【文章內(nèi)容簡介】 = “ ” I 3 = U 3 =計算的基礎(chǔ)，不確定參考方向理論計算就無法迚行；在實驗測量中，如果不標(biāo)出支路的參考方向，就不能確定測出數(shù)據(jù)的正負(fù)，從而無法判別支路電流電壓實際方向，不能得出正確數(shù)據(jù)。如圖 13 電路圖，并將電阻 R 3 改接二極管 2CZ82F，實驗結(jié)果是二極管支路電流和電壓降不符合疊加定理，還是所有支路電流和電壓均不符合疊加定理？ 答：所有支路電流和電壓均不符合疊加定理。用 C31V 直流電壓表和 MF18 萬用表電壓檔測開路電壓，哪個值更接近于理論值，為什么？ 答：用 MF18測量更接近于理論值。因為 MF18 的阻大于 C31V 的阻，所以用 MF18 測量電壓對于外電路的影響比 C31V 小。實驗三 交流參數(shù)的測定及功率因數(shù)的提高一、實驗?zāi)康募由罾斫庹医涣麟娐分须妷汉碗娏鞯南嗔扛拍?。學(xué)習(xí)單相交流電路的電流、電壓、功率的測量方法。學(xué)習(xí)用交流電流表，交流電壓表、功率表、單相調(diào)壓器測量元件的交流等效參數(shù)。了解并聯(lián)電容提高感性負(fù)載功率因數(shù)的原理與方法二、實驗任務(wù) 分別測量電阻 R、電感元件 L，電容 C 的交流參數(shù)，接線如圖 333。圖 33分別測量 R、L，C 及電容與電感串聯(lián)，并聯(lián)時的等效的阻抗，并用實驗的方法判別阻抗性質(zhì)現(xiàn)有電流表、電壓表和滑線變阻器、調(diào)壓器，如何用實驗的方法測試某電感線圈的等效參數(shù)，設(shè)計出實驗方案及電路圖。實驗方法及要求 按圖 33 接線，檢查無誤后通電，先接通 SW4，調(diào)電壓慢慢上升使電源表讀數(shù)為 ，注意讀電流時，電壓表，功率表開關(guān)要斷開，（這三個表在讀數(shù)時要分別讀。）再接通電壓表讀出電壓值，記下此時的電壓值，以這個值為基準(zhǔn)不變，保持不變，以后調(diào)節(jié)電阻值使I R 調(diào)電容值使I C ，接通功率表分別讀出三個元件的功率值；保持電壓不變，再測出 3 個并聯(lián)電路的電壓和電流值，以及功率值，三、實驗數(shù)據(jù) 測 得 值 計 算 值 被測元件 U（V）I（A）P（W）cos |Z|（Ω）R（Ω）X（Ω）L（H）C（F）電 容 電感RR||L（R串 L）R||C（R串 C）R||L||C電路功率因數(shù)提高的研究 （1）按自己設(shè)計的電路圖接線，數(shù)據(jù)表據(jù)自擬，測出 C=0 時，U L、U R、I、P L、P R 及總功率、計算負(fù)載端的 cos。（2）依次增加電容 C 值，使電路負(fù)載端的功率因數(shù)逐步提高，直至電路呈容性為止，測出不同 C值時的 U、I、P計算 cos。（3）測出cos =1 時的電容值。記錄表栺 功率表 U m =300V I m = C W =（w/ 栺）r= 基本電路測量值 U=218（V）U 鎮(zhèn) =198（V）U 燈 =61（V）結(jié)論：U U 鎮(zhèn)U 燈C(μF)I（A）I L（A）I C（A）U（V）P（W）P 表 損（W）P 實 際（W）cos 0 218 2 218 (諧振) 218 6 218 8 218 四、思考題實驗時，若單相調(diào)壓器原邊和副邊接反，會収生了什么情況，為什么？ 答：原邊和副邊接反會使調(diào)壓器燒毀。用三表法測參數(shù)，為什么在被測元件兩端并接試驗電容可以判斷元件的性質(zhì)，用相量圖說明。 194 193..99 97 194 194 194 0 99..34 100..5292..52151..56150．5(a)(b)(c)（d）圖 35 答：(a)圖反偏，(b)圖正偏，(c)圖正偏，(d)圖正偏。(a)(b)圖正確，(c)(d圖)不正確。感性負(fù)載的功率因數(shù)用并聯(lián)電容的辦法而不用串聯(lián)的辦法？答：電路并聯(lián)電容后，可以使總支路上的電流減小，從而減小視在功率，而不影響感性負(fù)載的正常工作即感性負(fù)載所消耗的有功功率不變。如果采用串聯(lián)電容，當(dāng)兩端電壓不變的情況下，感性負(fù)載兩端電壓會収生變化，而回路中的電流隨著電容的增大而增大，當(dāng)容抗和感抗相抵消時，回路中的電流最大，這樣，視在功率是增大的，負(fù)載消耗的有功功率也增大，所以串聯(lián)電容不能有效地提高功率因數(shù)。0 答：用電容實現(xiàn)功率因數(shù)的提高是利用了在交流電路中電容兩端電流相位超前電壓 90 的特性，在0 感性電路中串聯(lián)電容，電流受到電感的影響不能超前電壓 90。答：并接電容后，總電流會収生變化，如果電流變大則說明是感性，電流變小則說明是容性。測元件 Z 所消耗的有功功率，試判別下圖中功率表的指針是正偏還是反偏，接確嗎？實驗四 一階電路的響應(yīng)一、實驗?zāi)康膶W(xué)習(xí)用示波器觀察和分析動態(tài)電路的過渡過程。學(xué)習(xí)用示波器測量一階電路的時間常數(shù)。研究一階電路階躍響應(yīng)和方波響應(yīng)的基本規(guī)律和特點。研究 RC微分電路和積分電路二、實驗任務(wù) 研究 RC電路的零輸入響應(yīng)與零狀態(tài)響應(yīng)和全響應(yīng)實驗電路如圖 68 所示。U s 為直流電壓源，r 為初始值的充電電阻。開關(guān)首先置于位置 2，當(dāng)電容器電壓為零以后，開關(guān)由位置 2 轉(zhuǎn)到位置 1，即可用示波器觀察到零狀態(tài)響應(yīng)波形；電路達(dá)到穩(wěn)態(tài)以后，記錄下電路到達(dá)穩(wěn)態(tài)的時間。開關(guān)再由位置 1 轉(zhuǎn)到位置 2，即可觀察到零輸入響應(yīng)的波 形。在 R、C 兩端分別觀察零輸入響應(yīng)和零狀態(tài)響應(yīng)時 u c t 和 i c t 的波形。分別改變 R、C 的數(shù)值觀察零輸入響應(yīng)和零狀態(tài)響應(yīng)時，u c t 和 i c t 的波形的變化情況。觀測全響應(yīng)時，取 Us 1 分別為 2V,10V,在 Us 分別大于、小于、等于 Us 1 三種情況下，觀察 u c(t)的波形，注意不能同時將 K和 K 1 投向電源。圖68 觀察RC 電路響應(yīng)的實驗電路按要求設(shè)計一個微積分分器電路。（電容值選在 F ~ 1 F 乊 間）三、實驗數(shù)據(jù) 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(gòu)成上述兩種電路的條件。時 間 0 10 20 30 40 50 60 70 80 100 200(秒)充電電壓 0(V)放電電壓 10(V) 0 0 0圖 99RC 微分電路的輸入輸出波形圖 910 RC積分電路的輸入輸出波形實驗五 二階電路的響應(yīng)一、實驗?zāi)康难芯?RLC串聯(lián)電路響應(yīng)的模式及其元件參數(shù)的關(guān)系 學(xué)習(xí)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(yīng)模式的狀態(tài)軌跡 初步了解二階電路的設(shè)計方法二、實驗任務(wù) 研究 RLC串聯(lián)電路的零輸入零狀態(tài)響應(yīng)，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(yīng)，畫出波形。按預(yù)習(xí)要求設(shè)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(yīng)及相應(yīng)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 ωo，欠阻尼 RLC電路的振蕩頻率 ω用下式計算 2 2 o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(yīng)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(biāo)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(biāo)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(shè)計的參數(shù)設(shè)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(yīng)，當(dāng) RLC串聯(lián)電路處于過阻尼情況時，若減少回路電阻，i L 衰減到零的時間變長還是變短，當(dāng)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，i L 衰減到零的時間變長。當(dāng)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?zāi)康募由顚Υ?lián)諧振電路特性的理解學(xué)習(xí)測定 RLC串聯(lián)諧振電路的頻率特性曲線二、實驗任務(wù) 自己設(shè)計實驗線路及參數(shù)。測量 RLC 串聯(lián)電路在 Q U L、U C 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(fù)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(biāo)紙上繪出不同 Q 值下的串聯(lián)諧振電路的通用曲線以及 U c、U L 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=500mV L 50mH()r L 12Ω()C 1μF( μF)f(Hz)(mV)L100(mV)C100(mV)R100(m V)R 20f/f 0(100Ω)U U U U 200 400 600 f c =640 f o =705 f L =770 900 1200 2 f o226 750 895 1040 1080 920 700 640 540 690 1040 1080 1030 885 560 240 160 66 168 375 420 440 415 310 174 135 13 36 125 185 292 185 81 38 28 I 100 I 20 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； ⑴C=(mA) (mA) I/I 0(100Ω) I/I 0(20Ω) ⑵C=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(dāng) RLC串聯(lián)電路収生諧振時，是否有 U R =U S 和 U C =U L ？若關(guān)系不成立，試分析其原因。答：這兩個關(guān)系式都成立?？梢杂媚男嶒灧椒ㄅ袆e電路處于諧振狀態(tài)？ 答：當(dāng)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(dāng)外接負(fù)載后，負(fù)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?zāi)康募由顚ジ须娐犯拍畹睦斫鈱W(xué)習(xí)耦合線圈同名端的判斷方法學(xué)習(xí)耦合線圈互感系數(shù)、耦合系數(shù)的測量方法二、實驗任務(wù) （一）、判別耦合線圈的同名端 138，按圖接線后，合上開關(guān)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=5~10V 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 M 1．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(fù) /4 如圖 93 電路，當(dāng)電壓表阻足夠大，則有U 2 =ωM 21 I 1 U 1 =ωM 12 I 2M 21 =U 2 /ωI 1 M 12 =U 1 /ωI 2（1）1/2 耦合系數(shù)可由下式計算：k=M/(L 1 L 2)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 U 20； ；以同樣的條件 L 2 接電源，保證電阻上的電壓為 1V，測量 U 10。將U 10 U 20 代入上式（1）即可求出 M。 按圖 94 接線，調(diào)電源頻率為 1000Hz，調(diào)節(jié)電源電壓使得 U R =1V，測量 U U U 12 ；將線圈對角線連線，調(diào)節(jié)電源電壓使得 U R =1V，再測量 U U U 12，記錄測量的數(shù)據(jù)。則 正接 U 12 =ωL 1 I+ωL 2 I+2MωI反接 U 12 =ωL 1 I+ωL 2 I2M ωIU 12 正 接 U 12 反 接 4 MIM=U 12（正接）U 12（反接）/4Ωi 由上述實驗值計算 L 1 L 2 的值：正接：U 12 =r 1 ?+jωL 1 ?+jωM