電工實驗報告答案-(廈門大學).docx

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實驗四 線性電路疊加性和齊次性驗證 表4—１實驗數據一(開關S3 投向R3側) 測量項目 實驗內容 US1 (V) US2 (V) I1 (mA) I2 (mA) I3 (mA) UAB (V) UCD (V) UAD (V) UDE (V) UFA (V) US1單獨作用 12 0 8.65 -2.39 6.25 2.39 0.789 3.18 4.39 4.41 US2單獨作用 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單獨作用 0 -12 2.39 -7.18 -4.79 7.18 2.36 -2.44 1.217 1.222 表4—２ 實驗數據二(S3投向二極管VD側) 測量項目 實驗內容 US1 (V) US2 (V) I1 (mA) I2 (mA) I3 (mA) UAB (V) UCD (V) UAD (V) UDE (V) UFA (V) US1單獨作用 12 0 8.68 -2.50 6.18 2.50 0.639 3.14 4.41 4.43 US2單獨作用 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分別單獨作用，在實驗中應如何操作？可否將要去掉的電源（US1或US2）直接短接？ 答: US1電源單獨作用時，將開關S1投向US1側，開關S2投向短路側； US2電源單獨作用時，將開關S1投向短路側，開關S2投向US2側。 不可以直接短接，會燒壞電壓源。 2．實驗電路中，若有一個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（由實驗數據二可知）。 實驗五 電壓源、電流源及其電源等效變換 表5－1 電壓源（恒壓源）外特性數據 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 實際電壓源外特性數據 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 理想電流源與實際電流源外特性數據 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：電壓源內阻很小，若輸出端短路會使電路中的電流無窮大；電流源內阻很大，若輸出端開路會使加在電源兩端的電壓無窮大，兩種情況都會使電源燒毀。 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載決定的特性； 其輸出在任何負載下能保持恒值。 3． 實際電壓源與實際電流源的外特性為什么呈下降變化趨勢，下降的快慢受哪個參數影響？ 答：實際電壓源與實際電流源都是存在內阻的，實際電壓源其端電壓U隨輸出電流I增大而降低，實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。下降快慢受內阻RS影響。 4．實際電壓源與實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：實際電壓源與實際電流源等效變換的條件為： （1）實際電壓源與實際電流源的內阻均為RS； （2）滿足。 所謂等效是對同樣大小的負載而言。 電壓源與電流源不能等效變換。 實驗六 戴維南定理和諾頓定理的驗證 四．實驗內容 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有源二端網絡等效電流源的外特性數據 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有源二端網絡等效電流源的外特性數據 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．預習與思考題 1．如何測量有源二端網絡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：當被測有源二端網絡的等效內阻RS數值很大與選用的電壓表內阻相近，或數值很小與電流表的內阻相近時，存在較大的測量誤差時，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絡開路電壓及等效內阻的幾種方法，并比較其優(yōu)缺點。 答：有源二端網絡的開路電壓UOC測量方法有：直接測量法（開路電壓法）、伏安法和零示法。等效內阻的測量方法有：伏安法、直接測量法、半電壓法、零示法。 實驗十二 RC一階電路的響應測試 1、 只有方波信號，在滿足其周期T/2>=5τ時，才可在示波器的熒光屏上形成穩(wěn)定的響應波形。 2、 τ=RC=0.1ms，τ表征了電路響應時間的長短，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，電路的響應時間越長。 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換成三角波或者斜波， 微分電路可以使輸入方波轉換成尖脈沖波，具體來說積分電路：1.延遲、定時、時鐘 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）。 實驗十九 交流電路等效參數的測量 四．實驗內容 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 計算值Xc 計算值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電路 C U Ur Uc I P 計算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 U I P 計算值R 計算值XL 計算值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．預習與思考題 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交流電路參數的基本方法。計算的基本公式為： 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 串聯電路復阻抗的模，阻抗角  其中：等效電阻 ，等效電抗 4． 當日光燈上缺少啟輝器時，人們常用一根導線將啟輝器插座的兩端短接一下，然后迅速斷開，使日光燈點亮；或用一只啟輝器去點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雙金屬片，就是起到短接兩端，然后溫度高了自動斷開，人工進行這樣的操作是一樣的效果。也是用短接后斷開產生比較高的電壓讓日光燈發(fā)亮 實驗二十 正弦穩(wěn)態(tài)交流電路相量的研究 一、 實驗內容 1、 白熾燈與電容串聯 測 量 值 計 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 值 計 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、 功率因數提高 電容值 測 量 數 值 計 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熱結束后，產生瞬間的自感高電壓，擊穿燈管內部的氣體（含有汞蒸氣的低壓惰性氣體），從而使燈管啟動。燈管正常發(fā)光后，啟輝器就不起作用了。用一根導線將啟輝器兩端短接一下，迅速斷開，也是為了產生瞬間的自感高電壓，從而使燈管啟動。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、提高功率因數就是要使負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。電容并聯才可以增加電容量，所以要并聯電容。所并的電容也不是越大越好，超過一定值后，將導致功率因數下降，也稱為過補償。 互感線圈-單相變壓器實驗參考答案 互感線圈電路的研究 表1 同名端測量數據 (此實驗可暫不做) U12（V） U12（V）實測值 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）實測值 I1（A） U2（V） M（計算值） 15 15.09 0.294 12.61 0.137 20 20.10 0.391 16.69 0.136 表2 互感系數M 測量數據 U1（V）實測值 I1（A） L1（計算值） U2（V）實測值 I2（A） L2（計算值） M（計算值） K（計算值） 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 耦合系數的測量數據 【預習與思考題】 1． 什么是自感？什么是互感？在實驗室中如何測定？ “自感”簡單地說，由于線圈（導體）本身的電流發(fā)生變化而產生的電磁感應現象，叫做自感現象。線圈的自感系數L,叫做自感。 一個線圈因另一個線圈中的電流變化而產生感應電動勢的現象稱為互感現象。兩個回路之間相互作用的系數M稱為它們的互感，單位是亨利（H）。 在實驗室中，根據自感電勢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。根據互感電勢Ｅ2M≈Ｕ20＝ωＭＩ1， 將互感線圈的Ｎ2開路，Ｎ1側施加電壓Ｕ1，測出Ｉ１、Ｕ２ ，可求出M。 2． 如何判斷兩個互感線圈的同名端？若已知線圈的自感和互感，兩個互感線圈相串聯的總電感與同名端有何關系？ 判斷兩個互感線圈的同名端：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，可用實驗法來判定。 若已知線圈的自感和互感，兩個互感線圈相串聯，如果它們產生的磁場的方向是一致的，即第一個的非同名端與第二個的同名端相連接，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？各個因素如何影響互感的大小？ 兩線圈的幾何尺寸、形狀、匝數、導磁材料的導磁性能及兩線圈的相對位置等會影響互感的大小。這幾個因素會影響磁通量的變化，進而流過線圈的電流大小會發(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 空載實驗 序號 實 驗 數 據 U0（V） U0（V）實測值 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 短路實驗 序號 實 驗 數 據 UK（V） IK（A） IK（A）實測值 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 負載實驗 (此實驗可暫不做) I2（A） 0 0.190 0.200 0.210 0.220 0.230 0.235 I2（A） 實測值 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  實驗二十三 三相電路電壓、電流的測量 一、實驗內容 1、負載星形聯接 中線 連接 每相燈數 負載相電壓（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、負載三角形聯接 每相燈數 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、當負載的額定電壓等于電源的線電壓，負載作三角形連接； 當負載的額定電壓等于電源的線電壓1/ ，負載作星形連接。 2、三相對稱負載接成星形時， ，三相對稱負載接成三角形時，。當三相負載不對稱時，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）。中線不能安裝保險絲，如果保險絲熔斷中線就斷路，就不能平衡各相負載起到中線的均壓作用了。