电工上册实验.doc
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1、【精品文档】如有侵权,请联系网站删除,仅供学习与交流电工上册实验.精品文档.实验一基尔霍夫定律和戴维南定理一、 实验目的1.通过实验验证基尔霍夫电流定律和电压定律,巩固所学理论知识2.加深对参考方向概念的理解。二、实验原理基尔霍夫定律是电路理论中最基本也是最重要的定律之一,它概括了电路中电流和电压分别遵循的基本规律,它包括基尔霍夫电流定律()和基尔霍夫电压定律()。基尔霍夫节点电流定律:电路中任意时刻流进(或流出)任一节点的电流的代数和等于零,其数学表达式为:(2)此定律阐述了电路电路任一节点上各支路电流间的约束关系,这种关系,与各支路上元件的性质无关,不论元件是线形的或是非线形的,含源的或是
2、无源的,时变的或时不变的。基尔霍夫回路电压定律:电路中任意时刻,沿任意闭合回路,电压的代数和为零,其数学表达式为:(2)此定律阐明了任意闭合回路中各电压间的约束关系,这种关系仅与电路的结构有关,而与构成回路的各元件的性质无关,不论这些元件是线形的或非线形的,含源的或无源的,时变的或时不变的。参考方向:和表达式中的电流和电压都是代数量,它们除具有大小之外,还有其方向,其方向是以它量值的正、负表示的,为研究问题方便,人们通常在电路中假定一个方向为参考,称为参考方向,当电路中的电流(或电压)的实际方向与参考方向相同时取正值,其实际方向与参考方向相反时取负值。例如,测量某节点各支路电流时,可以设流入该
3、节点的电流方向为参考方向(反之亦可),将电流表负极接到该节点上,而将表的正极分别串入各条支路,当电流表指针正向偏转时,说明该支路电流是流入节点的,与参考方向相同,取其值为正,若指针方向方向偏转,说明该支路是流出节点,与参考方向相反,倒换电流表极性,再测量,取其值为负。将测量的结果填如表2-1中表2-1计算值 测量值 误差I1 (mA)I2 (mA)I3 (mA)I图2-12验证基尔霍夫回路电压定律(KVL)实验电路与图2-1相同,用联接导线将三个电流借口短路。取两个验证回路:回路1为ABEFA,回路2为BCDEB。由电压表依次测取ABEFA回路中各支路电压UBC、UCD、UDE、UEB,将测量
4、结果填入表2-2中。测量时可选逆时针方向为绕行方向,并注意电压表的指针偏转方向及取值的正与负。表2-2UABUBEUEFUFA回路IUUBCUCDUDEUEB回路U计算值测量值误差(二)戴维南定理本实验在电路单元板上进行,按图2-2接线,使U1=25V,选择CD两端左侧为一端口含源网络。1测量含源一端口网络的外部伏安特性:调节含源一端口网络外接电阻RL的数值 ,使其分别为表2-3中的数值,测量通过R2的电流(X5和X6电流接口处电流表读数)和两端电压,将测量结果填入表2-3中,其中RL=0时的电流称为短路电流。表2-3RL() 0 500 1K1.5K2K2.5K开路I(mA)U(V)图2-2
5、2验证戴维南定理(1)测量C、D端口网络的开路电压UOC第一种方法:直接测量法当含源一端口网络的入端等效电阻RI与电压表内阻RV相比可以忽略不计时,可以直接用电压表测量其开路电压UOC。第二种方法:补偿法当一端口网络的的入端电阻RI与电压表内阻RV相比不可忽略时,用电压表直接测量其开路电压UOC,就会影响被测电路的原工作状态,使所测电压与实际间有较大的误差。补偿法可以排除电压表内阻对测量所造成的影响。图2-4补偿法则一断口网络的开路电压图2-4 是用补偿法测量电压的电路,测量步骤如下:用电压表初测一端口网络的开路电压,并调整补偿电路中分压器的电压,使它近似等于初测的开路电压。将C、D与C、D对
6、应相接再细调补偿电路中分压器的输出电压,使检流计G的指示为零。因为G中无电流通过,这时电压表指示的电压等于被测电压,并且补偿电路的接入没有影响被测电路的工作状态。表2-4RL() 0 500 1K1.5K2K2.5K开路I(mA)U(V)(2)用补偿法(或直接测量法)所测得的开路电压UOC和步骤1中测得的短路电流(RL=0)ISC,计算C、D端入端等效电阻。 RCD=RI=UOC/ISC(3)构成戴维南等效电路如图2-5,其中电压源用直流稳压电源代替,调节电源输出电压,使之等于UOC,RI用电阻箱代替,在C、D端接入负载电阻RL。 按和表2-3中相同的电阻值,测取电流和电压,填入表2-4。(4
7、)将表2-3和2-4中的数据进行比较,验证戴维南定理。图2-5戴维南等效电路五、实验报告及要求1、利用表2-1和表2-2中的测量结果说明基尔霍夫两个定律的正确性。2、利用图2-1中所给数据,通过电路定律计算各支路电压和电流,并计算测量值与计算值之间的误差,分析误差产生的原因。3、在同一张坐标纸上画出原一端口网络和各等效网络的伏安特性曲线,并做分析比较,说明如何验证戴维南定理。4、回答下列思考题 (1)已知某支路电流为3mA,现有量程分别为5mA和10mA两只电流表,你将使用哪只电流表进行测量?为什么? (2)改变电流或电压的参考方向,对验证基尔霍夫定律有影响吗?为什么?*(3)对于图2-4,如
8、果在补偿法测量开路电压时,将C 与D相接,D与C相接,能否达到测量电压UCD的目的?为什么?实验二 日光灯电路功率因数的提高一、实验目的1掌握日光灯电路的工作原理及电路联接方法。2通过测量电路功率,进一步掌握功率表的使用方法。3掌握改善日光灯电路功率因数的方法。二预习提要1掌握感性负载提高功率因数的方法、意义、矢量图等内容。2熟悉日光灯电路原理。 日光灯电路主要是由日光灯管、镇流器、启辉器等元件组成,电路如图3-1所示:图3-1日光灯电路 灯管两端有灯丝,管内充有惰性气体(氩气或氪气)及少量水银,管壁涂有荧光粉。当管内产生弧光放电时,水银蒸气受激发,辐射大量紫外线,管壁上的荧光粉在紫外线的激发
9、下,辐射出接近日光的光线,日光等的发光效率较白炽灯高一倍多,是目前应用最普遍的光源之一,日光灯管产生放电的条件,一是灯丝要预热并发射热电子,二是灯管两端需要加一个高的电压是管内气体击穿放电,通常的日光灯管本身不能直接在220V电源上使用。启辉器有两个电极,一个是双金属片,另一个是固定片,二极之间有一个小容量电容器。一定数值的电压加在启辉器两端时,启辉器产生辉光放电,双金属片因放电而受热伸直,并与静片接触,而后启辉器因动片与静片接触,放电停止,冷却且自动分开。镇流器是一个带铁芯的电感线圈。电源接通时,电压同时加到灯管两端和启辉器的两个电极上,对于灯管来说,因电压低不能放电;但对启辉器,此电压则可
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