PAGEPAGE4實(shí)驗(yàn)一電位、電壓的測(cè)量及基爾霍夫定律的驗(yàn)證一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、用實(shí)驗(yàn)證明電路中電位的相對(duì)性、電壓的絕對(duì)性。2、驗(yàn)證基爾霍夫定律的正確性，加深對(duì)基爾霍夫定律的理解。3、掌握直流電工儀表的使用方法，學(xué)會(huì)使用電流插頭、插座測(cè)量支路電流的方法。二、實(shí)驗(yàn)線路 實(shí)驗(yàn)線路如圖1-1所示。圖1-1 三、實(shí)驗(yàn)步驟將兩路直流穩(wěn)壓電源接入電路，令E1=12V，E2=6V（以直流數(shù)字電壓表讀數(shù)為準(zhǔn)）。1、電壓、電位的測(cè)量。 1）以圖中的A點(diǎn)作為電位的參考點(diǎn)，分別測(cè)量B、C、D各點(diǎn)的電位值U及相鄰兩點(diǎn)之間的電壓值UAB、UCD、UAC、UBD，數(shù)據(jù)記入表1-1中。 2）以C點(diǎn)作為電位的參考點(diǎn)，重復(fù)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1）的步驟。2、基爾霍夫定律的驗(yàn)證。 1）實(shí)驗(yàn)前先任意設(shè)定三條支路的電流參考方向，如圖中的I1，I2，I3所示，熟悉電流插頭的結(jié)構(gòu)，注意直流毫安表讀出電流值的正、負(fù)情況。 2）用直流毫安表分別測(cè)出三條支路的電流值并記入表1-2中，驗(yàn)證I=0。 3）用直流電壓表分別測(cè)量?jī)陕冯娫醇半娮柙系碾妷褐挡⒂浫氡?-1-2中，驗(yàn)證U=0。四、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表1-1電位參考點(diǎn)項(xiàng)目UAUBUCUDUABUCDUACUBD（V）（V）A計(jì)算值測(cè)量值相對(duì)誤差C計(jì)算值測(cè)量值相對(duì)誤差表1-2被測(cè)量I1I2I3∑I＝UABUBCUCAU=（mA）（V）計(jì)算值測(cè)量值相對(duì)誤差五、思考題 1、用萬(wàn)用表的直流電壓檔測(cè)量電位時(shí)，用負(fù)表棒（黑色）接參考電位點(diǎn)，用正表棒（紅色）接被測(cè)各點(diǎn)，若指針正偏或顯示正值，則表明該點(diǎn)電位參考點(diǎn)電位；若指針?lè)聪蚱D(zhuǎn)，此時(shí)應(yīng)調(diào)換萬(wàn)用表的表棒，表明該點(diǎn)電位參考點(diǎn)電位。A、高于B、低于 2、若以F點(diǎn)作為參考電位點(diǎn)，R1電阻上的電壓()A、增大B、減小C、不變六、其他實(shí)驗(yàn)線路及數(shù)據(jù)表格圖1-2表1-3電壓、電位的測(cè)量電位參考點(diǎn)計(jì)算測(cè)量值UAUBUCUDUEUFUABUBCUCDUDEUEFUFAUAD（V）（V）A計(jì)算測(cè)量D計(jì)算測(cè)量表1-4基爾霍夫定律的驗(yàn)證被測(cè)量I1I2I3E1E2UFAUABUADUCDUCE（mA）（V）（V）計(jì)算值測(cè)量值圖2-3疊加原理實(shí)驗(yàn)電路圖2-4戴維南定理實(shí)驗(yàn)電路實(shí)驗(yàn)三RC－階線性電路暫態(tài)過(guò)程實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、學(xué)習(xí)RC電路在階躍電壓激勵(lì)下響應(yīng)的測(cè)量方法，了解電路時(shí)間常數(shù)對(duì)暫態(tài)過(guò)程的影響。2、學(xué)習(xí)電路時(shí)間常數(shù)τ=RC的測(cè)定方法。*3、觀測(cè)RC電路在脈沖信號(hào)激勵(lì)下的響應(yīng)波形，掌握有關(guān)微分電路和積分電路的概念。*4、進(jìn)一步學(xué)會(huì)用示波器觀察和研究電路的響應(yīng)。實(shí)驗(yàn)原理（簡(jiǎn)述）及線路在具有儲(chǔ)能元件（C、L）的電路中，電路由一種穩(wěn)定狀態(tài)變化到另一種穩(wěn)定狀態(tài)需要有一定的時(shí)間，稱之為電路的暫態(tài)過(guò)程。RC－階電路的零輸入和零狀態(tài)響應(yīng)分別按指數(shù)規(guī)律衰減和增長(zhǎng)，其變化快慢取決于τ。零輸入響應(yīng)：,τ=RC電路的時(shí)間常數(shù)。零狀態(tài)響應(yīng)：時(shí)間常數(shù)τ的測(cè)定方法：分析可知，當(dāng)t=τ時(shí)，零輸入響應(yīng)有，零狀態(tài)響應(yīng)有。因此，當(dāng)電容上電壓為上述所對(duì)應(yīng)數(shù)值時(shí)，對(duì)應(yīng)的時(shí)間就是時(shí)間常數(shù)τ。圖3-1RC電路零輸入響應(yīng)和零狀態(tài)響應(yīng)的實(shí)驗(yàn)線路圖*2、微分電路和積分電路一個(gè)RC串聯(lián)電路，在方波序列脈沖的重復(fù)激勵(lì)下：當(dāng)τ＝RC<<時(shí)（T為方波脈沖的重復(fù)周期），此時(shí)從電阻R上得到微分輸出響應(yīng)。當(dāng)τ＝RC>>時(shí)，此時(shí)從電容C上得到積分輸出響應(yīng)。圖3-2RC微分電路與積分電路實(shí)驗(yàn)儀器與設(shè)備序號(hào)名稱型號(hào)與規(guī)格數(shù)量備注1示波器YB4320A12直流穩(wěn)壓電源WYK—303B313函數(shù)信號(hào)發(fā)生器EE1021A14數(shù)字萬(wàn)用表VC9801A15秒表或手表16暫態(tài)實(shí)驗(yàn)板+實(shí)驗(yàn)箱1+1四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與步驟測(cè)量RC電路的零輸入響應(yīng)和零狀態(tài)響應(yīng)：1）觀測(cè)零輸入響應(yīng)：斷開K2、K3，將穩(wěn)壓電源輸出調(diào)至10V，接通K1，由電阻R1給電容C充電，當(dāng)Uc=10V時(shí)，斷開K1，接通K2，電容C對(duì)R2放電；同時(shí)開始計(jì)時(shí)，每隔10秒，用數(shù)字萬(wàn)用表DC-20V檔記錄電容電壓值，填入表3-1中。2）觀測(cè)零狀態(tài)響應(yīng)：斷開K1，接通K3，使電容C電壓放電干凈，即Uc=0V；穩(wěn)壓電源輸出電壓保持10V，斷開K2、K3，接通K1，R1和C串聯(lián)后接入10V穩(wěn)壓電源，同時(shí)開始計(jì)時(shí)，記錄數(shù)據(jù)填入表3-1中。表3-1：時(shí)間t/S測(cè)量值0102030405060708090100110120130140零輸入U(xiǎn)c(t)/V計(jì)算i(t)值零狀態(tài)Uc(t)/V計(jì)算i(t)值計(jì)算τ=RC=s實(shí)測(cè)τ=s*2、觀測(cè)微分電路和積分電路在脈沖激勵(lì)下的響應(yīng)：調(diào)節(jié)函數(shù)信號(hào)發(fā)生器，使其輸出Upp=5V，f=1KHz的方波信號(hào)，并通過(guò)信號(hào)線，將激勵(lì)u和響應(yīng)uR或uc分別接至示波器的兩個(gè)輸入端CH1和CH2，觀測(cè)激勵(lì)和響應(yīng)的變化規(guī)律。1）當(dāng)τ＜＜tp時(shí)，選擇R=100Ω,C=0.1μF，此時(shí)從電阻R上得到微分輸出響應(yīng)。2)當(dāng)τ＞＞tp時(shí)，選擇R=10KΩ,C=0.33μF，此時(shí)從電容C上得到積分輸出響應(yīng)。觀測(cè)并描繪u(t)、uR(t)或uc(t)的信號(hào)波形。五、實(shí)驗(yàn)報(bào)告根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，在圖示坐標(biāo)上繪出RC－階電路的①零輸入響應(yīng)和②零狀態(tài)響應(yīng)曲線，并由曲線測(cè)得τ值與計(jì)算值作比較。①RC電路的零輸入響應(yīng)②RC電路的零狀態(tài)響應(yīng)*2、根據(jù)實(shí)驗(yàn)觀測(cè)，總結(jié)、歸納微分電路和積分電路的形成條件和主要特點(diǎn)，回答下列問(wèn)題：（1）微分電路反映變化，∴τ要（）［小or大］；（）上輸出[RorＣ]。（2）積分電路反映求和累計(jì)，∴τ要（）［小or大］；（）上輸出[RorＣ]。注:*2、適用于多學(xué)時(shí)。實(shí)驗(yàn)四R、L、C串聯(lián)諧振實(shí)驗(yàn)?zāi)康膶W(xué)習(xí)用實(shí)驗(yàn)方法測(cè)試R、L、C串聯(lián)諧振電路的頻率特性。加深理解電路發(fā)生諧振的條件、特點(diǎn)，掌握電路品質(zhì)因數(shù)（電路Q值）的物理意義及其測(cè)定方法。實(shí)驗(yàn)原理及線路圖5-1R、L、C串聯(lián)諧振電路1、在圖5-1所示的R、L、C串聯(lián)電路中，如果U、R、L、C的大小保持不變，改變電源頻率f，則XL、XC、|Z|、、I等都將隨著f的變化而改變，它們隨頻率變化的曲線為頻率特性。UR、UL、UC及I隨頻率變化的曲線如圖5-2，5-3所示。隨著頻率的變化，當(dāng)XL=XC時(shí)，即L=1/C時(shí)，電路將出現(xiàn)串聯(lián)諧振。諧振頻率為。uIUCULQ大UURQ小0f00f0 圖5-2各電壓隨f變化曲線圖5-3電流隨f變化曲線實(shí)驗(yàn)步驟圖5-4R、L、C串聯(lián)諧振實(shí)驗(yàn)電路按圖5-4實(shí)驗(yàn)線路接線，取R=510//2.2k,C=2200pF//6800pF。接通信號(hào)發(fā)生器電源，調(diào)節(jié)信號(hào)源使輸出電壓為1V的正弦信號(hào)，用交流毫伏表測(cè)電壓，示波器監(jiān)視信號(hào)源的輸出。調(diào)節(jié)信號(hào)發(fā)生器輸出電壓的頻率（維持Ui=1V不變），用毫伏表分別測(cè)得UR、UL、UC，記入表5-1中。令輸入信號(hào)電壓Ui=1V，并在整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中保持不變。當(dāng)測(cè)得UL=UC時(shí)，信號(hào)源輸出電壓U的頻率即為諧振頻率fO。改變電阻值，重復(fù)步驟1），2）的測(cè)量過(guò)程。四、表格與數(shù)據(jù)表5-1數(shù)據(jù)記錄與計(jì)算Ui=1V,R=510//2.2k,C=2200pF//6800pF,fO=,Q=,I=UR/Rf(kHz)UR(V)UL(V)UC(V)I=根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)，繪出UR、UL、UC及I隨f變化的關(guān)系曲線。思考題諧振狀態(tài)時(shí)，電路呈()A．電阻性B.電感性C.電容性要提高R、L、C串聯(lián)電路的品質(zhì)因數(shù)，電路的參數(shù)應(yīng)()A．減小RB．減小LC．增大C諧振時(shí)，電路的電流()A．最小B．最大C．不確定如果頻率一定，要使電路發(fā)生諧振，可以調(diào)節(jié)()A.電阻.B.電感C.電容D電容或電感六、本實(shí)驗(yàn)也可采用空心線性電感實(shí)現(xiàn)，實(shí)現(xiàn)電路如圖1-5-5所示，具體參數(shù)詳見表1-5-2。圖5-5R、L、C串聯(lián)諧振實(shí)驗(yàn)電路表5-2數(shù)據(jù)記錄與計(jì)算Ui=2V,R=300,C=0.1F,fO=KHz,Q=,I=UR/Rf(kHz)1.522.42.52.62.73UR(V)UL(V)UC(V)I(mA)實(shí)驗(yàn)五交流正弦穩(wěn)態(tài)電路相量的研究實(shí)驗(yàn)六單相交流電路——參數(shù)測(cè)量與功率因數(shù)的改善實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、通過(guò)對(duì)R-L串聯(lián)電路及其與C并聯(lián)的單相交流電路的實(shí)際測(cè)定，查找出它們的電壓、電流及功率之間的關(guān)系。2、學(xué)習(xí)電路元件參數(shù)的測(cè)量方法（間接法測(cè)定R、r、L、C等）。3、掌握感性負(fù)載并聯(lián)電容提高功率因數(shù)的方法，并進(jìn)一步理解其實(shí)質(zhì)。4、學(xué)習(xí)并掌握功率表的使用。R-L串聯(lián)電路的參數(shù)測(cè)量及計(jì)算方法圖4-1R-L串聯(lián)電路及電壓電流相量圖圖4-1表示了一個(gè)R-L串聯(lián)電路，s是電感線圈，這里用內(nèi)阻r與理想電感XL串聯(lián)來(lái)代表電感線圈，設(shè)其總阻抗為ZS。電源電壓U將超前電流I1一個(gè)角度，由相量圖上的電壓三角形，根據(jù)余弦定理，得：US2=UR2+U2-2UURcos從而求出，而U（R+r）=UCos，式中U（R+r）=UR+Ur，又因?yàn)閁L=USin，這樣可求得：R=UR/I1；r=Ur/I1；XL=UL/I1；L=XL/ω=XL/2πf實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及步驟（◎?yàn)殡娏鞑遄脕?lái)串入電流表測(cè)量電流I，I1，IC）圖4-2單相交流電路功率因數(shù)改善的實(shí)驗(yàn)電路按圖4-2所示實(shí)驗(yàn)線路接線，R=100（實(shí)驗(yàn)臺(tái)上滑線變阻器取1/3處），電感3000匝。實(shí)驗(yàn)臺(tái)三相交流電源的相電壓約為220V，如果有自耦調(diào)壓器，將三相電源的二次側(cè)相電壓調(diào)至100V做為實(shí)驗(yàn)線路的總電壓U。如果沒有自耦調(diào)壓器，實(shí)驗(yàn)線路使用220V的相電壓。1、3000匝電感線圈負(fù)載實(shí)驗(yàn)1）R-L串聯(lián)電路實(shí)驗(yàn)閉合開關(guān)S，斷開開關(guān)S1，即為R-L電路。用功率表、電壓表、電流表量測(cè)并讀取U，UR，US，I，I1，及P等數(shù)據(jù)，記入表4-1中。（注意：此時(shí)，電容未并入電路，I=I1）2）R-L串聯(lián)電路并電容C實(shí)驗(yàn)閉合開關(guān)S，逐步選擇并入的電容C的數(shù)值，并再次測(cè)量U，UR，US，I，I1，IC及P等數(shù)據(jù)，將不同的電容C值時(shí)對(duì)應(yīng)的上述數(shù)據(jù)值記入表4-1中。2、1500匝電感線圈負(fù)載實(shí)驗(yàn)*將圖4-2中電感改為線性電感（1500匝，40mH），重復(fù)1實(shí)驗(yàn)步驟。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)根據(jù)實(shí)驗(yàn)所得數(shù)據(jù)，計(jì)算出電路中各元件參數(shù)值，填入表中。表4-1數(shù)據(jù)項(xiàng)目測(cè)量值計(jì)算值UURUSII1ICPRXLXC∣ZS∣rcosVAWΩ未投CC=μFC=μFC=μFC=μFC=μFC=μFC=μFC=μFC=μFC=μF五、作出電流隨電容變化的關(guān)系曲線I=f（C）六、問(wèn)題為什么電感性負(fù)載在并聯(lián)電容器后可以提高功率因數(shù)，并聯(lián)電容越大，功率因數(shù)越高？（）A：是B：不一定RL串聯(lián)電路在并聯(lián)電容后，電路的總功率P及RL支路中的電流怎樣變化？（）A：增大B：不變C：減小電感性負(fù)載串聯(lián)電容后線路的功率因數(shù)是否發(fā)生變化？()A：變B：不變C：不一定實(shí)驗(yàn)七三相交流電路一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康恼莆杖嘭?fù)載的星形，三角形聯(lián)結(jié)方法。驗(yàn)證兩種接法下，三相負(fù)載的線電壓與相電壓，線電流與相電流之間的關(guān)系。充分理解三相四線制供電系統(tǒng)中中線的作用。二、三相負(fù)載電路圖6-1三相負(fù)載星形連接圖6-2三相負(fù)載三角形連接三、實(shí)驗(yàn)設(shè)備序號(hào)名稱型號(hào)與規(guī)格數(shù)量備注1交流電壓表0～500V1D332交流電流表0～5A1D323萬(wàn)用表1自備4三相自耦調(diào)壓器1DG015三相燈組負(fù)載220V，15W白熾燈9DG086電流插座3DG09KHDG-1型高性能電工綜合實(shí)驗(yàn)裝置相電壓調(diào)整到100V。工大自制實(shí)驗(yàn)裝置相電壓為220V。四、實(shí)驗(yàn)線路1．將圖6-3所示三相負(fù)載和元器件連接成星形并且有中線，使用開關(guān)接通和斷開中線，中線上串聯(lián)電流表插孔，用來(lái)測(cè)量中線電流IN。2．將圖6-4所示三相負(fù)載和元器件連接成三角形，相線上要串聯(lián)電流表插孔，用來(lái)測(cè)量線電流IA，IB，IC。圖6-3三相負(fù)載星形連接線路圖6-4三相負(fù)載三角形連接線路五、實(shí)驗(yàn)步驟將三相調(diào)壓器的旋柄置于輸出為0V的位置（即逆時(shí)針旋到底）。經(jīng)指導(dǎo)教師檢查合格后，方可開啟實(shí)驗(yàn)臺(tái)電源，然后調(diào)節(jié)調(diào)壓器的輸出，使輸出相電壓為100V，并按下述內(nèi)容完成各項(xiàng)實(shí)驗(yàn)。負(fù)載星形聯(lián)接按圖6-3所示，連接實(shí)驗(yàn)電路，經(jīng)教師檢查合格后方可接通電源。有中線（ＹＮ）令三相負(fù)載對(duì)稱，即閉合所有控?zé)糸_關(guān)K，使A、B、C三相燈數(shù)為3:3:3。測(cè)量負(fù)載相電壓、相電流，線電壓、線電流，中線電流及電源與負(fù)載間的中點(diǎn)電壓，記入表6-1中。令三相負(fù)載不對(duì)稱，即C相去掉兩只燈，使A、B、C三相燈數(shù)為3:3:1。重復(fù)上述步驟。無(wú)中線（Ｙ）斷電，拆除中線NN’，此時(shí)為無(wú)中線的三相電路。重復(fù)步驟（１）不對(duì)稱負(fù)載的特例Ａ相開路，使三相燈數(shù)為3：3：1，分別在有中線、無(wú)中線的情況下，重復(fù)上述步驟。觀察各相燈泡明暗情況，了解不對(duì)稱負(fù)載聯(lián)接時(shí)，若中線斷開將對(duì)負(fù)載工作電壓的嚴(yán)重影響。2、負(fù)載作三角形（△）聯(lián)接：按圖6-4所示，連接實(shí)驗(yàn)電路，經(jīng)教師檢查合格后方可通電實(shí)驗(yàn)。在負(fù)載對(duì)稱時(shí)，即A、B、C三相燈數(shù)為3:3:3，測(cè)量線電壓、線電流、相電流。負(fù)載不對(duì)稱時(shí)，即A、B、C三相燈數(shù)為3:3:1，重復(fù)上述步驟。將數(shù)據(jù)記入表6-2中。六、表格與數(shù)據(jù)表6-1測(cè)量數(shù)據(jù)負(fù)載情況線電流（mＡ）線電壓（Ｖ）相電壓（Ｖ）IN(mA)UNN’(V)IAIBICUABUBCUCAUAN’UBN’UCN’ＹＮ對(duì)稱不對(duì)稱Ｙ對(duì)稱不對(duì)稱特例有中線無(wú)中線表6-2測(cè)量數(shù)據(jù)負(fù)載情況線電流（mＡ）相電流（mＡ）相電壓＝線電壓（Ｖ）IAIBICＩABＩBCＩCAUABUBCUCA△對(duì)稱不對(duì)稱七問(wèn)題1．星形聯(lián)結(jié)實(shí)驗(yàn)中，在無(wú)中線的情況下，A相去掉2只燈，A相剩下的1只燈是變亮還是變暗？()A變亮B變暗2．星形聯(lián)結(jié)實(shí)驗(yàn)中，在無(wú)中線負(fù)載不對(duì)稱的情況下，則負(fù)載的相電壓有無(wú)可能超過(guò)電源的相電壓？()A有可能B不可能3．三角形聯(lián)結(jié)實(shí)驗(yàn)中，在負(fù)載對(duì)稱與不對(duì)稱兩種情況下，每只燈的亮度是否有所不同？()A相同B不相同實(shí)驗(yàn)八異步電動(dòng)機(jī)點(diǎn)動(dòng)與自鎖控制一實(shí)驗(yàn)?zāi)康牧私饨佑|器、熱繼電器、按鈕、熔斷器等常用電氣設(shè)備的構(gòu)造、原理和使用。掌握籠型異步電動(dòng)機(jī)的點(diǎn)動(dòng)和自鎖控制電路的實(shí)際連接與操作，進(jìn)一步理解點(diǎn)動(dòng)控制和自鎖控制的特點(diǎn)。二實(shí)驗(yàn)線路三實(shí)驗(yàn)步驟點(diǎn)動(dòng)控制按圖1接線：主回路：三相電源輸出端熔斷器FU1接觸器KM的主觸頭熱繼電器FR的熱元件電動(dòng)機(jī)控制回路：三相電源的某輸出端常開按鈕SB1接觸器KM的線圈熱繼電器FR的常閉觸頭熔斷器FU2三相電源的另一端觀察電動(dòng)機(jī)的起、停與運(yùn)轉(zhuǎn)情況。實(shí)驗(yàn)完畢，切斷實(shí)驗(yàn)線路的三相交流電源。自鎖電路按圖2接線，經(jīng)檢查合格，才可進(jìn)