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實(shí)驗(yàn)四 線性電路疊加性和齊次性驗(yàn)證 表4—１實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)一(開關(guān)S3 投向R3側(cè)) 測量項(xiàng)目 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 US1 (V) US2 (V) I1 (mA) I2 (mA) I3 (mA) UAB (V) UCD (V) UAD (V) UDE (V) UFA (V) US1單獨(dú)作用 12 0 8.65 -2.39 6.25 2.39 0.789 3.18 4.39 4.41 US2單獨(dú)作用 0 -6 1.19 -3.59 -2.39 3.59 1.186 -1.221 0.068 0.611 US1, US2共同作用 12 -6 9.85 -5.99 3.85 5.98 1.976 1.965 5.00 5.02 2US2單獨(dú)作用 0 -12 2.39 -7.18 -4.79 7.18 2.36 -2.44 1.217 1.222 表4—２ 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)二(S3投向二極管VD側(cè)) 測量項(xiàng)目 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 US1 (V) US2 (V) I1 (mA) I2 (mA) I3 (mA) UAB (V) UCD (V) UAD (V) UDE (V) UFA (V) US1單獨(dú)作用 12 0 8.68 -2.50 6.18 2.50 0.639 3.14 4.41 4.43 US2單獨(dú)作用 0 -6 1.313 -3.90 -2.65 3.98 0.662 -1.354 0.675 0.677 US1, US2共同作用 12 -6 10.17 -6.95 3.21 6.95 0.688 1.640 5.16 5.18 2US2單獨(dú)作用 0 -12 2.81 -8.43 -5.62 8.43 0.697 -2.87 1.429 1.435 1．疊加原理中US1, US2分別單獨(dú)作用，在實(shí)驗(yàn)中應(yīng)如何操作？可否將要去掉的電源（US1或US2）直接短接？ 答: US1電源單獨(dú)作用時(shí)，將開關(guān)S1投向US1側(cè)，開關(guān)S2投向短路側(cè)； US2電源單獨(dú)作用時(shí)，將開關(guān)S1投向短路側(cè)，開關(guān)S2投向US2側(cè)。 不可以直接短接，會(huì)燒壞電壓源。 2．實(shí)驗(yàn)電路中，若有一個(gè)電阻元件改為二極管，試問疊加性還成立嗎？為什么？ 答：不成立。二極管是非線性元件，疊加性不適用于非線性電路（由實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)二可知）。 實(shí)驗(yàn)五 電壓源、電流源及其電源等效變換 表5－1 電壓源（恒壓源）外特性數(shù)據(jù) R2(Ω) 470 400 300 200 100 0 I (mA) 8.72 9.74 11.68 14.58 19.41 30.0 U (V) 6.00 6.00 6.00 6.00 6.00 6.00 表5－2 實(shí)際電壓源外特性數(shù)據(jù) R2(Ω) 470 400 300 200 100 0 I (mA) 8.12 8.99 10.62 12.97 16.66 24.1 U (V) 5.60 5.50 5.40 5.30 5.10 4.80 表5－3 理想電流源與實(shí)際電流源外特性數(shù)據(jù) R2(Ω) 470 400 300 200 100 0 RS=∞ 5.02 5.02 5.02 5.02 5.02 5.01 U (V) 2.42 2.06 1.58 1.053 0.526 0 RS=1KΩ I (mA) 3.41 3.58 3.86 4.18 4.56 5.01 U (V) 1.684 1.504 1.215 0.877 0.478 0 3．研究電源等效變換的條件 U(V) I (mA) 圖5-4（a） 4.82 24.1 圖5-4（b） 4.83 24.1 圖（a）計(jì)算 圖（b）測得Is=123Ma 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？ 答：電壓源內(nèi)阻很小，若輸出端短路會(huì)使電路中的電流無窮大；電流源內(nèi)阻很大，若輸出端開路會(huì)使加在電源兩端的電壓無窮大，兩種情況都會(huì)使電源燒毀。 2． 說明電壓源和電流源的特性，其輸出是否在任何負(fù)載下能保持恒值？ 答：電壓源具有端電壓保持恒定不變，而輸出電流的大小由負(fù)載決定的特性； 電流源具有輸出電流保持恒定不變，而端電壓的大小由負(fù)載決定的特性； 其輸出在任何負(fù)載下能保持恒值。 3． 實(shí)際電壓源與實(shí)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(gè)參數(shù)影響？ 答：實(shí)際電壓源與實(shí)際電流源都是存在內(nèi)阻的，實(shí)際電壓源其端電壓U隨輸出電流I增大而降低，實(shí)際電流源其輸出電流I隨端電壓U增大而減小，因此都是呈下降變化趨勢。下降快慢受內(nèi)阻RS影響。 4．實(shí)際電壓源與實(shí)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？ 答：實(shí)際電壓源與實(shí)際電流源等效變換的條件為： （1）實(shí)際電壓源與實(shí)際電流源的內(nèi)阻均為RS； （2）滿足。 所謂等效是對同樣大小的負(fù)載而言。 電壓源與電流源不能等效變換。 實(shí)驗(yàn)六 戴維南定理和諾頓定理的驗(yàn)證 四．實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 1、表6-1 Uoc(V) Isc(mA) Rs=Uoc/Isc 1.724 3.29 524.0 2、表6-2 RL(W) 990 900 800 700 600 500 400 300 200 100 U(V) 1.132 1.089 1.042 0.987 0.922 0.844 0.636 0.484 0.484 0.282 I(mA) 1.137 1.209 1.302 1.408 1.535 1.685 1.867 2.13 2.43 2.82 3、表6-3有源二端網(wǎng)絡(luò)等效電流源的外特性數(shù)據(jù) RL(W) 990 900 800 700 600 500 400 300 200 100 U(V) 1.116 1.078 1.03 0.974 0.908 0.83 0.735 0.623 0.472 0.274 I(mA) 1.126 1.196 1.286 1.389 1.512 1.657 1.834 2.08 2.37 2.74 表6－4有源二端網(wǎng)絡(luò)等效電流源的外特性數(shù)據(jù) RL(W) 990 900 800 700 600 500 400 300 200 100 U(V) 1.14 1.101 1.051 0.993 0.925 0.844 0.746 0.632 0.477 0.276 I(mA) 1.158 1.222 1.312 1.417 1.539 1.686 1.863 2.11 2.39 2.77 4、Req= 516 (W) 6、UOC= 1.724伏 RS=522歐姆 7、UOC=1.731伏 六．預(yù)習(xí)與思考題 1．如何測量有源二端網(wǎng)絡(luò)的開路電壓和短路電流，在什么情況下不能直接測量開路電壓和短路電流？ 答：當(dāng)被測有源二端網(wǎng)絡(luò)的等效內(nèi)阻RS數(shù)值很大與選用的電壓表內(nèi)阻相近，或數(shù)值很小與電流表的內(nèi)阻相近時(shí)，存在較大的測量誤差時(shí)，不適用開路電壓和短路電流法測量；此外存在某些輸出不能短路的電路也不適合采用短路電流法測量。 2．說明測量有源二端網(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(diǎn)。 答：有源二端網(wǎng)絡(luò)的開路電壓UOC測量方法有：直接測量法（開路電壓法）、伏安法和零示法。等效內(nèi)阻的測量方法有：伏安法、直接測量法、半電壓法、零示法。 實(shí)驗(yàn)十二 RC一階電路的響應(yīng)測試 1、 只有方波信號，在滿足其周期T/2>=5τ時(shí)，才可在示波器的熒光屏上形成穩(wěn)定的響應(yīng)波形。 2、 τ=RC=0.1ms，τ表征了電路響應(yīng)時(shí)間的長短，采用圖12-2或圖12-3的圖形測量法來測量τ的大小。 3、 R、C越大，τ越大，電路的響應(yīng)時(shí)間越長。 4、 積分電路和微分電路的定義及具備條件見44頁二-4，變化規(guī)律即波形見圖12-6。積分電路可以使輸入方波轉(zhuǎn)換成三角波或者斜波， 微分電路可以使輸入方波轉(zhuǎn)換成尖脈沖波，具體來說積分電路：1.延遲、定時(shí)、時(shí)鐘 2.低通濾波 3.改變相角（減）；微分電路： 1.提取脈沖前沿 2.高通濾波 3.改變相角（加）。 實(shí)驗(yàn)十九 交流電路等效參數(shù)的測量 四．實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 1．測量白熾燈的電阻 U I P 220V 0.111 24.21 110V 0.085 8.67 2．測量電容器的容抗 C U I 計(jì)算值Xc 計(jì)算值C 4.3μＦ 220.3 0.297 741.75 4.2935μＦ 0.47μＦ 219.9 0.038 5786.8 0.55μＦ 白熾燈與電容器串聯(lián)電路 C U Ur Uc I P 計(jì)算λ 4.3μＦ 220.1 203.8 77.74 0.108 21.96 0.924 0.47μＦ 220 171 135.4 0.099 17.01 0.781 3．測量鎮(zhèn)流器的參數(shù) U I P 計(jì)算值R 計(jì)算值XL 計(jì)算值L 180V 0.111 24.21 89.16 636.6 2.027H 90V 0.085 8.67 89.24 681.59 2.171H 4．測量日光燈電路 　 U UrL Ur I P 計(jì)算λ 正常工作 220 174.2 104.8 0.268 30.23 0.51 啟輝 188.5 129.4 110.4 0.189 20.9 0.59 六．預(yù)習(xí)與思考題 2．在50Hz的交流電路中，測得一只鐵心線圈的Ｐ、Ｉ和Ｕ，如何計(jì)算得它的電阻值及電感量？ 答：三表法，是用來測量５０Hz交流電路參數(shù)的基本方法。計(jì)算的基本公式為： 電阻元件的電阻：或 電感元件的感抗，電感 電容元件的容抗，電容 串聯(lián)電路復(fù)阻抗的模，阻抗角  其中：等效電阻 ，等效電抗 4． 當(dāng)日光燈上缺少啟輝器時(shí)，人們常用一根導(dǎo)線將啟輝器插座的兩端短接一下，然后迅速斷開，使日光燈點(diǎn)亮；或用一只啟輝器去點(diǎn)亮多只同類型的日光燈，這是為什么？ 答：啟輝器里的主要是一個(gè)雙金屬片，就是起到短接兩端，然后溫度高了自動(dòng)斷開，人工進(jìn)行這樣的操作是一樣的效果。也是用短接后斷開產(chǎn)生比較高的電壓讓日光燈發(fā)亮 實(shí)驗(yàn)二十 正弦穩(wěn)態(tài)交流電路相量的研究 一、 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 1、 白熾燈與電容串聯(lián) 測 量 值 計(jì) 算 值 U(V) UR(V) UC(V) U’(UR, UC 組成RtD) DU DU/U 109.6 95.49 53.24 109.3 0.3 0.27％ 注：U’=UR2+UC2 2、 日光燈線路測量 測 量 數(shù) 值 計(jì) 算 值 測量值(選做） P(W) I(A) U(V) UL(V) UA(V) cosj R(W) cosj 啟 輝 值 23.94 0.215 200.8 144.3 108.8 0.55 518 L0.56 正常工作值 29.82 0.267 220 174.3 105.4 0.51 418 L0.51 3、 功率因數(shù)提高 電容值 測 量 數(shù) 值 計(jì) 算 值 (mF) P(W) U(V) Uc(V) UL(V) UA(V) I(A) IC(A) IL(A) I’(A) cosf 0.47 29.86 219.8 219.8 173.4 105.5 0.237 0.039 0.269 0.57 1 30.2 220 220 174.1 104.6 0.211 0.078 0.268 0.66 1.47 30.31 220 219.8 173.9 104.9 0.188 0.113 0.269 0.74 2.2 30.42 220 220.2 174.3 104.2 0.161 0.165 0.269 0.88 3.2 30.51 219.8 220.0 174.2 104.1 0.149 0.239 0.269 0.95 4.3 30.80 220 220.1 174.3 104.1 0.177 0.319 0.268 0.8 6.5 31.22 220.4 220.3 174.6 103.8 0.296 0.480 0.268 0.47 二、 回答問題 2、啟輝器的作用是在日光燈預(yù)熱結(jié)束后，產(chǎn)生瞬間的自感高電壓，擊穿燈管內(nèi)部的氣體（含有汞蒸氣的低壓惰性氣體），從而使燈管啟動(dòng)。燈管正常發(fā)光后，啟輝器就不起作用了。用一根導(dǎo)線將啟輝器兩端短接一下，迅速斷開，也是為了產(chǎn)生瞬間的自感高電壓，從而使燈管啟動(dòng)。燈管正常發(fā)光后，拆下啟輝器對燈管沒有影響，所以可以再用此啟輝器去點(diǎn)亮其他同類型的燈管。 3、電路的總電流是減小的，感性元件上的電流和功率基本沒變化。 4、提高功率因數(shù)就是要使負(fù)載的總無功功率減小，也就是要使容性的無功功率增大，要增大電容。電容并聯(lián)才可以增加電容量，所以要并聯(lián)電容。所并的電容也不是越大越好，超過一定值后，將導(dǎo)致功率因數(shù)下降，也稱為過補(bǔ)償。 互感線圈-單相變壓器實(shí)驗(yàn)參考答案 互感線圈電路的研究 表1 同名端測量數(shù)據(jù) (此實(shí)驗(yàn)可暫不做) U12（V） U12（V）實(shí)測值 U34（V） U13（V） 10 10.04 8.07 5.93 20 20.08 16.30 11.63 15 15.01 12.16 8.62 U1（V） U1（V）實(shí)測值 I1（A） U2（V） M（計(jì)算值） 15 15.09 0.294 12.61 0.137 20 20.10 0.391 16.69 0.136 表2 互感系數(shù)M 測量數(shù)據(jù) U1（V）實(shí)測值 I1（A） L1（計(jì)算值） U2（V）實(shí)測值 I2（A） L2（計(jì)算值） M（計(jì)算值） K（計(jì)算值） U1=20 V 20.10 0.391 0.164 16.69 0.136 0.834 U2=20 V 20.09 0.390 0.163 表 3 耦合系數(shù)的測量數(shù)據(jù) 【預(yù)習(xí)與思考題】 1． 什么是自感？什么是互感？在實(shí)驗(yàn)室中如何測定？ “自感”簡單地說，由于線圈（導(dǎo)體）本身的電流發(fā)生變化而產(chǎn)生的電磁感應(yīng)現(xiàn)象，叫做自感現(xiàn)象。線圈的自感系數(shù)L,叫做自感。 一個(gè)線圈因另一個(gè)線圈中的電流變化而產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢的現(xiàn)象稱為互感現(xiàn)象。兩個(gè)回路之間相互作用的系數(shù)M稱為它們的互感，單位是亨利（H）。 在實(shí)驗(yàn)室中，根據(jù)自感電勢ＥＬ≈Ｕ＝ωＬＩ，測出加在線圈上的電壓Ｕ和流過線圈的電流Ｉ，可求出自感Ｌ。根據(jù)互感電勢Ｅ2M≈Ｕ20＝ωＭＩ1， 將互感線圈的Ｎ2開路，Ｎ1側(cè)施加電壓Ｕ1，測出Ｉ１、Ｕ２ ，可求出M。 2． 如何判斷兩個(gè)互感線圈的同名端？若已知線圈的自感和互感，兩個(gè)互感線圈相串聯(lián)的總電感與同名端有何關(guān)系？ 判斷兩個(gè)互感線圈的同名端：若已知線圈的繞法，可用右手螺旋定則判斷；還可用楞次定律直接判定。若不知道線圈的具體繞法，可用實(shí)驗(yàn)法來判定。 若已知線圈的自感和互感，兩個(gè)互感線圈相串聯(lián)，如果它們產(chǎn)生的磁場的方向是一致的，即第一個(gè)的非同名端與第二個(gè)的同名端相連接，則總電感L=L1+L2+2M，其中的值為各自的電感和互感。如果是同名端相連接，或非同名端相連接，則它們產(chǎn)生的磁場的方向是相反的，L=L1+L2-2M。 3． 互感的大小與哪些因素有關(guān)？各個(gè)因素如何影響互感的大小？ 兩線圈的幾何尺寸、形狀、匝數(shù)、導(dǎo)磁材料的導(dǎo)磁性能及兩線圈的相對位置等會(huì)影響互感的大小。這幾個(gè)因素會(huì)影響磁通量的變化，進(jìn)而流過線圈的電流大小會(huì)發(fā)生改變，由此影響互感的大小。  單相變壓器特性的測試 表1 空載實(shí)驗(yàn) 序號 實(shí) 驗(yàn) 數(shù) 據(jù) U0（V） U0（V）實(shí)測值 I0（A） PO（W） U2（V） 1 43 43.13 0.178 2.63 235.8 0.35 2 38 38.17 0.138 2.41 209.6 0.46 3 36 36.05 0.121 2.18 197.8 0.51 4 34 34.12 0.108 1.99 187.3 0.55 5 25 25.16 0.075 1.17 138.4 0.64 表2 短路實(shí)驗(yàn) 序號 實(shí) 驗(yàn) 數(shù) 據(jù) UK（V） IK（A） IK（A）實(shí)測值 PK（W） 1 14.95 0.140 0.141 1.64 0.79 2 17.30 0.170 0.172 2.32 0.79 3 20.41 0.200 0.202 3.22 0.79 4 23.27 0.227 0.229 4.18 0.79 5 25.10 0.245 0.246 4.86 0.79 表3 負(fù)載實(shí)驗(yàn) (此實(shí)驗(yàn)可暫不做) I2（A） 0 0.190 0.200 0.210 0.220 0.230 0.235 I2（A） 實(shí)測值 0 0.190 0.202 0.210 0.220 0.230 0.235 U2（V） 72.28 55.14 53.09 51.91 50.27 48.59 47.81  實(shí)驗(yàn)二十三 三相電路電壓、電流的測量 一、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 1、負(fù)載星形聯(lián)接 中線 連接 每相燈數(shù) 負(fù)載相電壓（Ｖ） 電流（A） UNNˊ （V） 亮度比較 A、B、C A B C UA UB UC IA IB IC IN 有 1 1 1 62.43 64.13 63.17 0.068 0.068 0.069 0.0 一樣亮 1 2 1 63.05 64.28 63.70 0.068 0.132 0.069 0.068 一樣亮 1 斷開 1 63.82 63.43 63.20 0.067 0.0 0.065 0.066 AC一樣 B不亮 無 1 斷開 1 52.80 94.75 57.04 0.063 0.0 0.063 31.96 AC一樣 B不亮 1 2 1 81.14 36.93 81.31 0.075 0.109 0.075 27.58 B暗 AC一樣 1 1 1 63.13 64.80 63.38 0.068 0.068 0.068 0.0 一樣亮 1 短路 1 109.0 0.0 108.7 0.063 0.139 0.063 62.70 AC最亮 B不亮 2、負(fù)載三角形聯(lián)接 每相燈數(shù) 相電壓（Ｖ） 線電流(Ａ) 相電流(Ａ) 亮度 比較 A-B B-C C-A UAB UBC UCA IA IB IC IAB IBC ICA 1 1 1 110.0 110.0 109.3 0.145 0.146 0.145 0.086 0.086 0.086 一樣亮 1 2 3 109.4 110.0 108.0 0.297 0.219 0.356 0.086 0.165 0.249 一樣亮 二、回答問題 1、當(dāng)負(fù)載的額定電壓等于電源的線電壓，負(fù)載作三角形連接； 當(dāng)負(fù)載的額定電壓等于電源的線電壓1/ ，負(fù)載作星形連接。 2、三相對稱負(fù)載接成星形時(shí)， ，三相對稱負(fù)載接成三角形時(shí)，。當(dāng)三相負(fù)載不對稱時(shí)，接成星形（有中線），IL≠IP 接成三角形UL=UP，IL≠3IP。 3、中線的作用是保證三相不對稱負(fù)載的每相電壓等于電源的相電壓（起均壓作用）。中線不能安裝保險(xiǎn)絲，如果保險(xiǎn)絲熔斷中線就斷路，就不能平衡各相負(fù)載起到中線的均壓作用了。