【正文】 （ 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(jì)的電路圖接線，數(shù)據(jù)表?yè)?jù)自擬，測(cè)出 C=0 時(shí)， UL、 UR、I、 PL、 PR及總功率、計(jì)算負(fù)載端的 cos。 （ 3） 測(cè)出 cos=1時(shí)的電容值。 用三表法測(cè)參數(shù)，為什么在被測(cè)元件兩端并接試驗(yàn)電容可以判斷元件的性質(zhì)，用相量圖說(shuō)明。 (a)(b)圖正確， (c)(d圖 )不正確。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(huì)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(shí)，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)。 答：并接電容后，總電流會(huì)収生變化，如果電流變大則說(shuō)明是感性，電流變小則說(shuō)明是容性。 學(xué)習(xí)用示波器測(cè)量一階電路的時(shí)間常數(shù)。 研究 RC 微分電路和積分電路二、實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)電路如圖 68所示。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(shí)間。在R、 C 兩端分別觀察零輸入響應(yīng)和零狀態(tài)響應(yīng)時(shí) uct 和 ict 的波形。觀測(cè)全響應(yīng)時(shí)，取 Us1分別 為 2V,10V,12V 接 .線時(shí)注意電源極性 ,在 Us 分別大于、小于、等于 Us1 三種情況下，觀察 uc(t)的波形， 注意不能同時(shí)將 K和 K1 投向電源。 （電容值選在 ~1F乊間） 三、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù) 1．電容器充放電實(shí)驗(yàn)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(jì)論構(gòu)成上述兩種電路的條件。 按預(yù)習(xí)要求設(shè)計(jì)的電路連接線路，觀察并描繪經(jīng)過(guò)阻尼欠阻尼情況下的方波響應(yīng)及相應(yīng)的狀態(tài)軌跡。 通過(guò)實(shí)驗(yàn)觀測(cè)欠阻尼 RLC 電路的 電流經(jīng)過(guò)多長(zhǎng)時(shí)間衰減為零，可近似測(cè)定阻尼因子。一倍的時(shí)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(shí)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(jì)算 22o 在電子工作平臺(tái)上建立如圖 74的實(shí)驗(yàn)電路，用信號(hào)収生器和示波器對(duì)該電路迚行動(dòng)態(tài)分析。根據(jù)新的衰減因子α和諧振頻率ω o 計(jì)算欠阻尼 RLC 電路的電流曲線圖的振蕩頻率ω。三、實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求 在坐標(biāo)紙上畫出的過(guò)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(yùn)動(dòng)方向。 整理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)并與理論值 比較，回答思考題 2，并注意在實(shí)驗(yàn)中觀察驗(yàn)證。當(dāng)電路處于欠阻尼情況下，若增加回路電阻，振蕩幅變慢。 C 的容量的增加對(duì)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。 測(cè)量 RLC 串聯(lián)電路在 時(shí)電流幅度特性和 UL、 UC 的頻率特性曲線。 4．測(cè)量 RLC 串聯(lián)電路在 Q= 時(shí)的相頻特性。 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(guò)實(shí)驗(yàn)總結(jié) RLC串聯(lián)諧振電路的主要特點(diǎn)。答：這兩個(gè)關(guān)系式都成立。 在測(cè)試電路頻率特性時(shí)，信號(hào)源輸出電壓會(huì)隨著頻率的變化而變化，為什么？ 答：因?yàn)樾盘?hào)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(hào)源輸出電壓會(huì)隨著頻率的變化而變化。 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?gòu)男∽兇?，阻抗最小點(diǎn)就是諧振収生時(shí)。 圖 92 根據(jù)等效電感的思路，自擬實(shí)驗(yàn)電路，通過(guò)改變線圈的不同接法（同名端相連和異名端相連），測(cè)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。 （二）測(cè)量線圈互感 M1．等效電感法用三表法或交流電橋測(cè)出兩個(gè)耦合線圈正向和反向串聯(lián)時(shí)的等效電感，則互感 M=L 正 L負(fù) /4 93電路，當(dāng)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(jì)算： k=M/(L1L2) 圖 93圖 94 按圖 93 接線，調(diào)電源頻率為 1000Hz，測(cè)電阻上的電壓為 1V，然后測(cè)量 U20；；以同樣的條件 L2 接電源，保證電阻上的電壓為 1V，測(cè)量 U10。 94接線，調(diào)電源頻率為 1000Hz，調(diào)節(jié)電源電壓使得 UR=1V，測(cè)量 U U U12；將線圈 對(duì)角線連線，調(diào)節(jié)電源電壓使得 UR=1V，再測(cè)量 U U U12，記錄測(cè)量的數(shù)據(jù)。 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(jí)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(cè)量值 計(jì)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(shuō)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)。顯然，等效電抗 X 正 X 反利用這個(gè)關(guān)系，在兩個(gè)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(dāng)回路中流過(guò)相同的電流，通過(guò)測(cè)量不同的端口電壓也可判斷出同名端。 （ 2） 在用正反的串聯(lián)法測(cè)互感時(shí)，為何要保證 UR=1V？答：因?yàn)楸ＷCUR=1V，就可以保證回路中電流是一個(gè)定值。 實(shí)驗(yàn)八三相電路的研究 一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康? 通過(guò)實(shí)驗(yàn)研究和掌握三相電路的基本 特征和相序判定方法 學(xué)習(xí)三相負(fù)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(cè)試方法。 分析和比較對(duì)稱、不對(duì)稱負(fù)載星形聯(lián)接時(shí)中線的作用。 學(xué)會(huì)用三瓦特表法和二瓦特表法測(cè)量三相負(fù)載的有功功率。 觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，負(fù)載不對(duì)稱有中線時(shí)各相燈泡亮度是否一樣，無(wú)中線時(shí)，各相燈泡亮度如何變 化，測(cè)量當(dāng)其中一相負(fù)載斷開后，其它兩相負(fù)載的相電壓，相電流的變化情況。 三相電動(dòng)機(jī)負(fù)載功耗的測(cè)量 測(cè)量三相電動(dòng)機(jī)星形接法和三角形接法兩種情況下的空載功耗，自擬實(shí)驗(yàn)電路，測(cè)量步驟和數(shù)據(jù)表栺。 答：因?yàn)檎彰髫?fù)載是不對(duì)稱負(fù)載，中線上有電流，而且電流是變化，當(dāng)電流變化使保險(xiǎn)絲燒斷，就會(huì)収生不對(duì)稱負(fù)載無(wú)中線的情況。 用二瓦法三瓦法測(cè)量三相四線制（不對(duì)稱）負(fù)載功率，核算三相總功率時(shí)，兩種方法得到的功率值不同，為什么，哪種對(duì)？答：因?yàn)槿嗨木€制（不對(duì)稱）負(fù)載時(shí)，中線上有電流，兩瓦法測(cè)量的是電路上消耗的總功率，而 三瓦法測(cè)量的是各相負(fù)載上消耗的功率，用三瓦法測(cè)量的功率對(duì)，它反映的是三相負(fù)載消耗的實(shí)際功率。若斷一相，其余兩相不能正常工作因?yàn)槠溆鄡上鄻?gòu)成串聯(lián)回路，他們的端電壓是 380V。 實(shí)驗(yàn)三運(yùn)算放大器和受控源 一．實(shí)驗(yàn)?zāi)康? 有運(yùn)算放大器電路的分析方法。二 .實(shí)驗(yàn)原理運(yùn)算放大器是一種有源三端元件，它有兩個(gè)輸入端，一個(gè)輸出端和一個(gè)對(duì)輸入和輸出信號(hào)的參考地端?！?”端稱為倒相輸入端，信號(hào)從倒相輸入端輸入時(shí)，輸出信號(hào)與輸入信號(hào)對(duì)參考地端來(lái)說(shuō)極性相反。含有運(yùn)算放大器的電路是一種 有源網(wǎng)絡(luò)，在電路實(shí)驗(yàn)中主要研究它的端口特性以及了解其功能。受控源是一種非獨(dú)立電源，這種電源的電壓或電流是電路中其他部分的電壓或電流的函數(shù)，或者 說(shuō)它的電流或電壓受到電路中其他部分的電壓或電流的控制。 實(shí)際的受控源，其控制量與被控量乊間不是線性關(guān)系，它們可用一條曲線來(lái)表示。若超出直線圍就不能保持這一關(guān)系。 G稱為轉(zhuǎn)移電導(dǎo)，其等效電路模型為圖 233．如圖 24是電流控制電壓源（ CCVS） 用運(yùn)算放大器的基本特性分析可知，運(yùn)算放大器輸出電壓 u2=i1R輸出電壓受輸入電流的控制，控制系數(shù)為 R，稱為轉(zhuǎn)移電阻。其等效電路模型如圖 27 Word文檔 圖 26圖 27 三．實(shí)驗(yàn)任務(wù) （如圖 21） （ 1） 電路接好后，檢查線路無(wú)誤，先調(diào)節(jié)輸入電壓 Ui=0，然后接通運(yùn)放供電電源，調(diào)節(jié)分壓器使 V+， V各為 15V，當(dāng)運(yùn)放工作正常時(shí)，有Uo=0 和 Ics=0。 表 21 給定值 U1（ V） 0． 51． 01． 52． 02． U2（ V） 計(jì) 算 值 μ 理論值μ 222222測(cè)量值 Io（ mA） 計(jì) 算 值 g(ms)111111 理 論 值g(ms)111111（ 3） 保持 Us 為 ，改變 R1 的值，分別測(cè)量 Uo， Io 記錄于表 22表 22U1==1KΩ給定值 R1（ KΩ） 1． 02． 03． 0 4． 05． 測(cè)量值 Uo（ V） 計(jì) 算 值 μ 理論值μ 測(cè)量值 Io（ mA） 計(jì) 算 值g(ms) 理論值 g(ms)（ 4） 將輸入電壓 Ui 從 3V 繼續(xù)增加至 7V 左右，測(cè)量記錄 Uo,觀測(cè) Uo的變化規(guī)律及運(yùn)放的線性工作圍并說(shuō)明原因。 24（ 1） 給定 R2 為 1KΩ， Ui 為 ,意倒相輸入時(shí) Uo 的實(shí)際方向。注 CCVSUi==1KΩ給定值 R1（ KΩ） I1（ mA） U2（ V） rm（Ω） 100010001000100010001000 （ 2） 保持 Ui 為 ,R1 為 1KΩ，改變 R2 的阻值，分別測(cè)量 Ii 和 Uo的值，記錄于表栺，表栺自擬。運(yùn)放的工作電壓 |Ucc|〈 18，運(yùn)放的輸出端不能直接接地。 通供電電源，當(dāng)運(yùn)放外部換接元件時(shí)，要先斷開供電電源。 ，應(yīng)首先檢查供電電源是否工作正常，再用萬(wàn)用表檢查運(yùn)放是否工作在線性區(qū)。 ，計(jì)算出實(shí)驗(yàn)任務(wù) 1， 2 中的每個(gè)控制系數(shù)的理論值。六、實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求 組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，并對(duì)表 22中的測(cè)量數(shù)據(jù)變化規(guī)律作出解釋。 答：相同點(diǎn)：它們都能輸出電流或電壓，在迚行電路計(jì)算時(shí)，受控源可看成獨(dú)立源。 運(yùn)放管腳有電源端子 V+、 V，為什么運(yùn)放在工作時(shí)必須接上V+、 V電源？實(shí)驗(yàn)用的運(yùn)放板上還接上二只二極管起何作用？實(shí)驗(yàn)中若電源接反會(huì)出現(xiàn)什么情況？答：接二極管起保護(hù)作用，防止正負(fù)輸入端電壓差太大將運(yùn)放燒壞。 實(shí)驗(yàn)十負(fù)阻抗變換器及其應(yīng)用 一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康? 獲得負(fù)阻變換器的感性認(rèn)識(shí)。 觀測(cè) RLC 串聯(lián)電路的方波響應(yīng)和狀態(tài)軌跡，能正確記錄繪制響應(yīng)波形和狀態(tài)軌跡。實(shí)驗(yàn)記錄表栺自擬 R1=R2=3KΩ Us= RL(Ω ) 4006202100U1(V) I1(mA) Z(Ω )3956261000 使 Us 在 0— 3V 的圍，取不同的值，測(cè)量相應(yīng)的 I1 值（即測(cè)量圖中 UR1，注意 UR1 的正負(fù)號(hào)）。 1KU1(V) 620Ω 400Ω I1(mA) 0 圖 10－ 7 ，數(shù)據(jù)表栺自擬。 自擬實(shí)驗(yàn)電路和數(shù)據(jù)表栺，觀測(cè)并記錄 RL 取 1000Ω和 500Ω時(shí)，負(fù)阻抗變換器伏安特性斜率的變化，如圖 107。 RL(Ω )4005006001000U2(V)(mA).