維持在1V的輸出。

2．在測量ＶC和ＶL數(shù)值之前，應(yīng)將毫伏表的量限改大約十三倍，而且在測量ＶL

與ＶC時毫伏表的“＋〞端接Ｃ與Ｌ的公共點，其接地端分別觸及Ｌ和Ｃ的近地端Ｎ2

26

和Ｎ1。

六．預(yù)習(xí)思考題

1．根據(jù)試驗線路板給出的元件參數(shù)值，估算電路的諧振頻率。

2．改變電路的哪些參數(shù)可以使電路發(fā)生諧振，電路中Ｒ的數(shù)值是否影響諧振頻率值？

3．如何判別電路是否發(fā)生諧振？測試諧振點的方案有哪些？

4．電路發(fā)生串聯(lián)諧振時，假使信號源給出1V的電壓，電路諧振時，用交流毫伏表測ＶL和VC，應(yīng)選中擇用多大的量限？

5．要提高Ｒ、Ｌ、Ｃ串聯(lián)電路的品質(zhì)因數(shù)，電路參數(shù)應(yīng)如何改變？6．本試驗在諧振時，對應(yīng)的ＶL與ＶC是否相等？如有差異,原因何在？

七．試驗報告

1．根據(jù)測量數(shù)據(jù)，繪出幅頻特性曲線

ＶO＝f(f),VL＝f(f),VC＝f(f)

2．計算出通頻帶與Ｑ值。

3．諧振時，比較輸出電壓ＵO與輸入電壓Ｕi是否相等？試分析原因。4．通過本次試驗，總結(jié)、歸納串聯(lián)諧振電路的特性。5．心得體會及其他。

試驗十二三相交流電路電壓、電流的測量

一．試驗?zāi)康?/p>

1．練習(xí)三相負載的星形聯(lián)接和三角形聯(lián)接；

2．了解三相電路線電壓與相電壓，線電流與相電流之間的關(guān)系；3．了解三相四線制供電系統(tǒng)中，中線的作用；4．觀測線路故障時的狀況。

二．原理說明

三相負載可接成星形（又稱‘Ｙ’形）或三角形（又稱‘Δ’形）。

當(dāng)三相對稱負載作‘Ｙ’形聯(lián)接時，線電壓ＵＬ是相電壓ＵＰ的3倍，線電流ＩＬ

等于相電流ＩＰ，即：UL?3UP,IL?IP，流過中線的電流ＩN＝０；作‘Δ’

形聯(lián)接時，線電壓ＵＬ等于相電壓ＵＰ，線電流ＩＬ是相電流ＩＰ的3倍，即：

IL?3IP,UL?UP

不對稱三相負載作‘Ｙ’聯(lián)接時，必需采用‘ＹＯ’接法，中線必需穩(wěn)固聯(lián)接，以保證三相不對稱負載的每相電壓等于電源的相電壓（三相對稱電壓）。若中線斷開，會導(dǎo)致三相負載電壓的不對稱，致使負載輕的那一相的相電壓過高，使負載遭遇損壞，負載重的一相相電壓又過低，使負載不能正常工作；對于不對稱負載作‘Δ’聯(lián)接時，ＩＬ≠3ＩＰ，但只要電源的線電壓ＵＬ對稱，加在三相負載上的電壓仍是對稱的，

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對各相負載工作沒有影響。

本試驗中，用三相調(diào)壓器調(diào)壓輸出作為三相交流電源，用三組白熾燈作為三相負載，線電流、相電流、中線電流用電流插頭和插座測量。

UVWNABC三．試驗設(shè)備

1．三相交流電源2．交流電壓表、電流表3．EEL—17組件或EEL—55組件

o四．試驗內(nèi)容

圖24-112-11．三相負載星形聯(lián)接

按圖12—1線路連接試驗電路，即三相燈

組負載經(jīng)三相自耦調(diào)壓器接通三相對稱電源，并將三相調(diào)壓器的旋鈕置于三相電壓輸出為0V的位置(即逆時針旋終究的位置)，經(jīng)指導(dǎo)教師檢查合格后，方可合上三相電源開關(guān)，然后調(diào)理調(diào)壓器的輸出，使輸出的三相線電壓為220V，并按表12—1的狀況完成各項試驗，分別測量三相負載的線電壓、相電壓、線電流、相電流、中線電流、電源與負載中點間的電壓，將所測得的數(shù)據(jù)記入表12—1中，并觀測各相燈組亮暗的變化程度，特別要注意觀測中線的作用。

表12—1負載星形連接各項試驗數(shù)據(jù)表格測量數(shù)據(jù)開燈組數(shù)線電流（A）線電壓（V）試驗內(nèi)容（負載狀況）中點電壓流ABCUNO（V）IAIBICUABUBCUCAUAOUBOUCOI0（A）相相相111111相電壓（V）中性電Y0接平衡負載Y接平衡負載Y0接不平衡負載121Y接不平衡負載121Y0接B相斷開Y接B相斷開Y接B相短路

101101132．三相負載三角形聯(lián)接U按圖12—2改接線路，連接試驗電路，經(jīng)指導(dǎo)教師檢查合格后，接通三相電源，并調(diào)理調(diào)壓

V器，使輸出的線電壓為220V，并按表12—2的狀況完成各項試驗，記錄試驗數(shù)據(jù)填入表12-2。

W

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ABC圖24-2圖12-2表12-2負載三角形連接各項試驗數(shù)格

測量數(shù)據(jù)開燈組數(shù)線電壓（V）線電流（A）IAIB相電流（A）IBCICA負載狀況三相平衡負載三相不平衡負載A-B相B-C相C-A相UABUBCUCA313233ICIAB五．試驗本卷須知1．每次接線完畢，同組同學(xué)應(yīng)自查一遍，然后由指導(dǎo)教師檢查后，方可接通電源，必需嚴格遵守先接線，后通電；先斷電，后抓線的試驗操作原則。

2．星形負載作短路試驗時，必需首先斷開中線，以免發(fā)生短路事故。

六．預(yù)習(xí)思考題

1．三相負載根據(jù)什么原則作星形或三角形連接？本試驗為什么將三相電源線電壓設(shè)定為220V？

2．三相負載按星形或三角形連接，它們的線電壓與相電壓、線電流與相電流有何關(guān)系？當(dāng)三相負載對稱時又有何關(guān)系？

3．說明在三相四線制供電系統(tǒng)中中線的作用，中線上能安裝保險絲嗎？為什么？七．試驗報告

1．根據(jù)試驗數(shù)據(jù)，在負載為星形連接時，Ul?角形連接時，Il?3Up在什么條件下成立？在三

3Ip在什么條件下成立？

2．用試驗數(shù)據(jù)和觀測到的現(xiàn)象，總結(jié)三相四線制供電系統(tǒng)中中線的作用；3．不對稱三角形聯(lián)接的負載，能否正常工作？試驗是否能證明這一點？4．根據(jù)不對稱負載三角形聯(lián)接時的試驗數(shù)據(jù)，畫出各相電壓、相電流和線電流的相量圖，并證明試驗數(shù)據(jù)的正確性。

5．心得體會及其它。

試驗十三三相交流電路功率的測量

一．試驗?zāi)康?/p>

1．學(xué)會用功率表測量三相電路功率的方法；2．把握功率表的接線和使用方法。

二．原理說明

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?L1L2?W1A???L1N??W2?B?W3W1??L2L3NCW2L3三相負載圖13-1圖25-1圖25-2圖13-21．三相四線制供電，負載星形聯(lián)接（即Ｙ0接法）

對于三相不對稱負載，用三個單相功率表測量，測量電路如圖13-1所示，三個單相功率表的讀數(shù)為P1、P2、P3，則三相功率P＝P1＋P2＋P3。這種測量方法稱為三瓦特表法。對于三相對稱負載，用一個單相功率表測量即可，若功率表的讀數(shù)為P1，則三相功率P＝3P1。

2．三相三線制供電

三相三線制供電系統(tǒng)中，不管三相負載是否對率。測量電路如圖13-2所示，若兩個功率表的讀數(shù)為P1、P2，則三相功率P?P1?P2（代數(shù)和）。

3．測量三相對稱負載的無功功率

對于三相三線制供電的三相對稱負載，可用一瓦特表法測得三相對稱負載的總無功功率Ｑ，測試電路如圖13-３所示。功率表讀數(shù)，P?UlIlsi?n（顯然此時表的讀數(shù)無實際意義）

其中?為負載的阻抗角，則三相負載的無功功率

L3圖25-3圖13-3?L1L2?W1三相對稱負載Q?3P。三．試驗設(shè)備

1．交流電壓表、電流表、功率表2．三相調(diào)壓輸出電源

3．ＥＥＬ—17B組件（含220Ｖ／40Ｗ燈組９只、電容）或EEL—55組件、EEL—60組件（選配）

四．試驗內(nèi)容

1．三相四線制供電，測量負載星形聯(lián)接（即Ｙ0接法）的三相功率（1）用一瓦特表測定三相對稱負載三相功率，試驗電路如圖13-4所示，線路中的電流表和電壓表用以監(jiān)視三相電流和電

VAUA??W2BN?W

30

VCN圖25-4圖13-4壓，不要超過功率表電壓和電流的量程。經(jīng)指導(dǎo)教師檢查后，接通三相電源開關(guān)，將調(diào)壓器的輸出由０調(diào)到380Ｖ（線電壓），按表13-１的要求進行測量及計算，將數(shù)據(jù)記入表中。

(2)用一瓦特表測定三相不對稱負載三相功率，本試驗用一個功率表分別測量每相功率，試驗電路如圖13-4所示，步驟與（1）一致，將數(shù)據(jù)記入表13-１中。

表13-１三相四線制負載星形聯(lián)接數(shù)據(jù)

負載情況Y0接對稱負載Y0接不對稱負載開燈盞數(shù)Ａ相31B相32C相33測量數(shù)據(jù)計算值PA(W)