PAGE86PAGE1《電工技術(shù)基礎(chǔ)》實驗指導(dǎo)書PAGE67PAGE5PAGE1班級：姓名：學(xué)號：實驗一電路元件伏安特性的測繪一、實驗?zāi)康?.學(xué)會識別常用電路元件的方法。2.掌握線性電阻、非線性電阻元件伏安特性的測繪。3.掌握實驗臺上直流電工儀表和設(shè)備的使用方法。二、原理說明任何一個二端元件的特性可用該元件上的端電壓U與通過該元件的電流I之間的函數(shù)關(guān)系I＝f(U)來表示，即用I-U平面上的一條曲線來表征，這條曲線稱為該元件的伏安特性曲線。通過坐標(biāo)原點的直線，如圖1-1中a所示，該直線的斜率等于該電阻器的電阻值。2.一般的白熾燈在工作時燈絲處于高溫狀態(tài)，其燈絲電阻隨著溫度的升高而增大，通過白熾燈的電流越大，其溫度與“熱電阻”的阻值可相差幾倍至十幾倍， 所以它的伏安特性如圖1-1中b曲線所示。圖1-13.一般的半導(dǎo)體二極管是一個非線性電阻元件，其伏安特性如圖1-1中c所示。正向壓降很小（一般的鍺管約為0.2～0.3V，硅管約為0.5～0.7V），正向電流隨正向壓降的升高而急驟上升，而反向電壓從零一直增加到十多至幾十伏時，其反向電流增加很小，粗略地可視為零。可見，二極管具有單向?qū)щ娦?，但反向電壓加得過高，超過管子的極限值，則會導(dǎo)致管子擊穿損壞。4.穩(wěn)壓二極管是一種特殊的半導(dǎo)體二極管，其正向特性與普通二極管類似，但其反向特性較特別，如圖1-1中d所示。在反向電壓開始增加時，其反向電流幾乎為零，但當(dāng)電壓增加到某一數(shù)值時（稱為管子的穩(wěn)壓值，有各種不同穩(wěn)壓值的穩(wěn)壓管）電流將突然增加，以后它的端電壓將基本維持恒定，當(dāng)外加的反向電壓繼續(xù)升高時其端電壓僅有少量增加。注意：流過二極管或穩(wěn)壓二極管的電流不能超過管子的極限值，否則管子會被燒壞。三、實驗設(shè)備序號名稱型號與規(guī)格數(shù)量備注1可調(diào)直流穩(wěn)壓電源0~30V12萬用表FM-47或其他1自備3直流數(shù)字毫安表0~2000mA14直流數(shù)字電壓表0~200V15二極管IN40071HKDG-056穩(wěn)壓管2CW511HKDG-057白熾燈12V，0.1A1HKDG-058線性電阻器200Ω，1KΩ/2W1HKDG-05四、實驗內(nèi)容1.測定線性電阻器的伏安特性按圖1-2接線，調(diào)節(jié)穩(wěn)壓電源的輸出電壓U，從0伏開始緩慢地增加，一直到10V左右，記下相應(yīng)的電壓表和電流表的讀數(shù)UR、I。圖1-2圖1-3UR（V）I（mA）2.測定非線性白熾燈泡的伏安特性將圖1-2中的R換成一只12V，0.1A的燈泡，重復(fù)步驟1。UL為燈泡的端電壓。UL（V）I（mA）3.測定半導(dǎo)體二極管IN4007的伏安特性按圖1-3接線，R為限流電阻。測二極管的正向特性時，其正向電流不得超過35mA，二極管D的正向施壓UD+可在0～0.75V之間取值。在0.5～0.75V之間應(yīng)多取幾個測量點。測反向特性時，只需將圖1-3中的二極管D反接，且其反向施壓UD－可達(dá)30V左右。正向特性實驗數(shù)據(jù)UD+(V)I（mA）反向特性實驗數(shù)據(jù)UD－(V)I（mA）4.測定穩(wěn)壓二極管的伏安特性將圖1-3中的二極管IN4007換成穩(wěn)壓二極管2CW51，重復(fù)實驗內(nèi)容3測量。其正反向電流不能超過±20mA。UZ+（V）I（mA）UZ–（V）I（mA）五、實驗注意事項1.測二極管正向特性時，穩(wěn)壓電源輸出應(yīng)由小至大逐漸增加，應(yīng)時刻注意電流表讀數(shù)不得超過35mA。2.如果要測定2AP9的伏安特性，則正向特性的電壓值應(yīng)取0，0.10，0.13，0.15，0.17，0.19，0.21，0.24，0.30（V），反向特性的電壓值取0，2，4，……，10(V)。3.進(jìn)行不同實驗時，應(yīng)先估算電壓和電流值，合理選擇儀表的量程，勿使儀表超量程，儀表的極性亦不可接錯。六、思考題1.線性電阻與非線性電阻的概念是什么？電阻器與二極管的伏安特性有何區(qū)別？2.設(shè)某器件伏安特性曲線的函數(shù)式為I＝f(U)，試問在逐點繪制曲線時，其坐標(biāo)變量應(yīng)如何放置？3.穩(wěn)壓二極管與普通二極管有何區(qū)別，其用途如何？4.在圖1-3中，設(shè)U=2V，UD+=0.7V，則毫安表讀數(shù)為多少？七、實驗報告1.根據(jù)各實驗數(shù)據(jù)，分別在方格紙上繪制出光滑的伏安特性曲線。（其中二極管和穩(wěn)壓管的正、反向特性均要求畫在同一張圖中，正、反向電壓可取為不同的比例尺）2.根據(jù)實驗結(jié)果，總結(jié)、歸納被測各元件的特性。3.必要的誤差分析。實驗二電位、電壓的測定一、實驗?zāi)康?.驗證電路中電位的相對性、電壓的絕對性2.掌握電路電位圖的繪制方法二、原理說明在一個閉合電路中，各點電位的高低視所選的電位參考點的不同而變，但任意兩點間的電位差（即電壓）則是絕對的，它不因參考點的變動而改變。電位圖是一種平面坐標(biāo)一、四兩象限內(nèi)的折線圖。其縱坐標(biāo)為電位值，橫坐標(biāo)為各被測點。要制作某一電路的電位圖，先以一定的順序?qū)﹄娐分懈鞅粶y點編號。以圖4-1的電路為例，如圖中的A～F,并在坐標(biāo)橫軸上按順序、均勻間隔標(biāo)上A、B、C、D、E、F、A。再根據(jù)測得的各點電位值，在各點所在的垂直線上描點。用直線依次連接相鄰兩個電位點，即得該電路的電位圖。在電位圖中，任意兩個被測點的縱坐標(biāo)值之差即為該兩點之間的電壓值。在電路中電位參考點可任意選定。對于不同的參考點，所繪出的電位圖形是不同的，但其各點電位變化的規(guī)律卻是一樣的。三、實驗設(shè)備序號名稱型號與規(guī)格數(shù)量備注1可調(diào)直流穩(wěn)壓電源0~30V雙路2萬用表1自備3直流數(shù)字電壓表0~200V14電位、電壓測定實驗電路板1HKDG-03四、實驗內(nèi)容利用HKDG-03實驗掛箱上的“基爾霍夫定律/疊加原理”實驗電路板，按圖2-1接線。圖2-11.分別將兩路直流穩(wěn)壓電源接入電路，令U1＝6V，U2＝12V。（先調(diào)準(zhǔn)輸出電壓值，再接入實驗線路中。）2.以圖2-1中的A點作為電位的參考點，分別測量B、C、D、E、F各點的電位值φ及相鄰兩點之間的電壓值UAB、UBC、UCD、UDE、UEF及UFA，數(shù)據(jù)列于表中。3.以D點作為參考點，重復(fù)實驗內(nèi)容2的測量，測得數(shù)據(jù)列于表中。φ與UφAφBφCφDφEφFUABUBCUCDUDEUEFUA計算值測量值相對誤差D計算值測量值相對誤差φ與UφAφBφCφDφEφFUABUBCUCDUDEUEFUE計算值測量值相對誤差F計算值測量值相對誤差五、實驗注意事項1.本實驗電路板系多個實驗通用，本次實驗中不使用電流插頭。DG05上的K3應(yīng)撥向330Ω側(cè)，三個故障按鍵均不得按下。2.測量電位時，用指針式萬用表的直流電壓檔或用直流數(shù)字電壓表測量時，用負(fù)表棒（黑色）接參考電位點，用正表棒（紅色）接被測各點。若指針正向偏轉(zhuǎn)或數(shù)顯表顯示正值，則表明該點電位為正（即高于參考點電位）；若指針反向偏轉(zhuǎn)或數(shù)顯表顯示負(fù)值，此時應(yīng)調(diào)換萬用表的表棒，然后讀出數(shù)值，此時在電位值之前應(yīng)加一負(fù)號（表明該點電位低于參考點電位）。數(shù)顯表也可不調(diào)換表棒，直接讀出負(fù)值。六、思考題若以F點為參考電位點，實驗測得各點的電位值；現(xiàn)令E點作為參考電位點，試問此時各點的電位值應(yīng)有何變化？七、實驗報告1．根據(jù)實驗數(shù)據(jù)，繪制兩個電位圖形，并對照觀察各對應(yīng)兩點間的電壓情況。兩個電位圖的參考點不同，但各點的相對順序應(yīng)一致，以便對照。2.完成數(shù)據(jù)表格中的計算，對誤差作必要的分析。3.總結(jié)電位相對性和電壓絕對性的結(jié)論。實驗三基爾霍夫定律的驗證一、實驗?zāi)康?.驗證基爾霍夫定律的正確性，加深對基爾霍夫定律的理解。2.學(xué)會用電流插頭、插座測量各支路電流。二、原理說明基爾霍夫定律是電路的基本定律。測量某電路的各支路電流及每個元件兩端的電壓，應(yīng)能分別滿足基爾霍夫電流定律（KCL）和電壓定律（KVL）。即對電路中的任一個節(jié)點而言，應(yīng)有ΣI＝0；對任何一個閉合回路而言，應(yīng)有ΣU＝0。運用上述定律時必須注意各支路電流或閉合回路的正方向，此方向可預(yù)先任意設(shè)定。三、實驗設(shè)備同實驗四。四、實驗內(nèi)容實驗線路與實驗四圖2-1相同，用HKDG-03掛箱的“基爾霍夫定律/疊加原理”電路板。1.實驗前先任意設(shè)定三條支路電流正方向。如圖2-1中的I1、I2、I3的方向已設(shè)定。閉合回路的正方向可任意設(shè)定。2.分別將兩路直流穩(wěn)壓源接入電路，令U1＝6V，U2＝12V。3.熟悉電流插頭的結(jié)構(gòu)，將電流插頭的兩端接至數(shù)字毫安表的“＋、－”兩端。4.將電流插頭分別插入三條支路的三個電流插座中，讀出并記錄電流值。5.用直流數(shù)字電壓表分別測量兩路電源及電阻元件上的電壓值，記錄之。五、實驗注意事項1.同實驗四的注意1，但需用到電流插座。2．所有需要測量的電壓值，均以電壓表測量的讀數(shù)為準(zhǔn)。U1、U2也需測量，不應(yīng)取電源本身的顯示值。3.防止穩(wěn)壓電源兩個輸出端碰線短路。4.用指針式電壓表或電流表測量電壓或電流時，如果儀表指針反偏，則必須調(diào)換儀表極性，重新測量。此時指針正偏，但讀得電壓或電流值必須冠以負(fù)號。若用數(shù)顯電壓表或電流表測量，則可直接讀出電壓或電流值。但應(yīng)注意：所讀得的電壓或電流值的正確正、負(fù)號應(yīng)根據(jù)設(shè)定的電流參考方向來判斷。六、預(yù)習(xí)思考題1.根據(jù)圖2-1的電路參數(shù)，計算出待測的電流I1、I2、I3和各電阻上的電壓值，記入表中，以便實驗測量時，可正確地選定毫安表和電壓表的量程。2.實驗中，若用指針式萬用表直流毫安檔測各支路電流，在什么情況下可能出現(xiàn)指針反偏，應(yīng)如何處理？在記錄數(shù)據(jù)時應(yīng)注意什么？若用直流數(shù)字毫安表進(jìn)行測量時，則會有什么顯示呢？七、實驗報告1.根據(jù)實驗數(shù)據(jù)，選定節(jié)點A，驗證KCL的正確性。2.根據(jù)實驗數(shù)據(jù)，選定實驗電路中的任一個閉合回路，驗證KVL的正確性。3.將各支路電流和閉合回路的方向重新設(shè)定，重復(fù)1、2兩項驗證。4.誤差原因分析。實驗四電壓源與電流源的等效變換一、實驗?zāi)康?.掌握電源外特性的測試方法。2.驗證電壓源與電流源等效變換的條件。二、原理說明1.一個直流穩(wěn)壓電源在一定的電流范圍內(nèi)，具有很小的內(nèi)阻。故在實用中，常將它視為一個理想的電壓源，即其輸出電壓不隨負(fù)載電流而變。其外特性曲線，即其伏安特性曲線U＝f(I)是一條平行于I軸的直線。一個恒流源在實用中，在一定的電壓范圍內(nèi)，可視為一個理想的電流源。即其輸出電流不隨負(fù)載改變而變。2.一個實際的電壓源（或電流源），其端電壓（或輸出電流）不可能不隨負(fù)載而變，因它具有一定的內(nèi)阻值。故在實驗中，用一個小阻值的電阻（或大電阻）與穩(wěn)壓源（或恒流源）相串聯(lián)（或并聯(lián)）來摸擬一個實際的電壓源（或電流源）。3.一個實際的電源，就其外部特性而言，既可以看成是一個電壓源，又可以看成是一個電流源。若視為電壓源，則可用一個理想的電壓源Us與一個電阻Ro相串聯(lián)的組合來表示；若視為電流源，則可用一個理想電流源Is與一電導(dǎo)go相并聯(lián)的組合來表示。如果這兩種電源能向同樣大小的負(fù)載供出同樣大小的電流和端電壓，則稱這兩個電源是等效的，即具有相同的外特性。一個電壓源與一個電流源等效變換的條件為：Is＝Us／Ro，go＝1/Ro或Us＝IsRo，Ro＝1/go。如圖7-1所示。圖4-1三、實驗設(shè)備序號名稱型號與規(guī)格數(shù)量備注1可調(diào)直流穩(wěn)壓電源0~30V12可調(diào)直流恒流源0~500mA13直流數(shù)字電壓表0~200V14直流數(shù)字毫安表0~2000mA15萬用表1自備6元件箱HKDG-05四、實驗內(nèi)容1.測定電壓源的外特性按圖4-2接線。Us為＋6V直流穩(wěn)壓電源，視為理想電壓源。調(diào)節(jié)R2，令其阻值由大至小變化（從∞至200Ω），記錄兩表的讀數(shù)。圖4-2圖4-3U（V）I（mA）按圖4-3接線，虛線框可模擬為一個實際的電壓源。調(diào)節(jié)R2（從∞至200Ω），記錄兩表的讀數(shù)。U（V）I（mA）2.測定電流源的外特性按圖4-4接線，Is為直流恒流源，視為理想電流源。調(diào)節(jié)其輸出為10mA，令Ro分別為1KΩ和∞（即接入和斷開），調(diào)節(jié)電位器RL（從0至470Ω），測出這兩種情況下的電壓表和電流表的讀數(shù)。自擬數(shù)據(jù)表格，記錄實驗數(shù)據(jù)。圖4-4U（V）I（mA）3.測定電源等效變換的條件先按圖4-5（a）線路接線，記錄線路中兩確性。圖4-5U（V）I（mA）Is五、實驗注意事項1.在測電壓源外特性時，不要忘記測空載時的電壓值，測電流源外特性時，不要忘記測短路時的電流值，注意恒流源負(fù)載電壓不要超過20伏，負(fù)載不要開路。2.換接線路時，必須關(guān)閉電源開關(guān)。3.直流儀表的接入應(yīng)注意極性與量程。六、預(yù)習(xí)思考題1.通常直流穩(wěn)壓電源的輸出端不允許短路，直流恒流源的輸出端不允許開路，為什么？2.電壓源與電流源的外特性為什么呈下降變化趨勢，穩(wěn)壓源和恒流源的輸出在任何負(fù)載下是否保持恒值？七、實驗報告1.根據(jù)實驗數(shù)據(jù)繪出電源的四條外特性曲線，并總結(jié)、歸納各類電源的特性。2.從實驗結(jié)果，驗證電源等效變換的條件。實驗五疊加原理的驗證一、實驗?zāi)康尿炞C線性電路疊加原理的正確性，加深對線性電路的疊加性和齊次性的認(rèn)識和理解。二、原理說明疊加原理指出：在有多個獨立源共同作用下的線性電路中，通過每一個元件的電流或其兩端的電壓，可以看成是由每一個獨立源單獨作用時在該元件上所產(chǎn)生的電流或電壓的代數(shù)和。線性電路的齊次性是指當(dāng)激勵信號（某獨立源的值）增加或減小K倍時，電路的響應(yīng)（即在電路中各電阻元件上所建立的電流和電壓值）也將增加或減小K倍。三、實驗設(shè)備序號名稱型號與規(guī)格數(shù)量備注1可調(diào)直流穩(wěn)壓電源0~30V雙路2直流數(shù)字電壓表0~200V13直流數(shù)字毫安表0~2000mV14疊加原理實驗電路板1HKDG-03四、實驗內(nèi)容實驗線路如圖5-1所示，用HKDG-03掛箱的“基爾夫定律/疊加原理”電路板。圖5-11.將兩路穩(wěn)壓源的輸出分別調(diào)節(jié)為12V和6V，接入U1和U2處。開關(guān)K3投向R5側(cè)。2.令U1電源單獨作用（將開關(guān)K1投向U1側(cè)，開關(guān)K2投向短路側(cè)）。用直流數(shù)字電壓表和直流數(shù)字毫安表（接電流插頭）測量各支路電流及各電阻元件兩端的電壓，記錄之。3.令U2電源單獨作用（將開關(guān)K1投向短路側(cè)，開關(guān)K2投向U2側(cè)），重復(fù)實驗步驟2的測量，記錄之。4.令U1和U2共同作用（開關(guān)K1和K2分別投向U1和U2側(cè)），重復(fù)上述的測量，并記錄之。5.將U2的數(shù)值調(diào)至＋12V，重復(fù)上述第3項的測量，記錄之。6.將R5（330Ω）換成二極管1N4007（即將開關(guān)K3投向二極管IN4007側(cè)），重復(fù)1～5的測量過程，記錄之。7.任意按下某個故障設(shè)置按鍵，重復(fù)實驗內(nèi)容4的測量和記錄，再根據(jù)測量結(jié)果判斷出故障的性質(zhì)。五、實驗注意事項1.用電流插頭測量各支路電流時，或者用電壓表測量電壓降時，應(yīng)注意儀表的極性，正確判斷測得值的＋、－號后，記入數(shù)據(jù)表格。2.注意儀表量程的及時更換。六、預(yù)習(xí)思考題1.在疊加原理實驗中，要令U1、U2分別單獨作用，應(yīng)如何操作？可否直接將不作用的電源（U1或U2）短接置零？2.實驗電路中，若有一個電阻器改為二極管，試問疊加原理的迭加性與齊次性還成立嗎？為什么？七、實驗報告1.根據(jù)實驗數(shù)據(jù)驗證線性電路的疊加性與齊次性。2.各電阻器所消耗的功率能否用疊加原理計算得出？試用上述實驗數(shù)據(jù)，進(jìn)行計算并作結(jié)論。3.對實驗步驟6進(jìn)行分析，你能得出什么樣的結(jié)論？實驗六戴維南定理的驗證──有源二端網(wǎng)絡(luò)等效參數(shù)的測定一、實驗?zāi)康?.驗證戴維南定理和諾頓定理的正確性，加深對該定理的理解。2.掌握測量有源二端網(wǎng)絡(luò)等效參數(shù)的一般方法。二、原理說明1.任何一個線性含源網(wǎng)絡(luò)，如果僅研究其中一條支路的電壓和電流，則可將電路的其余部分看作是一個有源二端網(wǎng)絡(luò)（或稱為含源一端口網(wǎng)絡(luò)）。戴維南定理指出：任何一個線性有源網(wǎng)絡(luò)，總可以用一個電壓源與一個電阻的串聯(lián)來等效代替，此電壓源的電動勢Us等于這個有源二端網(wǎng)絡(luò)的開路電壓Uoc，其等效內(nèi)阻R0等于該網(wǎng)絡(luò)中所有獨立源均置零（理想電壓源視為短接，理想電流源視為開路）時的等效電阻。諾頓定理指出：任何一個線性有源網(wǎng)絡(luò)，總可以用一個電流源與一個電阻的并聯(lián)組合來等效代替，此電流源的電流Is等于這個有源二端網(wǎng)絡(luò)的短路電流ISC，其等效內(nèi)阻R0定義同戴維南定理。Uoc和R0或者ISC和R0稱為有源二端網(wǎng)絡(luò)的等效參數(shù)。2.有源二端網(wǎng)絡(luò)等效參數(shù)的測量方法(1)開路電壓、短路電流法測R0在有源二端網(wǎng)絡(luò)輸出端開路時，用電壓表直接測其輸出端的開路電壓Uoc，然后再將其輸出端短路，用電流表測其短路電流Isc，則等效內(nèi)阻為UocR0＝──Isc如果二端網(wǎng)絡(luò)的內(nèi)阻很小，若將其輸出端口短路則易損壞其內(nèi)部元件，因此不宜用此法。(2)伏安法測R0用電壓表、電流表測出有源二端網(wǎng)圖6-1絡(luò)的外特性曲線，如圖6-1所示。根據(jù)外特性曲線求出斜率tgφ，則內(nèi)阻△UUocR0＝tgφ＝──＝──?！鱅Isc也可以先測量開路電壓Uoc，圖6-2Uoc－UN則內(nèi)阻為R0＝────。IN(3)半電壓法測R0如圖6-2所示，當(dāng)負(fù)載電壓為被測網(wǎng)絡(luò)開路電壓的一半時，負(fù)載電阻（由電阻箱的讀數(shù)確定）即為被測有源二端網(wǎng)絡(luò)的等效內(nèi)阻值。圖6-3(4)零示法測UOC在測量具有高內(nèi)阻有源二端網(wǎng)絡(luò)的開路電壓時，用電壓表直接測量會造成較大的誤差。為了消除電壓表內(nèi)阻的影響，往往采用零示測量法，如圖6-3所示.。零示法測量原理是用一低內(nèi)阻的穩(wěn)壓電源與被測有源二端網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行比較，當(dāng)穩(wěn)壓電源的輸出電壓與有源二端網(wǎng)絡(luò)的開路電壓相等時，電壓表的讀數(shù)將為“0”。然后將電路斷開，測量此時穩(wěn)壓電源的輸出電壓，即為被測有源二端網(wǎng)絡(luò)的開路電壓。三、實驗設(shè)備序號名稱型號與規(guī)格數(shù)量備注1可調(diào)直流穩(wěn)壓電源0～30V12可調(diào)直流恒流源0～500mA13直流數(shù)字電壓表0～200V14直流數(shù)字毫安表0～2000mA15萬用表1自備6元件箱1HKDG-057戴維南定理實驗電路板1HKDG-05四、實驗內(nèi)容被測有源二端網(wǎng)絡(luò)如圖8-4(a)。(a)圖6-4(b)Uoc(v)Isc(mA)R0=Uoc/Isc(Ω)1.用開路電壓、短路電流法測定戴維南等效電路的Uoc、R0和諾頓等效電路的ISC、R0。按圖6-4(a)接入穩(wěn)壓電源Us=12V和恒流源Is=10mA，不接入RL。測出UOc和Isc,并計算出R0。2.負(fù)載實驗按圖6-4(a)接入RL。改變RL阻值，測量有源二端網(wǎng)絡(luò)的外特性曲線。U（v）I（mA）3.驗證戴維南定理：從電阻箱上取得按步驟“1”所得的等效電阻R0之值，然后令其與直流穩(wěn)壓電源（調(diào)到步驟“1”時所測得的開路電壓Uoc之值）相串聯(lián)，如圖6-4(b)所示，仿照步驟“U（v）I（mA）4.驗證諾頓定理：從電阻箱上取得按步驟“1”所得的等效電阻R0之值，然后令其與直流恒流源（調(diào)到步驟“1”時所測得的短路電流ISC之值）相并聯(lián)，如圖6-5所示，仿照步驟“2U（v）I（mA）圖6-55.有源二端網(wǎng)絡(luò)等效電阻（又稱入端電阻）的直接測量法。見圖6-4（a）。將被測有源網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的所有獨立源置零（將電流源IS斷開，去掉電壓源US，并在原電壓源所接的兩點用一根短路導(dǎo)線相連），然后用伏安法或者直接用萬用表的歐姆檔去測定負(fù)載RL開路時A、B兩點間的電阻，此即為被測網(wǎng)絡(luò)的等效內(nèi)阻R0，或稱網(wǎng)絡(luò)的入端電阻Ri。6.用半電壓法和零示法測量被測網(wǎng)絡(luò)的等效內(nèi)阻R0及其開路電壓Uoc。線路及數(shù)據(jù)表格自擬。五、實驗注意事項1.測量時應(yīng)注意電流表量程的更換。2.步驟“5”3.用萬用表直接測R0時，網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的獨立源必須先置零，以免損壞萬用表。其次，歐姆檔必須經(jīng)調(diào)零后再進(jìn)行測量。4.用零示法測量UOC時，應(yīng)先將穩(wěn)壓電源的輸出調(diào)至接近于UOC，再按圖6-3測量。5.改接線路時，要關(guān)掉電源。六、預(yù)習(xí)思考題1.在求戴維南或諾頓等效電路時，作短路試驗，測ISC的條件是什么？在本實驗中可否直接作負(fù)載短路實驗？請實驗前對線路8-4(a)預(yù)先作好計算，以便調(diào)整實驗線路及測量時可準(zhǔn)確地選取電表的量程。2.說明測有源二端網(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。七、實驗報告1.根據(jù)步驟2、3、4，分別繪出曲線，驗證戴維南定理和諾頓定理的正確性，并分析產(chǎn)生誤差的原因。2.根據(jù)步驟1、5、6的幾種方法測得的Uoc與R0與預(yù)習(xí)時電路計算的結(jié)果作比較，你能得出什么結(jié)論。3.歸納、總結(jié)實驗結(jié)果。實驗七用三表法測量電路等效參數(shù)一、實驗?zāi)康?.學(xué)會用交流電壓表、交流電流表和功率表測量元件的交流等效參數(shù)的方法。2.學(xué)會功率表的接法和使用。二、原理說明1.正弦交流信號激勵下的元件值或阻抗值，可以用交流電壓表、交流電流表及功率表分別測量出元件兩端的電壓U、流過該元件的電流I和它所消耗的功率P，然后通過計算得到所求的各值，這種方法稱為三表法，是用以測量50Hz交流電路參數(shù)的基本方法。計算的基本公式為：阻抗的模，電路的功率因數(shù)cosφ＝等效電阻R＝＝│Z│cosφ，等效電抗X＝│Z│sinφ或X＝XL＝2πfL，X＝Xc＝2.阻抗性質(zhì)的判別方法：可用在被測元件兩端并聯(lián)電容或?qū)⒈粶y元件與電容串聯(lián)的方法來判別。其原理如下：在被測元件兩端并聯(lián)一只適當(dāng)容量的試驗電容,若串接在電路中電流表的讀數(shù)增大，則被測阻抗為容性，電流減小則為感性。圖7-1(a)中，Z為待測定的元件，C'為試驗電容器。(b)圖是(a)的等效電路，圖中G、B為待測阻抗Z的電導(dǎo)和電納，B'為并聯(lián)電容C'的電納。在端電壓有效值不變的條件下，按下面兩種情況進(jìn)行分析：圖7-1并聯(lián)電容測量法設(shè)B＋B'＝B"，若B'增大，B"也增大，則電路中電流I將單調(diào)地上升，故可判斷B為容性元件。設(shè)B＋B'＝B"，若B'增大，而B"先減小而后再增大，電流I也是先減小后上升，如圖7-2所示，則可判斷B為感性元件。圖7-2由以上分析可見，當(dāng)B為容性元件時，對并聯(lián)電容C'值無特殊要求；而當(dāng)B為感性元件時，B'<│2B│才有判定為感性的意義。B'>│2B│時，電流單調(diào)上升，與B為容性時相同，并不能說明電路是感性的。因此B'<│2B│是判斷電路性質(zhì)的可靠條件，由此得判定條件為＜。(2)與被測元件串聯(lián)一個適當(dāng)容量的試驗電容，若被測阻抗的端電壓下降，則判為容性，端壓上升則為感性，判定條件為＜│2X│式中X為被測阻抗的電抗值，C'為串聯(lián)試驗電容值，此關(guān)系式可自行證明。判斷待測元件的性質(zhì)，除上述借助于試驗電容C'測定法外，還可以利用該元件的電流i與電壓u之間的相位關(guān)系來判斷。若i超前于u，為容性；i滯后于u，則為感性。3.本實驗所用的功率表為智能交流功率表，其電壓接線端應(yīng)與負(fù)載并聯(lián)，電流接線端應(yīng)與負(fù)載串聯(lián)。三、實驗設(shè)備序號名稱型號與規(guī)格數(shù)量備注1可調(diào)三相交流電源0～450V12交流數(shù)字電壓表0～500V13交流數(shù)字電流表０～5A14單相功率表1HKDG-1B5鎮(zhèn)流器(電感線圈)與30W日光燈配用1HKDG-047電容器1μF,4.7μF/500V1HKDG-058白熾燈15W/220V3HKDG-04四、實驗內(nèi)容I測試線路如圖7-3所示。IUU圖7-3按圖7-3接線，并經(jīng)指導(dǎo)教師檢查后，方可接通市電電源。分別測量15W白熾燈(R)、30W日光燈鎮(zhèn)流器(L)和4.7μF電容器(C)的等效參數(shù)。要求R和C兩端所加電壓為220V，L中流過的電流小于0.4A。3．測量L、C串聯(lián)與并聯(lián)后的等效參數(shù)。被測阻抗測量值計算值電路等效參數(shù)U（V）I（A）P（W）cosφZ（Ω）cosφR（Ω）L(H)C(μF)15W白熾燈R電感線圈L電容器CL與C串聯(lián)L與C并聯(lián)4.驗證用串、并試驗電容法判別負(fù)載性質(zhì)的正確性。實驗線路同圖7-3，但不必接功率表，按下表內(nèi)容進(jìn)行測量和記錄。被測元件串1μF電容并1μF電容串前端電壓(V)串后端電壓(V)并前電流(A)并后電流(A)R(三只15W白熾燈)C(4.7μF)L(1H)五、實驗注意事項1.本實驗直接用市電220V交流電源供電，實驗中要特別注意人身安全，不可用手直接觸摸通電線路的裸露部分，以免觸電，進(jìn)實驗室應(yīng)穿絕緣鞋。2.自耦調(diào)壓器在接通電源前，應(yīng)將其手柄置在零位上，調(diào)節(jié)時，使其輸出電壓從零開始逐漸升高。每次改接實驗線路、及實驗完畢，都必須先將其旋柄慢慢調(diào)回零位，再斷電源。必須嚴(yán)格遵守這一安全操作規(guī)程。3.實驗前應(yīng)詳細(xì)閱讀智能交流功率表的使用說明書，熟悉其使用方法。六、預(yù)習(xí)思考題1.在50Hz的交流電路中，測得一只鐵心線圈的P、I和U，如何算得它的阻值及電感量？2.如何用串聯(lián)電容的方法來判別阻抗的性質(zhì)？試用I隨X'C（串聯(lián)容抗）的變化關(guān)系作定性分析，證明串聯(lián)試驗時，C'滿足＜│2X│。七、實驗報告1.根據(jù)實驗數(shù)據(jù)，完成各項計算。2.完成預(yù)習(xí)思考題1、2的任務(wù)。實驗八正弦穩(wěn)態(tài)交流電路相量的研究一、實驗?zāi)康?．研究正弦穩(wěn)態(tài)交流電路中電壓、電流相量之間的關(guān)系。2.掌握日光燈線路的接線。3.理解改善電路功率因數(shù)的意義并掌握其方法。二、原理說明1.在單相正弦交流電路中，用交流電流表測得圖8-1各支路的電流值，用交流電壓表測得回路各元件兩端的電壓值，它們之間的關(guān)系滿足相量形式的基爾霍夫定律，即＝0和＝0。2.圖8-1所示的RC串聯(lián)電路，在正弦穩(wěn)態(tài)信號的激勵下，與保持有90o的相位差，即當(dāng)R阻值改變時，R的相量軌跡是一個半園。圖8-2、與三者形成一個直角形的電壓三角形，如圖8-2所示。R值改變時，可改變φ角的大小，從而達(dá)到移相的目的。3.日光燈線路如圖8-3所示，圖中A是日光燈管，L是鎮(zhèn)流器，S是啟輝器，C是補(bǔ)償電容器，用以改善電路的功率因數(shù)圖8-3（cosφ值）。有關(guān)日光燈的工作原理請自行翻閱有關(guān)資料。三、實驗設(shè)備序號名稱型號與規(guī)格數(shù)量備注1可調(diào)三相交流電源0～450V12交流數(shù)字電壓表0～500V13交流數(shù)字電流表０～5A14單相功率表1HKDG-1B5鎮(zhèn)流器、啟輝器與30W燈管配用各1HKDG-046日光燈燈管30W1屏內(nèi)7電容器1μF,2.2μF,4.7μF/500V各1HKDG-058白熾燈220V，15W1~3HKDG-049電流插座3HKDG-04四、實驗內(nèi)容1.按圖8-1接線。R為220V、15W的白熾燈泡，電容器為4.7μF/450V。經(jīng)指導(dǎo)教師檢查后，接通實驗臺電源，將自耦調(diào)壓器輸出(即U)調(diào)至220V。記錄U、UR、UC值，驗證電壓三角形關(guān)系。測量值計算值U（V）UR（V）UC（V）U’（V）I2.日光燈線路接線與測量。IUU圖8-4按圖8-4接線。經(jīng)指導(dǎo)教師檢查后接通實驗臺電源，調(diào)節(jié)自耦調(diào)壓器的輸出，使其輸出電壓緩慢增大，直到日光燈剛啟輝點亮為止，記下三表的指示值。然后將電壓調(diào)至220V，測量功率P，電流I，電壓U，UL，UA等值，驗證電壓、電流相量關(guān)系。P(W)CosφI(A)U(V)UL(V)UA(V)啟輝值正常工作值并聯(lián)電路──電路功率因數(shù)的改善。按圖8-5組成實驗線路。經(jīng)指導(dǎo)教師檢查后，接通實驗臺電源，將自耦調(diào)壓器的輸出調(diào)至220V，記錄功率表、電壓表讀數(shù)。通過一只電流表和三個電流插座分別測得三條支路的電流，改變電容值，進(jìn)行三次重復(fù)測量并記錄。UU圖8-5電容值測量數(shù)值計算值(μF)P(W)COSφU(V)I（A）IL(A)IC(A)I’(A)Cosφ012.24.74.7+2.2五、實驗注意事項1.本實驗用交流市電220V，務(wù)必注意用電和人身安全。2.功率表要正確接入電路。3.線路接線正確，日光燈不能啟輝時，應(yīng)檢查啟輝器及其接觸是否良好。六、預(yù)習(xí)思考題1.參閱課外資料，了解日光燈的啟輝原理。2.在日常生活中，當(dāng)日光燈上缺少了啟輝器時，人們常用一根導(dǎo)線將啟輝器的兩端短接一下，然后迅速斷開，使日光燈點亮（HKDG-04實驗掛箱上有短接按鈕，可用它代替啟輝器做試驗。）；或用一只啟輝器去點亮多只同類型的日光燈，這是為什么？3.為了改善電路的功率因數(shù)，常在感性負(fù)載上并聯(lián)電容器，此時增加了一條電流支路，試問電路的總電流是增大還是減小，此時感性元件上的電流和功率是否改變？4.提高線路功率因數(shù)為什么只采用并聯(lián)電容器法，而不用串聯(lián)法？所并的電容器是否越大越好？七、實驗報告1.完成數(shù)據(jù)表格中的計算，進(jìn)行必要的誤差分析。2.根據(jù)實驗數(shù)據(jù)，分別繪出電壓、電流相量圖，驗證相量形式的基爾霍夫定律。3.討論改善電路功率因數(shù)的意義和方法。4.裝接日光燈線路的心得體會及其他。實驗九三相交流電路電壓、電流的測量一、實驗?zāi)康?.掌握三相負(fù)載作星形聯(lián)接、三角形聯(lián)接的方法，驗證這兩種接法下線、相電壓及線、相電流之間的關(guān)系。2.充分理解三相四線供電系統(tǒng)中中線的作用。二、原理說明1.三相負(fù)載可接成星形（又稱“Ｙ”接）或三角形(又稱"△"接)。當(dāng)三相對稱負(fù)載作Y形聯(lián)接時，線電壓Ul是相電壓Up的倍。線電流Il等于相電流Ip，即Ul＝Il＝Ip在這種情況下，流過中線的電流I0＝0，所以可以省去中線。當(dāng)對稱三相負(fù)載作△形聯(lián)接時，有Il＝IpUl＝Up2.不對稱三相負(fù)載作Y聯(lián)接時,必須采用三相四線制接法，即Yo接法。而且中線必須牢固聯(lián)接，以保證三相不對稱負(fù)載的每相電壓維持對稱不變。倘若中線斷開，會導(dǎo)致三相負(fù)載電壓的不對稱，致使負(fù)載輕的那一相的相電壓過高，使負(fù)載遭受損壞；負(fù)載重的一相相電壓又過低，使負(fù)載不能正常工作。尤其是對于三相照明負(fù)載，無條件地一律采用Y0接法。3.當(dāng)不對稱負(fù)載作△接時，Il≠Ip，但只要電源的線電壓Ul對稱，加在三相負(fù)載上的電壓仍是對稱的，對各相負(fù)載工作沒有影響。三、實驗設(shè)備序號名稱型號與規(guī)格數(shù)量備注1可調(diào)三相交流電源0～450V12交流數(shù)字電壓表0～500V13交流數(shù)字電流表0～5A14三相燈組負(fù)載220V，15W白熾燈9HKDG-045電流插座3HKDG-04四、實驗內(nèi)容1.三相負(fù)載星形聯(lián)接（三相四線制供電）按圖9-1線路組接實驗電路。即三相燈組負(fù)載經(jīng)三相自耦調(diào)壓器接通三相對稱電源。將三相調(diào)壓器的旋柄置于輸出為0V的位置（即逆時針旋到底）。經(jīng)指導(dǎo)教師檢查后，方可開啟實驗臺三相電源開關(guān)，然后調(diào)節(jié)調(diào)壓器的輸出，使輸出的三相線電壓為220V，并按數(shù)據(jù)表格要求的內(nèi)容完成各項實驗，將所測得的數(shù)據(jù)記入表中，并觀察各相燈組亮暗的變化程度，特別要注意觀察中線的作用。圖9-1測量數(shù)據(jù)負(fù)載情況開燈盞數(shù)A相B相C相333333123123Y0接B相斷開1斷3Y接B相斷開1斷3Y接B相短路1短32.負(fù)載三角形聯(lián)接（三相三線制供電）按圖9-2改接線路，經(jīng)指導(dǎo)教師檢查合格后接通三相電源，并調(diào)節(jié)調(diào)壓器，使其輸出線電壓為220V，并按數(shù)據(jù)表格要求進(jìn)行測試。圖9-2測量數(shù)據(jù)負(fù)載情況開燈盞數(shù)線電壓=相電壓（V）線電流（A）相電流（A）A-B相B-C相C-A相UABUBCUCAIAIBICIABIBCI三相對稱333三相不對稱123五、實驗注意事項1.本實驗采用三相交流市電，線電壓為380V，應(yīng)穿絕緣鞋進(jìn)實驗室。實驗時要注意人身安全，不可觸及導(dǎo)電部件，防止意外事故發(fā)生。2.每次接線完畢，同組同學(xué)應(yīng)自查一遍，然后由指導(dǎo)教師檢查后，方可接通電源，必須嚴(yán)格遵守先斷電、再接線、后通電；先斷電、后拆線的實驗操作原則。3.星形負(fù)載作短路實驗時，必須首先斷開中線，以免發(fā)生短路事故。4．為避免燒壞燈泡，HKDG-04實驗掛箱內(nèi)設(shè)有過壓保護(hù)裝置。當(dāng)任一相電壓＞245~250V時，即聲光報警并跳閘。六、預(yù)習(xí)思考題1.三相負(fù)載根據(jù)什么條件作星形或三角形連接？2.復(fù)習(xí)三相交流電路有關(guān)內(nèi)容，試分析三相星形聯(lián)接不對稱負(fù)載在無中線情況下，當(dāng)某相負(fù)載開路或短路時會出現(xiàn)什么情況？如果接上中線，情況又如何？3.本次實驗中為什么要通過三相調(diào)壓器將380V的市電線電壓降為220V的線電壓使用？七、實驗報告1.用實驗測得的數(shù)據(jù)驗證對稱三相電路中的關(guān)系。2.用實驗數(shù)據(jù)和觀察到的現(xiàn)象，總結(jié)三相四線供電系統(tǒng)中中線的作用。3.不對稱三角形聯(lián)接的負(fù)載，能否正常工作？實驗是否能證明這一點？4.根據(jù)不對稱負(fù)載三角形聯(lián)接時的相電流值作相量圖，并求出線電流值，然后與實驗測得的線電流作比較，分析之。實驗十三相電路功率的測量一、實驗?zāi)康?.學(xué)會用功率表測量三相電路功率的方法。2.進(jìn)一步熟練掌握功率表的接線和使用方法二、原理說明I1．對于三相四線制供電的三相星形聯(lián)接的負(fù)載（即Yo接法），可用一只功率表測量各相的有功功率PA、PB、PC，則三相負(fù)載的總有功功率ΣP＝PA＋PB＋PC。這就是一表法，如圖10-1所示。若三相負(fù)載是對稱的，則只需測量一相的功率，再乘以3即得三相總的有功功率。IIIUUUUUUIUUUIUUUIIUU圖10-1圖10-22.三相三線制供電系統(tǒng)中，不論三相負(fù)載是否對稱，也不論負(fù)載是Y接還是△接，都可用二表法測量三相負(fù)載的總有功功率。測量線路如圖10-2所示。若負(fù)載為感性或容性，且當(dāng)相位差φ＞60°時，線路中的一只功率表指針將反偏(數(shù)字式功率表將出現(xiàn)負(fù)讀數(shù)),這時應(yīng)將功率表電流線圈的兩個端子調(diào)換（不能調(diào)換電壓線圈端子），其讀數(shù)應(yīng)記為負(fù)值。而三相總功率∑P=P1+P2（P1、P2本身不含任何意義）。除圖22-2的IA、UAC與IB、UBC接法外，還有IB、UBA與IC、UCA以及IA、UAB與IC、UCB兩種接法。3.對于三相三線制供電的三相對稱負(fù)載，可用一表法測得三相負(fù)載的總無功功率Q，測試原理線路如圖10-3所示。圖示功率表讀數(shù)的倍，即為對稱三相電路總的無功功率。除了此圖給出的一種連接法（IU、UVW）外，還有另外兩種連接法，即接成（IV、UWU）或（IW、UUV）。IUIU圖10-3三、實驗設(shè)備序號名稱型號與規(guī)格數(shù)量備注1可調(diào)三相交流電源0～450V12交流數(shù)字電壓表0～500V23交流數(shù)字電流表0～5A24單相功率表2(HKDG-1B)5三相燈組負(fù)載220V，15W白熾燈9HKDG-046三相電容負(fù)載1μF，2.2μF，4.7μF/500V各3HKDG-05四、實驗內(nèi)容.用一表法測定三相對稱Y0接以及不對稱Y0接負(fù)載的總功率ΣP。實驗按圖10-4線路接線。線路中的電流表和電壓表用以監(jiān)視該相的電流和電壓，不要超過功率表電壓和電流的量程。IUIU圖10-4經(jīng)指導(dǎo)教師檢查后，接通三相電源，調(diào)節(jié)調(diào)壓器輸出，使輸出線電壓為220V，按下表的要求進(jìn)行測量及計算。負(fù)載情況開燈盞數(shù)測量數(shù)據(jù)計算值A(chǔ)相B相C相PA（W）PB（W）PC（W）ΣP（W）Y0接對稱負(fù)載333Y0接不對稱負(fù)載123首先將三只表按圖10-4接入B相進(jìn)行測量，然后分別將三只表換接到A相和C相，再進(jìn)行測量。2.用二表法測定