【正文】 實(shí)驗(yàn)三 基爾霍夫定律的驗(yàn)證 一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康? 1． 驗(yàn)證基爾霍夫定律的正確性，加深對基爾霍夫定律的理解。不論元件是線性的還是非線性的，含源的或無源的，時變的或時不變的等等都是適用的。 5．用萬用表分別測量電路電源及電阻元件上的電壓值，記錄之。 4． 加深對線性電路疊加性的認(rèn)識和理解。 圖 31 15 表 31 電源 I1(mA) I2(mA) I3(mA) U1(v) U3(v) U4(v) Us1 Us2共同作用 Us1單獨(dú)作用 Us2單獨(dú)作用 五、注意事項(xiàng) 1． 注意儀表的極性。根據(jù)特性曲線求出斜率?tg ，則內(nèi)阻 ?0R ?tgscocIUIU ???? 用伏安法，主要是測量開路電壓及電流為額定值 NI 時的輸出端電壓值 NU ，則內(nèi)阻為 ?0RNNocI UU ? 若二端網(wǎng)絡(luò)的內(nèi)阻值很低時，則不宜測其短路電流。B 兩端相接，調(diào)節(jié)分壓器的輸出電壓，使檢流計(jì)的指示為零，被測網(wǎng)絡(luò)即相當(dāng)于開路，此時電壓表所測得的電壓就是該網(wǎng)絡(luò)的開路電壓 ocU 。 表 43 LR （Ω） 0 50 100 150 200 250 300 PR ∞ U（ v） I（ mA） 五、注意事項(xiàng) 1．注意用萬用表直接測 oR 時，網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的獨(dú)立源必須先置零，以免損壞萬用表。 （ 2）電壓控制電流源（ VCCS），如圖 2－ 1（ b）所示，其特性為： 12 ugi ? 其中：12m uig ? 稱為轉(zhuǎn)移電導(dǎo)。 由運(yùn)算放大器的特性 1 可知： 1uuu ?? ?? 則 11R Rui ? 由運(yùn)算放大器的特性 2可知： R2 ii ? 11Ru? 即 i2 只受輸入電壓 u1 控制，與負(fù)載 RL無關(guān)（實(shí)際上要求 RL為有限值）。它的電路模型如圖 2－ 1（ d）所示。 （ 1）測試 CCVS 的轉(zhuǎn)移特性 U2=f（ U1） 調(diào)節(jié)恒流源輸出電流 I1（以電流表讀數(shù)為準(zhǔn)），用電壓表測量對應(yīng)的輸出電壓 U2，將數(shù)據(jù)記入表 2－ 5 中 表 2－ 5 CCVS 的轉(zhuǎn)移特性數(shù)據(jù) I1/ mA 0 ０ .０５ ０ .１ ０ .１５ ０ .２ ０ .２５ ０ .３ ０ .４ U2/V （２）測試ＣＣＶＳ 的負(fù)載特性Ｕ２ =f（ RL） 保持Ｉ 1＝０． 2ｍＡ，負(fù)載電阻 RL 用電阻箱，并調(diào)節(jié)其大小，用電壓表測量對應(yīng)的輸出電壓 U2，將數(shù)據(jù)記入表 2－ 6 中。 2． 掌握對感性負(fù)載提高功率因數(shù)的方法。經(jīng) 1~3 秒后，啟輝器兩觸片分開（因啟輝器內(nèi)輝光放電停止，雙金屬片冷卻），使電路中電流突然中斷，于是鎮(zhèn)流器（一個帶鐵芯的電感線圈）中產(chǎn)生一個瞬間的高電壓，此電壓與電源電壓疊加后加在燈管兩端，將管內(nèi)氣體擊穿而產(chǎn)生弧光放電。 2．接入電容，按表 51 中所給數(shù)值，將電容從小到大逐漸增加，并測量相應(yīng)的電壓、電流、功率，記入表 51 中 五、注意事項(xiàng) 1．實(shí)驗(yàn)中認(rèn)真檢查實(shí)驗(yàn)電路，鎮(zhèn)流器規(guī)格應(yīng)與日光燈管規(guī)格相符。 二、原理說明 1．交流電路元件的等值參數(shù) R、 L、 C 可以用交流電橋直接測量，也可以用交流電流表、交流電壓表及功率表所測得的 U、 I、 P 的數(shù)值來計(jì)算，這種測定方法叫“三表法”。 3．在實(shí)驗(yàn)中，必須嚴(yán)格遵守安全操作規(guī)程，身體不要觸及帶電部位，以保證安全。 f0 稱為諧振頻率，諧振頻率的大小由電路中參數(shù)L， C 決定，即 )2/(10 LCf ?? 2．串聯(lián)諧振電路的特點(diǎn) （ 1）諧振時阻抗最小，且呈純電阻性，即 RXXjRZ CL ???? )( （ 2）電路中電流最大， RUZUI // ?? ，且與外施電源電壓同相。毫伏表也應(yīng)每改變一次量程，重新校正零點(diǎn)）。 測定并聯(lián)諧振電路的諧振曲線。 35 圖 82L 和 C 并聯(lián)電路 圖 83 電壓諧振曲線 若以 0/UU 作為縱坐標(biāo)，以 0/ff 作為橫坐標(biāo)，即可畫出并聯(lián)電路的電壓幅頻曲線。 3．毫伏表測量電壓時要防止超過量限，變換檔位后要及時校對指針零點(diǎn)。 2．三相負(fù)載 Δ 形接法 三相負(fù)載接成 Δ形，不論負(fù)載對稱與否， LPUU? ；而電流在負(fù)載對稱時有 3LPII? ，不對稱時 3LPII? 。 六、實(shí)驗(yàn)報(bào)告 1．根據(jù)測量數(shù)據(jù)計(jì)算對稱星形負(fù)載的相電壓和線電壓，對稱三角形負(fù)載的線電流和相電流是否符合 3 原則。 三、實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求 1．寫出設(shè)計(jì)微分電路、積分電路的過程，畫出實(shí)驗(yàn)電路。 三．實(shí)驗(yàn)設(shè)備 500 型萬用表 1 臺 1W??2W??3W??ABCN ?NL1L2L3圖 2 5 1圖 131 43 數(shù)字萬用表 1 臺 電工、模擬、數(shù)字三合一實(shí)驗(yàn)臺及組件 四．實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 1．三相四線制供電，測量負(fù)載星形聯(lián)接（即Ｙ 0接法）的三相功率 （ 1）用一瓦特表法測定三相對稱負(fù)載三相功 率，實(shí)驗(yàn)電路如圖 13－ 4 所示，線路中的電流表和電壓表用 以 監(jiān)視三相電流和電壓，不要超過功率表電壓和電流的量 程。 2．復(fù)習(xí)一瓦特表法測量三相對稱負(fù)載無功功率的原理。 N ?圖 254A 2W??UVW VNABC圖 134 1W??2W??UVW圖 2 5 5三相燈組負(fù)載AAV VABCAABBCC( a ) (b) ( ｃ)圖 135 44 表 13— 負(fù)載情況 開 燈 盞 數(shù) 測 量 數(shù) 據(jù) 計(jì) 算 值 Ａ相 B相 C相 P1 (W) P2 (W) Ｐ (W) Ｙ接對稱負(fù)載 3 3 3 Ｙ接不對稱負(fù)載 1 2 3 Δ接不對稱負(fù)載 1 2 3 Δ接對稱負(fù)載 3 3 3 3．測量三相對稱負(fù)載的無功功率 用一瓦特表法測定三相對稱星形負(fù)載的無功功率，實(shí)驗(yàn)電路如圖 13— 6(a)所示 ，圖中‘三相對稱負(fù)載’見圖 (ｂ )，每相負(fù)載由三個白熾燈組成，檢查接線無誤后，接通三相電源，將三相調(diào)壓器的輸出線電壓調(diào)到 380Ｖ，將測量數(shù)據(jù)記入表 13－ 3中。 1．三相四線制供電，負(fù)載星形聯(lián)接（即Ｙ 0接法） 對于三相不對稱負(fù)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 W W W3，則三相功率 Ｐ ＝ W1＋ W2＋ W3， 這種測量方法稱為三瓦特表法；對于三相對稱負(fù)載，用一個單相功率表測量即可，若功率表的讀數(shù)為 W ，則三相功率 Ｐ ＝ 3W，稱為一瓦特表法。 二 、設(shè)計(jì)任務(wù) RC 電路，時間常數(shù)τ = 用一個 R=10KΩ的電阻和電容設(shè)計(jì)一階 RC 電路，輸人電壓為方波，幅度與頻率要選擇適當(dāng)。 表 91 38 負(fù)載情況 相電壓 線電壓 U 線電流 相電流 IN （ A） UNN/ （ V） 聯(lián)接方式 是否對稱 有無中線 UUV （ V） UVW （ V） UWU （ V） UU （ V） UV （ V） UW （ V） IU （ V） IV （ V） IW （ V） IUV （ V） IVW （ V） IWU 圖 91 星接負(fù)載實(shí)驗(yàn)電路 表 91 負(fù)載情況 相電壓 線電壓 U 線電流 相電流 IN （ A） UNN/ （ V） Y 對稱 有 Y 對稱 無 Y 不對稱 有 Y 不對稱 無 Δ 對稱 Δ 對稱 2．負(fù)載接成三角形 按圖 92 接線，分對稱（每項(xiàng)均開 3 盞燈）、不對稱（三相負(fù)載分別開 3 盞燈） 39 兩種情況測量線電壓、線電流、相電壓、相電流，并將測試結(jié)果填入表 91 中。 3．了解中線在 Y接電路中的作用。 圖 84 并聯(lián)諧振電路 表 81 電路參數(shù) 測量內(nèi)容 計(jì)算結(jié)果 1R L C 1r 2r 0f 1RU 1rU 2rU ABU RUI r /10 ? 1/1 rUI rL ? 2/2 rUI rC ? Q 3．測量諧振曲線 在諧振頻率的兩側(cè)選取 4 至 5 個測量點(diǎn)，分別測量各頻率點(diǎn)的 RU 值記入表 82中（注意保持信號源的輸出電壓不變，毫伏表的零點(diǎn)準(zhǔn)確），改變 C參數(shù)，重復(fù)該測量。 圖 81 RL 和 C 并聯(lián)諧振電路 2．并聯(lián)諧振電路的特點(diǎn) （ 1）諧振時，回路阻抗最大，且呈純電阻性。 2．為了使諧振曲線的頂點(diǎn)繪制精確，可以在諧振頻率附近多選幾組測量數(shù)據(jù)。 三、實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備 500 型萬用表 1 臺 數(shù)字萬用表 1 臺 電工、模擬、數(shù)字三合一實(shí)驗(yàn)臺及組件 四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 1．確定諧振頻 率 按圖 74 連接電路，調(diào)節(jié)信號源輸出電壓 U=10v，輸出阻抗為 600Ω，改變信號源的輸出頻率，用毫伏表觀測 RU 的變化，當(dāng) RU 達(dá)到最大值時，此時電源的頻率即為該電路諧振狀態(tài)的諧振頻率 0f ，將 0f 記入表 71中。 2． 測定串聯(lián)諧振電路的諧振曲線。 表 61 數(shù)據(jù) 被測元件 測量值 計(jì)算值 U（ v） I（ a） P（ w） R X L C 電感線圈 電 容 器 2．把電感線圈、電容器和一個電阻（滑線變阻器）串聯(lián)按圖 61 接好線路，測量 U、 RU 、LU 、 CU 、 I、 P 將結(jié)果記入表 62 中。 六、實(shí)驗(yàn)報(bào)告 1．日光燈電路并聯(lián)電容器的電容值大小，對電路的功率因數(shù)有何影響？ 2． 提高電感性電路的功率因數(shù)有何意義。過低的功率因數(shù)對供電和用戶來說都是不利的，一般可以并聯(lián)合適的電容器來提高電路的功率因數(shù)。要日光燈管產(chǎn)生弧光放電必須具備兩個條件：一個是將燈管預(yù)熱使其發(fā)射電子；另一個是需要有一個較高的電壓使管內(nèi)氣體擊穿放電。 表 2－ 7 CCCS的轉(zhuǎn)移特性數(shù)據(jù) I1/mA 0 ０ .０５ ０ .１ ０ .１５ ０ .２ ０ .２５ ０ .３ ０ .４ I2/mA （２）測試 CCCS 的 負(fù)載特性 I２ =f（ RL） 保持Ｉ 1＝０ .2ｍＡ，負(fù)載電阻 RL用電阻箱，并調(diào)節(jié)其大小，用電流表測量對應(yīng)的輸出電流 I2，將數(shù)據(jù)記入表 2－ 8 中。 23 表 2－ 2 VCVS的負(fù)載特性數(shù)據(jù) RL/Ω 1K 2K 3K 4K 5K 6K 7K 8K 9K U2/V 2．測試電壓控制電流源（ VCCS）特性 實(shí)驗(yàn)電路如圖 2－ 8所示，圖中， U1 用恒壓源的可調(diào)電壓輸出端， R1＝ 10ｋΩ， RL＝ 2ｋΩ（用電阻箱）。其電路模型如圖 2－ 1（ c）所示。 對于理想運(yùn)算放大器，放大倍數(shù) A為∞，輸入電阻為∞，輸出電阻為 0，由此可得出兩個特性：特性 1：ｕ＋＝ｕ－；特性 2：ｉ＋＝ｉ－＝０。