电路实验报告

目录

实验一电位、电压的测定及电路电位图的绘制

实验二 基尔霍夫定律的验证

实验三线性电路叠加性和齐次性的研究

实验四受控源研究

实验六 交流串联电路的研究

实验八 三相电路电压、电流的测量

实验九三相电路功率的测量

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实验一电位、电压的测定及电路电位图的绘制

一．实验目的

1．学会测量电路中各点电位和电压方法。理解电位的相对性和电压的绝对性； 2．学会电路电位图的测量、绘制方法；

3．掌握使用直流稳压电源、直流电压表的使用方法。

二．原理说明

在一个确定的闭合电路中,各点电位的大小视所选的电位参考点的不同而异，但任意两点之间的电压（即两点之间的电位差）则是不变的，这一性质称为电位的相对性和电压的绝对性。据此性质，我们可用一只电压表来测量出电路中各点的电位及任意两点间的电压。

若以电路中的电位值作纵坐标，电路中各点位置（电阻或电源）作横坐标，将测量到的各点电位在该平面中标出，并把标出点按顺序用直线条相连接，就可得到电路的电位图，每一段直线段即表示该两点电位的变化情况。而且，任意两点的电位变化,即为该两点之间的电压.

在电路中，电位参考点可任意选定，对于不同的参考点，所绘出的电位图形是不同，但其各点电位变化的规律却是一样的。

三．实验设备

1．直流数字电压表、直流数字毫安表

2．恒压源（EEL－I、II、III、IV均含在主控制屏上，可能有两种配置（1）+6V（+5V），+12 V，0～30V可调或(2）双路0～30V可调。）

3．EEL－30组件（含实验电路）或EEL－53组件

四．实验内容

实验电路如图1－1所示，图中的电源US1用恒压源中的+6V(+5V)输出端,US2用0~+30V可调电源输出端，并将输出电压调到+12V。

1．测量电路中各点电位

以图1－1中的A点作为电位参考点,分别测量B、C、D、E、F各点的电位.

用电压表的黑笔端插入A点,红笔端分别插入B、C、D、E、F各点进行测量，数据记入表1－1中。 以D点作为电位参考点，重复上述步骤,测得数据记入表1－1中.

图 1－1

2．电路中相邻两点之间的电压值

在图1－1中,测量电压UAB:将电压表的红笔端插入A点,黑笔端插入B点,读电压表读数，记入表1－1中。按同样方法测量UBC、UCD、UDE、UEF、及UFA，测量数据记入表1－1中.

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表 1－1 电路中各点电位和电压数据电位：V 电位 参考点 A D VA 0 3。75 VB 6。10 9。85 VC VD VE VF UAB UBC 11。85 UCD UDE UEF UFA —5。0。-3.74 -4.36 74 62 6。08 —-1.99 0 4.37 0.61 —1。0。0.62 -4.99 99 62

五．实验注意事项

1．EEL－30组件中的实验电路供多个实验通用，本次实验没有利用到电流插头和插座。

2．实验电路中使用的电源US2用0~+30V可调电源输出端,应将输出电压调到+12V后，再接入电路中.并防止电源输出端短路。

3．数字直流电压表测量电位时,用黑笔端插入参考电位点，红笔端插入被测各点，若显示正值，则表明该点电位为正（即高于参考电位点）;若显示负值，表明该点电位为负（即该点电位低于参考点电位）. 4．用数字直流电压表测量电压时，红笔端插入被测电压参考方向的正（+）端，黑笔端插入被测电压参考方向的负（-）端，若显示正值，则表明电压参考方向与实际方向一致；若显示负值,表明电压参考方向与实际方向相反.

六．预习与思考题

1．电位参考点不同，各点电位是否相同？任两点的电压是否相同，为什么?

答：在一个确定的闭合回路中电位参考点不同,各点的电位也不相同，但任意两点之间的电压是不变的,这一性质称为电位的相对性和电压的绝对性。

2．在测量电位、电压时，为何数据前会出现±号，它们各表示什么意义?

答:电位参考点选定后，各点电位不同，“+\"表示该点电位比参考点大,“-”表示该点电位比参考点小;测电压时，“+\"“-”表示两点的电位相对大小，由电压电流是否关联决定。

3．什么是电位图形？不同的电位参考点电位图形是否相同?如何利用电位图形求出各点的电位和任意两点之间的电压。

答:以电路中电位值作为纵坐标,电路各点位置作为横坐标，将测得的各点电位在该坐标平面画出，并把这些点用线连接,所得的图形称电位图；不同的电位参考点电位图形是不同的；在电位图中,各点的电位为该点对应的纵坐标，而两点间的电压则为该两点间的纵坐标的差.

七．实验报告要求

1．根据实验数据,分别绘制出电位参考点为A点和D点的两个电位图形。

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电位图20电位值0-20VAVBVCVDVEVFD3.750A9.85-1.990-0.614.376.1-5.74-3.74-4.360.62被测点AD

2．根据电路参数计算出各点电位和相邻两点之间的电压值，与实验数据相比较,对误差作必要的分析。 答：可能造成误差的原因有:电压表的精确度等仪器造成的误差. 3．回答思考题。

实验二 基尔霍夫定律的验证

一．实验目的

1．验证基尔霍夫定律的正确性，加深对基尔霍夫定律的理解；2．学会用电流插头、插座测量各支路电流的方法；

3．学习检查，分析电路简单的故障分析能力。

二．原理说明

1．基尔霍夫定律

基尔霍夫电流定律和电压定律是电路的基本定律,它们分别用来描述结点电流和回路电压，即对电路中的任一结点而言，在设定电流的参考方向下，应有∑I=0，一般流出结点的电流取正号，流入结点的电流取负号；对任何一个闭合回路而言,在设定电压的参考方向下，绕行一周，应有∑U=0,一般电压方向与绕行方向一致的电压取正号，电压方向与绕行方向相反的电压取负号。

在实验前，必须设定电路中所有电流、电压的参考方向，其中电阻上的电压方向应与电流方向一致，见图2－1所示.

2．检查，分析电路的简单故障

电路常见的简单故障一般出现在连线或元件部分。连线部分的故障通常有连线接错，接触不良而造成的断路等;元件部分的故障通常有接错元件、元件值错，电源输出数值（电压或电流）错等。

故障检查的方法是用万用表(电压档或电阻档)或电压表在通电或断电状态下检查电路故障. （1)通电检查法：在接通电源的情况下,用万用表的电压档或电压表,根据电路工作原理，如果电路某两点应该有电压,电压表测不出电压，或某两点不该有电压，而电压表测出了电压，或所测电压值与电路原理不符，则故障必然出现在此两点之间。

（2)电检查法：在断开电源的情况下,用万用表的电阻档，根据电路工作原理，如果电路中某两点应该导通而无电阻（或电阻极小)，万用表测出开路（或电阻极大）,或某两点应该开路（或电阻很大），

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而测得的结果为短路（或电阻极小),则故障必然出现在此两点之间。

本实验用电压表按通电检查法检查、分析电路的简单故障。

三．实验设备

1．直流数字电压表、直流数字毫安表 2．恒压源

3．EEL－30组件（含实验电路）或EEL－53组件

四．实验内容

实验电路如图2－1所示，图中的电源US1用恒压源中的+6V（+5V)输出端,US2用0～+30V可调电源输出端，并将输出电压调到+12V（以直流数字电压表读数为准）。实验前先设定三条支路的电流参考方向，如图中的I1、I2、I3所示，并熟悉线路结构，掌握各开关的操作使用方法。

图 2－1

1．熟悉电流插头的结构

将电流插头的红线端插入数字毫安表的红(正）接线端，电流插头的黑线端插入数字毫安表的黑（负)接线端。

2．测量支路电流

将电流插头分别插入三条支路的三个电流插座中，读出各电流值。按规定：在节点A，电流表读数为“+”,表示电流流出节点，读数为“—”,表示电流流入节点，然后根据图2－1中的电流参考方向，确定各支路电流的正、负号,并记入表2－1中。

表 2－1 支路电流数据 支路电流(mA） I1 I2 I3 计算值 -1.21 -6.14 7。35 测量值 —1。22 —6。18 7。43 相对误差 0。01 0.04 0.08

3．测量元件电压

用直流数字电压表分别测量两个电源及电阻元件上的电压值，将数据记入表2－2中。测量时电压表的红（正)接线端应插入被测电压参考方向的高电位（正）端，黑（负）接线端应插入被测电压参考方向的低电位(负）端。

表 2－2各元件电压数据 各元件电压（V） US1 US2 UR1 UR2 UR3 UR4 UR5 1。-3。计算值（V) 5.00 12.00 6.16 1.02 2.02 02 81 -3。测量值（V) 5.00 12.00 0.62 6。1 0.62 2 74 0。0。0。0。0。相对误差 0。00 0。07 00 40 06 40 02

五．实验注意事项

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1．所有需要测量的电压值,均以电压表测量的读数为准，不以电源表盘指示值为准。 2．防止电源两端碰线短路.

3．若用指针式电流表进行测量时，要识别电流插头所接电流表的“+、-”极性，倘若不换接极性，则电表指针可能反偏（电流为负值时）,此时必须调换电流表极性，重新测量,此时指针正偏，但读得的电流值必须冠以负号.

六．预习与思考题

1．根据图2－1的电路参数，计算出待测的电流I1、I2、I3和各电阻上的电压值,记入表2－2中，以便实验测量时，可正确地选定毫安表和电压表的量程;

2．在图2－1的电路中A、D两节点的电流方程是否相同？为什么?

答:电路中A、D两节点的电流方程不同。电流流过A、B两点的方向相反。

3．在图2－1的电路中可以列出几个电压方程？它们与绕行方向有无关系? 答：可以列出三个电压方程.它们与绕行方向有关系。

4．在实验中若用指3针万用表直流毫安档测各支路电流,什么情况下可能出现毫安表指针反偏，应如何

处理，在记录数据时应注意什么?若用直流数字毫安表测量时，则会有什么显示呢？

答：用万用表测量时，当接线反接时指针会反偏,记录时注意数据时要改变正负号。若用数字表测量，会有正负显示.

七．实验报告要求

1．回答思考题；

2．根据实验数据，选定试验电路中的任一节点,验证基尔霍夫电流定律（KCL）的正确性;

答：选择接点A,I1+I2+I3=-1.18—6.26+7.42=—0.02≈0,忽略实验误差，满足基尔霍夫定理电流I1+I2+I3=0。

3．根据实验数据，选定试验电路中的任一闭合回路，验证基尔霍夫电压定律（KVL）的正确性； 答:选择回路FADEF，UR1+ UR3+ UR4+ US1=—0。60—3.79—0.59+5.00=0。02≈0，忽略实验误差，满足基尔霍夫电压定律UR1+ UR3+ UR4+ US1=0。

4．列出求解电压UEA和UCA的电压方程，并根据实验数据求出它们的数值； 答：UEA＝－（UR3+ UR4)=—（—3.79-0.59)=4.38V UCA=US2+ UR2=12.01-6。18=5.83V.

5．写出实验中检查、分析电路故障的方法,总结查找故障体会. 故障1 故障2 故障3 测得R5两端无电压，R2两端有电测得R4两端无电压，R1两端有电忽略实验误差，IR2= IR1，可得R3压6.1V,可得R5短路 压0。62V，可得R4短路 断开。

实验三线性电路叠加性和齐次性的研究

一．实验目的

1．验证叠加定理；

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2．了解叠加定理的应用场合；

3．理解线性电路的叠加性和齐次性.

二．原理说明

叠加原理指出：在有几个电源共同作用下的线性电路中，通过每一个元件的电流或其两端的电压，可以看成是由每一个电源单独作用时在该元件上所产生的电流或电压的代数和。具体方法是：一个电源单独作用时，其它的电源必须去掉（电压源短路,电流源开路)；再求电流或电压的代数和时，当电源单独作用时电流或电压的参考方向与共同作用时的参考方向一致时,符号取正,否则取负。在图3－1中:I1= I1’- I1\"， I2=- I2'+ I2\3= I3’+ I3”,U=U’+U” 。

（a) （b） （c）

图 3－1

叠加原理反映了线性电路的叠加性，线性电路的齐次性是指当激励信号（如电源作用）增加或减小K倍时，电路的响应（即在电路其它各电阻元件上所产生的电流和电压值）也将增加或减小K倍。叠加性和齐次性都只适用于求解线性电路中的电流、电压.对于非线性电路，叠加性和齐次性都不适用。

三．实验设备

1．直流数字电压表、直流数字毫安表 2．恒压源

3．EEL－30组件（含实验电路）或EEL－53组件

四．实验内容

实验电路如图3－2所示,图中：R1=R2=R3=510Ω, R2=1KΩ， R5=330Ω，电源US1用恒压源中的+12V输出端,US2用0～30V可调电压输出端，并将输出电压调到+6V(以直流数字电压表读数为准）,将开关S3投向R5侧.

图 3－2

1．US1电源单独作用( 将开关S1投向US1侧，开关S2投向短路侧）,参考图3－1（b），画出电路图，表明各电流、电压的参考方向。

用直流数字毫安表接电流插头测量各支路电流：将电流插头的红接线端插入数字毫安表的红（正)接线端，电流插头的黑接线端插入数字毫安表的黑(负)接线端，测量各支路电流，按规定:在结点A，电流表的读数为“+”，表示电流流出结点，读数为“-”，表示电流流入结点，然后根据电路中的电流参考方向，确定各支路电流的正、负号，并将数据记入表3－1中.

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用直流数字电压表测量各电阻元件两端电压：电压表的红(正)接线端应插入被测电阻元件电压参考方向的正端,电压表的黑（负）接线端插入电阻元件的另一端(电阻元件的电压参考方向与电流的参考方向一致）,测量各电阻元件两端电压，数据记入表3－1中。

表 3－1 实验数据一 I3 测量项目 US1 US2 I2 UAB UCD UAD UFA I1 UDE （mA（V） （V) (mA) (mA） （V） (V） (V） (V) (V） 实验内容 ) ———4。US1单独作用 12 0 8。6 —2。40 -6.2 -2。37 -3.18 0.78 4.34 33 —1。—0。US2单独作用 0 6 1。1 —3.6 2.4 —3.56 1。29 —0.62 16 62 US1US2共同作用 12 6 9。8 —5.9 —3。7 -6.02 —1.99 -2.04 —4.82 —4.91 —US2单独作用 0 12 2.2 -7。2 4.8 -2.32 2.58 -1.24 -1.24 7.12 2．US2电源单独作用(将开关S1投向短路侧，开关S2投向US2侧）,参考图3－1（c）,画出电路图，标明各电流、电压的参考方向。

重复步骤1的测量并将数据记录记入表格3－1中。

3．US1和US2共同作用时（开关S1和S2分别投向US1和US2侧），各电流、电压的参考方向见图3－2. 完成上述电流、电压的测量并将数据记入表格3－1中.

4．将US2的数值调至+12V，重复第2步的测量，并将数据记录在表3－1中。

5．将开关S3投向二极管VD侧，即电阻R5换成一只二极管1N4007,重复步骤1～4的测量过程，并将数据记入表3－2中。

表 3－2实验数据二 I2 I3 测量项目 US1 US2 UCD UAD UFA I1 UAB UDE （mA（mA(V） (V） (mA) (V) （V） （V） (V) （V） 实验内容 ） ) US1单独作用 12 0 5．0 -5.1 0 -5.04 -1.65 —6。7 -2.58 -2。58 —0。US2单独作用 0 6 0．06 -4.1 3。4 —3.91 1。31 0。83 -0。35 35 US1US2共同作用 12 6 7．7 -7。6 0 -7.6 —2.49 -4.08 —3. —3.90 US2单独作用 0 12 0。12 —8.2 6.8 -7.82 -2.62 1。66 —0.7 —0。7 五．实验注意事项

1．用电流插头测量各支路电流时，应注意仪表的极性，即数据表格中“+、-”号的纪录； 2．注意仪表量程的及时更换；

3．电源单独作用时,去掉另一个电压源，只能在实验板上用开关K1和K2操作而不能直接将电源短路。

六．预习与思考题

1．叠加原理中US1，US2分别单独作用,在实验应如何操作？可否将要去掉的电源（US1和US2）直接短接？ 答：叠加原理中US1,US2分别单独作用,其他电源必须去掉即电压源短路，电流源开路。 ，

2．实验电路中，若有一个电阻元件改为二极管,试问叠加性与齐次性还成立吗？为什么？ 答：若改成二极管,叠加性与齐次性不成立,因为叠加性和齐次性都不适用于非线形电路，.

七．实验报告要求

1．根据表3－1实验数据一，通过求各支路电流和各电阻元件两端电压,验证线性电路的叠加性与齐次性； 答：US1和US2共同作用时产生的电流和各电阻元件两端的电压等于它们单独作用时的电流和各电阻元件两端的电压之和,如某个电源数值加倍， 电流和各电阻元件两端的电压也加倍。

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2．各电阻元件所消耗的功率能否用叠加原理计算得出？使用上述实验数据计算、说明； 答:各电阻元件消耗功率不满足叠加原理。由R1的三次功率计算得出PR1与PR1'+PR1”不等.

3．根据表3－1实验数据一,当US1=US2=12V时，用叠加原理计算各支路电流和各电阻元件两端电压； I2 I3 测量项目 US1 US2 UAB UCD I1 UAD UDE UFA （mA（mA（V） （V） (mA) （V） （V） (V) (V) (V) 实验内容 ） ） —2。—4。US1单独作用 12 0 8.6 —2。40 —6。2 -0。78 -3.18 -4。34 37 33 ——2。—1。US2单独作用 0 12 2。2 -7.2 4。8 2.58 -1.24 7.12 32 22 —4。US1US2共同作用 12 12 -6。14 11.07 —4.75 -1。57 5.63 3.19 3.18 87 4．据表3－2实验数据二，说明叠加性与齐次性是否适用于该实验电路；

答:叠加性与齐次性不适用于该实验电路。根据流过R1的三个电流值进行计算发现不满足叠加性与齐次性.

5．回答思考题。

实验四受控源研究

一．实验目的

1．加深对受控源的理解；

2．熟悉由运算放大器组成受控源电路的分析方法，了解运算放大器的应用； 3．掌握受控源特性的测量方法.

二．实验原理

1．受控源

受控源向外电路提供的电压或电流是受其它支路的电流或电压的控制,因而受控源是双口元件：一个为控制端口，或称输入端口，输入控制量（电压或电流），另一个为受控端口或称输出端口，向外电路提供电压或电流。受控端口的电压或电流，受控制端口的电压或电流的控制.根据控制变量与受控变量之间的不同组合，受控源可分为四类：

（1）电压控制电压源(VCVS），如图4－1（a）所示，其特性为：

u2u1

其中： u2称为转移电压比（即电压放大倍u1数）。

（2）电压控制电流源（VCCS），如图4－1（b）所示，其特性为：

i2gu1

其中：gmi2称为转移电导。 u1图 4-1 (3）电流控制电压源（CCVS）,如图4－1（c）所示,其特性为：

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u2ri1

其中：ru2称为转移电阻。 i1（4）电流控制电流源(CCCS）,如图4－1（d）所示，其特性为：

i2i1

其中：

i2

称为转移电流比（即电流放大倍数）。 i1

2．用运算放大器组成的受控源

运算放大器的电流符号如图4－2所示,具有两个输入端：同向输入端u和反向输入端u，一个输出端u0.放大倍数为A,则

0A(uu)。

对于理想运算放大器，放大倍数A为，输入电阻为，输出电阻为0,由此可得两个特性： 特性1：uu

特性2：ii0

（1）压控制电压源（VCVS）

电压控制电压源电路如图4－3所示。

由运算放大器的特性1可知：uuu1

则iR1u1uu1 iR22R1R2由运算放大器的特性2可知：iR1代入iR1、iR2得：u2(1iR2

R2)u1 R1可见，运算放大器的输出电压u2受输入电压u1的控制，其电路模型如图4－1（a）所示，转移电压

R比:(12)。

R1(2）电压控制电流源（VCCS）

电压控制电流源电路如图4－4所示。

由运算放大器的特性1可知：uuu1

则iRu1 R1u1 R1由运算放大器的特性2可知：i2iR即i2只受输入电压u1控制，与负载RL无关(实际上要求RL为有）.其电路模型如图4－1（b）所示.

转移电导为：gi21 u1R1（3)电流控制电压源（CCVS)

电流控制电压源电路如图4－5所示。

由运算放大器的特性1可知：uu0u2RiR

由运算放大器的特性2可知：iRi1 代入上式，得：u2Ri1

即输出电压u2受输入电流i1控制。其电路模型如图4－1（c）所示。

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转移电阻为：ru2R i1（4）电流控制电流源(CCCS）

电流控制电流源电路如图4－6所示。由运算放大器的特性1可知：

uu0iR1R2i2

R1R2R1)i1 R2由运算放大器的特性2可知：iR1i1 代入上式,i2(1即输出电流i2只受输入电流i1的控制，与负载RL无关.它的电路模型如图4－1（d）所示。 转移电流比：

i2R(11) i1R2三．实验设备

1．直流数字电压表、直流数字毫安表 2．恒压源

3．恒流源（0～500mA可调） 4．EEL－31组件或EEL－54组件

四．实验任务

3．测试电压控制电流源(VCCS)特性

实验电路如图4－8所示，图中,U1用恒压源的可调电压输出端,R1=10KΩ，RL=2KΩ（用电阻箱)。

（1)测试VCCS的转移特性I2=f（U1）

调节恒压源输出电压U1（以电压表读数为准)，用电流表测量对应的输出电流I2，将数据记入表4－3中。

表 4－3VCCS的转移特性数据 U1/V 0 0。5 1 1。5 2 2。5 3 3。5 4 I2/mA 0。003 0。055 0。104 0。156 0。206 0.258 0。308 0.358 0.409

（2）测试VCCS的负载特性I2=f（RL）

保持U1=2V，负载电阻RL用电阻箱，并调节其大小，用电流表测量对应的输出电流I2，并将数据记入表4－4中。

表 4－4VCCS的负载特性数据 RL/KΩ 50 15 10 5 3 1 0。5 0。2 0.1 0。0。0.200。0。0。0.200.200。I2/mA 6 6 6 206 206 206 206 206 206

4．测试电流控制电压源（CCVS)特性

实验电路如图4－9所示,图中，I1用恒流源，R1=10KΩ，RL=2KΩ（用电阻箱)。

(1）测试CCVS的转移特性U2=f（U1）

调节恒流源输出电流I1（以电流表读数为准），用电压表测量对应的输出电压U2，将数据记入表4－5中。

表 4－5CCVS的转移特性数据

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I1/mA U2/V 0 0 0。05 -0.66 0.1 -1.36 0.15 0。2 0。25 -3.37 —2.01 —2。7 0.3 —4。03 0。4 —5.4

（2）测试CCVS的负载特性U2=f（RL）

保持I1=0.2mA，负载电阻RL用电阻箱，并调节其大小，用电压表测量对应的输出电压U2,并将数据记入表4－6中.

表 4－6CCVS的负载特性数据 RL/Ω 50 100 150 200 500 1K 2K 10K 80K U2/V 2.21 2.21 2.21 2.21 2.21 2.21 2.21 2.21 2.21

五．实验注意事项

1．用恒流源供电的实验中，不许恒流源开路；

2．运算放大器输出端不能与地短路，输入端电压不宜过高（小于5V）。

六．预习与思考题

七．实验报告要求

1．根据实验数据，在方格纸上分别绘出四种受控源的转移特性曲线和负载特性曲线，并求出相应的转移参量、g、r和；

VCCS0-0.112345670-0.1-0.2-0.3-0.4-0.5-0.6CCVS1234567I2/mA-0.2-0.3-0.4转移特性负载特性U2/V转移特性负载特性

2．参考表4－1数据，说明转移参量、g、r和受电路中那些参数的影响？如何改变它们的大小？

3．回答预习与思考题中的3、4题;

4．对实验的结果作出合理的分析和结论，并总结对四种受控源的认识和理解.

实验六 交流串联电路的研究

一．实验目的

1．学会使用交流数字仪表（电压表、电流表、功率表)和自耦调压器； 2．学习用交流数字仪表测量交流电路的电压、电流和功率； 3．学会用电流数字仪表测定交流电路参数的方法； 4．加深对阻抗、阻抗角及相位差等概念的理解。

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二．原理说明

正弦交流电路中各个元件的参数值,可以用交流电压表、交流电流表及功率表,分别测量出元件两端的电压U，流过该元件的电流I和它所消耗的功率P，然后通过计算得到所求的各值，这种方法称为三表法，是用来测量50Hz交流电路参数的基本方法。计算的基本公式为：

URP或R2 IIXU电感元件的感抗:XLL，电感LL

2fIU1电容元件的容抗:XCC,电容C

2fXCIXU串联电路复阻抗的模：Z，阻抗角arctg

RIP22其中:等效电阻R2,等效的电抗XZR

I电阻元件的电阻：R本次实验电阻元件用白炽灯(非线性电阻）。电感线圈用镇流器，由于镇流器线圈的金属导线具有一定电阻，因而，镇流器可以由电感和电阻相串联来表示。电容器一般可认为是理想的电容元件.

在R、L、C串联电路中，各元件电压之间存在相位差，电源电压应等于各元件电压的相量和,而不能用它们的有效值直接相加。

电路功率用功率表测量，功率表(又称为瓦特表）是一种电动式仪表,其中电流线圈与负载串联或并联，（具有两个电流线圈，可串联或并联，以便得到两个电流量程)，而电压线圈与电源并联，电流线圈和电压线圈的同名端（标有*号端)必须连在一起，如图6－1所示。本实验使用数字式功率表，连接方法与电动式功率表相同，电压、电流量程分别选450V和3A。

三．实验设备

1．交流电压表、电流表、功率表

2．自耦调压器（输出可调的交流电压） 3．恒流源（0～500mA可调)

4．EEL－17组件(含白炽灯220V、40W，日光灯30W、镇流器,电容器4μF、2μF/400V)

四．实验内容

实验电路如图6－2所示，功率表的连接方法见图6－1，交流电源经自耦调压器后负载Z供电.

1．测量白炽灯的电阻

图6－2电路中的Z为一个220V、40W的白炽灯，用自耦调压器调压，使U为220V，（用电压表测量）,并测量电流和功率，记入自拟的数据表格中。

将电压U调到110V,重复上述实验。 U(V） I(A) P(W） 220 0.181 38。95 110 0.131 14。00

2．测量电容器的容抗 U(V) I（A） P(W） 4μ 220 0。303 0.2 —13—

2μ 220 0。15 0.07

3．测得镇流器的参数

将图6－2电路中的Z换为镇流器，将电压U分别调到180V和90V,测得电压、电流和功率，记入自拟的数据表格中。 U(V） I（A) P（W) 180 0。257 8。4 90 0.102 1.75

五．实验注意事项

1．通常，功率表不单独使用,要又电压表和电流表监测，使电压表和电流表的读数不超过功率表电压和电流的量限;

2．注意功率表的正确接线,上电前必须经指导教师检查； 3．恒流源（0~500mA可调）

4．自耦调压器在接通电源前，应将其手柄置在零位上,调节时，使其输出电压从零开始逐渐升高.每次改接实验负载或实验完毕，都必须先将其旋柄慢慢调回零位,再断电源。

六．预习与思考题

七．实验报告要求

1．根据实验1的数据，计算白炽灯在不同电压下的电阻值；

答：R1=220/0。181=1215。47欧 R2=110/0。131=839。70欧 2．根据实验2的数据，计算电容器的容抗和电容值；

C=4μ,Xl=WL=U/（JI)=220/0.303=-726.1J C=2μ,Xl=WL=U/（JI）=220/0.15=—1467J 3．根据实验3的数据，计算镇流器的参数(电阻R和电感L）； 答:R1=67.84/0.13=521。85，R2=97.32/0.184=528.91，R3=123。0/0。228=539。47,R4=181。4/0.318=570。4

4，R=540。17

4．根据实验4的数据, 计算日光灯的电阻值，画出各个电压和电流的相量图，说明各个电压之间的关系。

I(A） P（W） 220V 0。108 33。06 电感+电阻 110V 0.114 9.98 4μF 0。165 30。13 电容+电阻（220V） 2μF 0。111 8.38 220V 0。116 17.18 电容+电感（4μF )+电阻 110V 0。058 3.13

实验八 三相电路电压、电流的测量

一．实验目的

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1．练习三相负载的星形联接和三角形联接；

2．了解三相电路线电压与相电压,线电流与相电流之间的关系; 3．了解三相四线制供电系统中，中线的作用; 4．观察线路故障时的情况。

二．原理说明

电源用三相四线制向负载供电，三相负载可接成星形（又称‘Ｙ’形）或三角形（又称‘Δ'形）。 当三相对称负载作‘Ｙ’形联接时，线电压ＵＬ是相电压ＵＰ的3倍，线电流ＩＬ等于相电流ＩＰ,即：ULＰ

3UP, ILIP，流过中线的电流ＩN＝０；作‘Δ’形联接时，线电压ＵＬ等于相电压ＵIL3IP, ULUP

，线电流ＩＬ是相电流ＩＰ的3倍，即:

不对称三相负载作‘Ｙ'联接时，必须采用‘ＹＯ’接法,中线必须牢固联接，以保证三相不对称负载的每相电压等于电源的相电压(三相对称电压).若中线断开，会导致三相负载电压的不对称,致使负载轻的那一相的相电压过高，使负载遭受损坏，负载重的一相相电压又过低，使负载不能正常工作；对于不对称负载作‘Δ’ 联接时，ＩＬ≠3ＩＰ，但只要电源的线电压ＵＬ对称，加在三相负载上的电压仍是对称的,对各相负载工作没有影响.

本实验中,用三相调压器调压输出作为三相交流电源，用三组白炽灯作为三相负载，线电流、相电流、中线电流用电流插头和插座测量。（EEL—ⅤB为三相不可调交流电源）

三．实验设备

1．三相交流电源 2．交流电压表、电流表 3．EEL-17组件或EEL-55组件

四．实验内容

1．三相负载星形联接（三相四线制供电）

实验电路如图8－1所示，将白炽灯按图所示，连接成星形接法.用三相调压器调压输出作为三相交流电源,具体操作如下：将三相调压器的旋钮置于三相电压输出为０Ｖ的位置（即逆时针旋到底的位置),然后旋转旋钮，调节调压器的输出，使输出的三相线电压为２２０Ｖ。测量线电压和相电压，并记录数据。（EEL—ⅤB为三相不可调交流电源，输出的三相线电压为380Ｖ)

（1)在有中线的情况下，测量三相负载对称和不对称时的各相电流、中线电流和各相电压，将数据记入表8－1中，并记录各灯的亮度。

(2）在无中线的情况下,测量三相负载对称和不对称时的各相电流、各相电压和电源中点N到负载中点Nˊ的电压UNNˊ,将数据记入表8－1中,并记录各灯的亮度.

表8-1.1 负载星形联接实验数据（EEL-17B组件或EEL—55A） 中线 每相灯数 负载相电压（Ｖ） 电流（A） UNNˊ 亮度比较 —15—

连接 A B C UA UB UC IA IB IC 3 3 3 83.10 83.94 85。02 0。344 0。337 / 有 3 2 3 83。06 84。52 84.97 0.343 0。225 / 3 3 3 83。84.02 85.08 0。342 0。337 / 07 3 2 3 88.47 90.75 90。 0.201 0。 / 47 156

2．三相负载三角形联接

IN 0 0。124 / / (V） / / 0 12.91 A、B、C 一样亮 一样亮 一样亮 一样亮 无 实验电路如图8－2所示，将白炽灯按图所示，连接成三角形接法。调节三相调压器的输出电压，使输出的三相线电压为２２０Ｖ。测量三相负载对称和不对称时的各相电流、线电流和各相电压，将数据记入表8－2中,并记录各灯的亮度.（EEL—ⅤB为三相不可调交流电源，输出的三相线电压为380Ｖ）

表8—2.1 负载三角形联接实验数据（EEL-17B组件或

每相灯数 A-B B—C C—A UAB 。3 3 3 15 3 2 3 50。40 EEL-55A) 相电压（Ｖ） 线电流（Ａ) 相电流(Ａ) 亮度比 较 UBC UCA IA IB / / IC IAB IBC ICA / 95。184。0.840 17 3 134。185.1 0。67 9

0.840 0.356 / 0.767 0.281 / 一样 表8—2.2 负载三角形联接实验数据（EEL-17A组件或EEL—55B) 每相灯数 相电压（Ｖ） 线电流（Ａ） 相电流（Ａ) A—B B-C C-A UAB UBC UCA IA IB IC IAB IBC ICA / 0.766 0.282 / 50。133.3 184。0。3 3 2 83 1 766 129.3 54。184。0。 / 0.767 0.282 / / 2 3 3 78 1 766 亮度比 较 一样 五．实验注意事项

1．每次接线完毕，同组同学应自查一遍，然后由指导教师检查后，方可接通电源，必须严格遵守先接线，后通电;先断电,后抓线的实验操作原则。

2．星形负载作短路实验时，必须首先断开中线,以免发生短路事故. 3．测量、记录各电压、电流时,注意分清它们是哪一相、哪一线，防止记错.

3．说明在三相四线制供电系统中中线的作用，中线上能安装保险丝吗?为什么？

答:三相四线制供电系统中的中性线的主要作用是，可提供220V单相电.在不对称三相电路中， 各相负

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载的电流(端电压)之间一般不存在大小相等,相位互差120°的对称关系.这时中线两端电压n′n ≠0, 这种现象称为中性点位移。当|n′n｜较大时， 会造成负载端电压的严重不对称(有的相电压过高, 有的过低), 可能使负载工作不正常, 甚至发生事故, 因此应尽量减小中线阻抗Z n。一般而言, 由负载不对称而引起的Un′n 过高， 以中线断路最为严重, 为此,中线上不能安装保险丝， 它们都应装在端线上。

七．实验报告要求

p在什么条件下成立？在三角形连接时,l1．根据实验数据，在负载为星形连接时，l在什么条件下成立？

答：当三相对称负载作‘Ｙ’形联接时，公式成立；当三相对称负载作‘Δ’形联接时，成立。

U3UI3Ip2．用实验数据和观察到的现象，总结三相四线制供电系统中中线的作用； 答：三相四线制供电系统中的中性线的主要作用是，可提供220V单相电。 3．不对称三角形联接的负载，能否正常工作？实验是否能证明这一点?

根据不对称负载三角形联接时的实验数据，画出各相电压、相电流和线电流的相量图，并证实实验数据的正确性.

答:不对称三角形联接的负载，能够正常工作，由表8—2可知即使使用不对称的三角形连接,负载仍能够正常工作.

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