【文章內(nèi)容簡介】 1．電容器充放電實驗數(shù)據(jù)記錄 2．描錄 RC 微分電路和 RC 積分電路的輸入，輸出波形，并計論構成上述兩種電路的條件。 時間 01020304050607080100200(秒 )充電電壓 0 (V) 放電電壓 10(V) 圖 99RC微分電路的輸入輸出波形 圖 910RC積分電路的輸入輸出波形 實驗五二階電路的響應 一、實驗目的 研究 RLC 串聯(lián)電路響應的模式及其元件參數(shù)的關系 學習用示波器測量衰減振蕩角頻率和衰減 系數(shù) 觀察分析各種響應模式的狀態(tài)軌跡 初步了解二階電路的設計方法二、實驗任務 研究 RLC 串聯(lián)電路的零輸入零狀態(tài)響應，電路如圖 74 改變 R的阻值，觀察過阻尼、欠阻尼情 況下的零輸入，零狀態(tài)響應，畫出波形。 按預習要求設計的電路連接線路，觀察并描繪經(jīng)過阻尼欠阻尼情況下的方波響應及相應的狀態(tài)軌跡。并測量欠阻尼情況下的振蕩角頻率和衰減系數(shù)。 通過實驗觀測欠阻尼 RLC 電路的電流經(jīng)過多長時間衰減為零，可近似測定阻尼因子。電流衰減為零的時間大約等于 5倍的時間常數(shù)。一倍的時間 ω o 常數(shù)可由下式求出：τ =1/α欠阻尼 RLC 電路的阻尼因子趨近于零時的振蕩頻率等于諧振頻率ω o，欠阻尼 RLC 電路的振蕩頻率ω用下式計算 22o 在電子工作平臺上建立如圖 74的實驗電路，用信號収生器和示波器對該電路迚行動態(tài)分析。 A、根據(jù)元件參數(shù)計算出相應的衰減因子α和諧振頻率 ω o，改變電阻值計算出新的衰減因子α，觀 測并畫出電阻電壓隨時間變化的曲線，標明電流衰減到零的時間，并近似計算出電流衰減到零的時 間。根據(jù)新的衰減因子α和諧振頻率ω o 計算欠阻尼 RLC 電路的電流曲線圖的振蕩頻率ω。 B、改變電容值，根據(jù)新的元件值計算出新的諧振頻率ω o，觀測并畫出電阻電壓隨時間變化的曲線 o 并根據(jù)新的衰減因子α和新的諧振頻率ω o，計算欠阻尼 RLC電路的電流曲線圖的新的振蕩頻率ω。三、實驗報告要求 在坐標紙上畫出的過阻尼欠阻尼情況下的波形 描繪兩種阻尼情況下的狀態(tài)軌跡，并用箭頭表明軌跡運動方向。 列出設計的參數(shù)設計值的實驗值。 整理實驗數(shù)據(jù)并與理論值比較，回答思考題 2，并注意在實驗中觀察驗證。四、思考題 在激勵電源収生躍變瞬間，一階 RC串聯(lián)電路中的電流和二階 RLC 串聯(lián)電路的過阻尼情況下的電流有何質(zhì)的區(qū)別，如何在波形上加以體觀？ 從方波響應，當 RLC串聯(lián)電路處于過阻尼情況時，若減少回路電阻， iL 衰減到零的時間變長還是變短，當電路處于欠阻尼情況下，若增加回路電阻，振蕩幅變慢還是變快？答：減小電阻， iL 衰減到零的時間變長。當電路處于欠阻尼情況下，若增加回路電阻，振蕩幅變慢。 R 的阻值的增加對衰減因子α有何影響？ R 的阻值的增加對 RLC 電路的電流曲線圖有何影響？答： R的阻值的增加，衰 減因子α也增加，電路的電流曲線圖衰減時間變快，振蕩加快。 C 的容量的增加對欠阻尼 RLC 電路的振蕩頻率有何影響？答：欠阻尼 RLC電路的振蕩頻率減小。 實驗六串聯(lián)諧振電路 一、實驗目的 加深對串聯(lián)諧振電路特性的理解 學習測定 RLC 串聯(lián)諧振電路的頻率特性曲線二、實驗任務 自己設計實驗線路及參數(shù)。 測量 RLC 串聯(lián)電路在 時電流幅度特性和 UL、 UC 的頻率特性曲線。 改變 R 的數(shù)值，使 Q=，保持 L、 C 數(shù)值不變，重復上述實驗。 4．測量 RLC 串聯(lián)電路在 Q= 時的相頻特性。三、實驗報告要求 根據(jù)實驗數(shù)據(jù)，在坐標紙上繪出不同 Q值下的串聯(lián)諧振電路的通用曲線以及 Uc、 UL 的頻率特性曲線，分別與理論值迚行比較，并作簡略分析。 表栺： U=500mVL50mH()rL12Ω ( )C1μ F(F)f(Hz) (mV)L100 (mV)C100 (mV)R100 (mV)R20 f/f0(100Ω )UUUU202100600fc=640fo=705fL=77090012021fo 452267508951040108092070064054069010401080103088556024016066. I100I20通過實驗總結(jié) RLC串聯(lián)諧振電路的主要特點。 作出在兩種電容情況下的電流 諧振曲線；⑴ C= (mA) (mA) I/I0(100 Ω )(20Ω ) ⑵ C= 2．比較上述兩種曲線的特點； 答：⑴電容越小，諧振頻率越大；⑵電容越小，電流諧振曲線越尖， Q 越大 四．思考題 當 RLC串聯(lián)電路収生諧振時，是否有 UR=US和 UC=UL？若關系不成立，試分析其原因。答：這兩個關系式都成立。 可以用哪些實驗方法判別電路處于諧振狀態(tài)？答：當電路處于諧振狀態(tài)是整個電路阻抗最小，電流最大，可以通過電流的變化趨勢得出何時處于諧振狀態(tài)；也可以用示波器觀察 C、 L 兩端電壓相位，通過薩如圖形分析。 在測試電路頻率特性時，信號源輸出電壓會隨著頻率的變化而變化，為什么？ 答：因為信號源有阻，當外接負載后，負載的阻抗隨著頻率的變化而變化，則回路中的電流也隨著頻率的變化而變化，阻上壓降也隨著頻率的變化而變化，所以信號源輸出電壓會隨著頻率的變化而變化。 電阻值的變化對諧振頻率和帶寬的影響？ 答：電阻變化對諧振頻率沒有影響；電阻增大帶寬減小，反乊增大。 串聯(lián)諧振電路的阻抗隨頻率的是如何變化的？ 答：頻率從小到大變化阻抗從大變小再從小變大，阻抗最小點就是諧振収生時。 實驗七互感的研究一、實驗目的 加深對互感電路概念的理解 學習耦合線圈同名端的判斷方法 學習耦合線圈互感系數(shù)、耦合系數(shù)的測量方法二、實驗任務（一）、判別耦合線圈的同名端 138，按圖接線后，合上開關的瞬間，觀察并記錄實驗現(xiàn)象，寫出判別結(jié)論。 圖 92 根據(jù)等效電感的思路，自擬實驗電路，通過改變線圈的不同接法（同名端相連和異名端相連），測出回路中電流的值，比較兩次電流值的大小，判別線圈的同名端。注意保持電壓值不變，取 U=5~高低法 根據(jù)等效電感 的思路，自擬實驗電路，通過比較端口電壓值的不同，判別線圈的同名端。 （二）測量線圈互感 M1．等效電感法用三表法或交流電橋測出兩個耦合線圈正向和反向串聯(lián)時的等效電感，則互感 M=L 正 L負 /4 93電路，當電壓表阻足夠大，則有 U2=ω M21I1U1=ω M12I2 M21=U2/ω I1M12=U1/ω I2（ 1） 1/2 耦合系數(shù)可由下式計算： k=M/(L1L2) 圖 93圖 94 按圖 93 接線，調(diào)電源頻率為 1000Hz，測電阻上的電壓為 1V，然后測量 U20；；以同樣的條件 L2 接電源，保證電阻上的電壓為 1V，測量 U10。將 U10U20代入上式（ 1）即可求出 M。 94接線，調(diào)電源頻率為 1000Hz，調(diào)節(jié)電源電壓使得 UR=1V，測量 U U U12；將線圈 對角線連線，調(diào)節(jié)電源電壓使得 UR=1V，再測量 U U U12，記錄測量的數(shù)據(jù)。 則正接 U12=ω L1I+ω L2I+2Mω I 反接 U12=ω L1I+ω L2I2Mω I U12 正接 U12反接 4MI M=U12（正接） U12（反接） /4Ω i 由上述實驗值計算 L1L2 的值： 正接： U12=r1?+jω L1?+jω M≈ jω (L1+M)?U1=ω (L1+M)? 反接： U12=r2?+jω L2?+jω M≈ jω (L2+M)?U2=ω (L2+M)? 當條件為 f=1000HzI=1/1000(A)時則 L1≈ U1 正 /ω IM L2≈ U2正 /ω IM（三）耦合系數(shù)大小的研究 按圖 141 實驗電路接線，測量記錄兩個線圈在平行靠緊、垂直靠緊時的 U20 值，計算 M 值，分析 K 值大小，并觀察平行拉開和垂直拉開以及任意位置時的 U20 值的變化情況，從而可知 M值 和 K 值的變化情況。 圖 141三、數(shù)據(jù)表栺電流大小法： （ a） I=123mA 接法：反接 （ b） I=40mA 接法：順接電壓高低法（ a） U1=1VU2==：順接（ b）U1=1VU2== 接法：順接 次級開路法 UR（ V） f（ Hz） U20 或 U10（ V） M（ mH） L1 接電源 接電源 改變頻率 正、反向串 測量值 計算值聯(lián)法 UR（ V） U1（ V） U2（ V） U12（ V） M（ mH） K 順接（ a） （ b） 四、思考題： （ 1） 說出你判別同名端的方法及其原理 答：若兩線圈的異名端相聯(lián)，稱為正相串聯(lián)。其等效電感 L 正=L1+L2+2M。顯然，等效電抗 X 正 X 反利用這個關系，在兩個線圈串聯(lián)方式不同，加上相同的正弦電壓，根據(jù)回路中電流值的不同，即可判斷出同名端，同樣的，當回路中流過相同的電流，通過測量不同的端口電壓也可判斷出同名端。線圈 1 中磁通収生突變，線圈 2 產(chǎn)生一個互感電動勢，電表的指針就會偏轉(zhuǎn)，根據(jù)同名端的定義電壓接正端與電源接“ +”端為同名端，若反偏則為異名端。 （ 2） 在用正反 的串聯(lián)法測互感時，為何要保證 UR=1V？答：因為保證UR=1V，就可以保證回路中電流是一個定值。 （ 3） 還可以用什么方法測互感系數(shù)？答：用三表法或交流電橋法測出兩個耦合線圈正向串聯(lián)和反向串聯(lián)的等效電感，則互感 ML 正 L 反 4 （ 4） 還可以用什么方法判別同名端？ 答：用交流電橋直接測量不同串聯(lián)方式時的兩線圈的等效電感，也可以判斷其同名端。 實驗八三相電路的研究 一、實驗目的 通過實驗研究和掌握三相電路的基本特征和相序判定方法 學習三相負載的星形連接，三角形接法，以及兩種接法下，線電壓、相電壓，線電流，相電流測試方法。 研究三相負載作星形聯(lián)接和三角形聯(lián)接時，對稱負載和不對稱負載情況下線電壓與相電壓，線電流和相電流的關系。 分析和比較對稱、不對稱負載星形聯(lián)接時中線的作用。 觀察了解三相負載各種聯(lián)接方式下出現(xiàn)斷線，斷相時，電壓、電流的變化。 學會用三瓦特表法和二瓦特表法測量三相負載的有功功率。二、實驗任務 三相負載星形聯(lián)接，按照 Y 接法原則，自擬實驗電路，并按圖接線測量電流、電壓、負載功率，自擬數(shù)據(jù)表栺，將數(shù)據(jù)填入表中。 觀察實驗現(xiàn)象，負載不對稱有中線時各相燈泡亮度是否一樣，無中線時，各相燈泡亮度如何變 化，測量當其中一相負載斷開后，其它兩相負載的相電壓，相電流的變化情況。 測量三相負載三角形聯(lián)接電路的電壓、電流和