单相交流电路实验报告思考题

单相交流电路实验报告思考题
实验二_单相交流电路的研究
实验二单相交流电路的研究
一、实验目的
1. 学习交流仪表及功率表的使用方法。

2. 验证单相正弦交流电路总电压、电流与各元件电压、电流的相量关系。

3. 日光灯电路的连接。

4. 熟悉功率因数提高的方法及功率的测量方法。

二、实验原理1. 当正弦电流通过电阻、电感和电容串联电路时，电路两端电压相量等于各元件电压的相
??U??U??U?；当正弦电压加于电阻、电感和电容并联电路时，总电流相量等量之和，即URLC??I??I??I?。

于各元件中电流的相量之和，即IRLC
2. 图4.1.5为日光灯电路，它由灯管A，镇流器L及启动器S组成。

日光灯为预热式阴极低气压汞气放电灯，灯管两端有预热灯丝K1，K2，管内充有稀薄氩气和少量水银，管内壁涂有一层荧光物质。

镇流器是一个有铁芯的电感线圈。

启动器由氖气泡、电容器和外壳构成，氖气泡内装有二个电极，一个为固定电极，另一个是由热膨胀系数不同的双金属片构成、并随泡内温度变换发生形变移位的可动电极。

图4.1.5 实验原理图图4.1.6 日光灯等效电路模型
当电源接通后，启动器两极间的电压为电源电压。

两极间发生
辉光放电，双金属片受热形变，与固定电极接触，形成电流通路。

这时灯管灯丝被加热而发射电子。

启动器两极接通后，辉光放电即刻停止，等金属片冷却后，两极分开，所形成的电流通路被切断。

在此瞬间，镇流器产主很高的反向电动势，加于灯管两端，迫使灯丝旁的电子在两极间运动，形成电流。

由于电子碰撞水银分子，使其电离发出紫外线，紫外线又激发内壁上的荧光物质而发出可见光。

日光灯工作时，其两极间的电压较低，且只需一定的电流．镇流器在启动后起降压限流作用。

日光灯工作时，灯管相当于一个电阻RL，镇流器可等效为一个小电阻r和电感L的串联，启动器断开，整个电路可等效为一R、L串联电路，其电路模型如图4.1.6所示。

三、仪器设备
1. 电工实验装置（DG031）
2. MF-10型万用表
3. 功率表
四、实验内容与步骤
1. 验证正弦交流电路中总电压、电流与各元件电压、电流的相量关系。

（1）按图4.1.7接线。

调节外加电压U＝80 V，测出电流及各电压值，记录于表4.1.4中
图4.1.7 RLC串联电路图4.1.8 RLC并联电路
表4.1.4
（2）按图4.1.8接线。

测电压及各电流值，记录于表4.1.5中。

表4-5
2. 日光灯电路连接及参数测量（1）按图4.1.9接线（不接电容）。

合上电源闸刀，观察日光灯点燃过程。

图4.1.9 日光灯电路
（2）按表4.1.6的内容测量。

表4.1.6
（3）将并联电容由零逐渐增大，测出相应的值，记入表4-7中。

表4.1.7
五、预习内容
1．阅读简述，了解日光灯的接线及工作原理。

在图4.1.5电路中，如1，2之间断线，用万用表交流挡带电查找故障时，将表笔一端固定在6，那么U61与U62为多少？
2．写出计算日光灯等效参数RL、r、L和电路功率因数cos?的公式。

六、报告要求
III?的相量图。

??U??U??U? 、I1．根据实验内容1分别画出URLCRLC
2．完成表4.1.6、表4.1.7中的各项计算。

3．在同一坐标纸上绘制I = fI（C）及cos? = f（C）的曲线图，并进行分析。

4．日光灯支路的功率因数是多少？并联电容后，对其有无影响？思考题
1．在交流电路中，基尔霍夫的两大定律的含义是什么？在形式上与直流电路有何差异？
直流：在任何时刻，流入任一结点的电流（电压）代数和恒为零交流：在任何时刻，流入任一结点的电流（电压）矢量和恒为零
2．日光灯电路中启辉器的作用是什么？若实验时无启辉器，你能否点燃日光灯？试简要
说明。

启辉器由双金属片组成，电路接通后，供电电压通过填充气体引起辉光放电。

由于两种金属片热膨胀系数不同，缓慢加热的接触片产生了相对弯曲，当接触片碰在一起时，通过镇流器和灯丝形成了串联电路，使一个相当强的电流将灯丝迅速加热。

金属片接触后，辉光放电结束，金属片开始冷却，接触点弹开，电路断开连接，灯光点燃3．为什么可用并联电容的方法提高功率因数？串联电容行不行？试分析之。

电感和电容的无功功率是异号的，在感性电路中并联电容，可以降低无功功率，提高功率因数；串联电容也可以提高功率因数，因为串联电容也可以降低无功功率，提高功率因数，但是负载上的电压改变流入。

4．在实验中，并入电容之后，灯管中流过的电流和消耗的功率变不变？总功率因数变不变？为什么？
并联电容后，灯管两端的电压不变，电流也不改变，消耗的功率不变；总功率因数会因为总无功功率减小而提高。

实验三三相电路
一、实验目的
1. 掌握三相四线制电源的构成和使用方法。

2. 掌握对称三相负载的线电压与相电压、线电流与相电流的关系。

3. 了解中线在供电系统中的作用。

4. 学习三相功率的测量。

二、实验原理
1．负载星形联接（如图4.1.10所示)：IL=IP
当负载对称时：UL?UP
当负载不对称时：（1) 有中线：UL?3UP
（2) 无中线：各相电压有的过高，有的过低，在实验中注意观察。

2．负载三角形联接(如图4.1.11所示)：UL=UP
当负载对称时：IL?IP
当负载不对称时，各相电流不对称。

3．三相负载接线原则
联接后加在每相负载上的电压应等于其额定值。

4．三相功率的测量
在三相电路中，三相负载消耗的总功率等于各相负载消耗的功率之和。

测量三相负载的功率可根据具体情况，分别采用一表法、二表法和三表法。

一表法：适用于三相对称负载。

不管Y接或?接，只要能测量其中任一相负载的功率，则三相总功率为该值的三倍。

二表法：适用于三相三线制系统，不管负载对称与否和采用什么接法。

三表法：适用于任何三相负载。

只要各相负载的电压电流均可
测量。

三相四线制系统中只能用三表法测量三相功率，无论负载是否对称。

三、仪器设备
1．电工实验装置2．功率表
四、实验内容与步骤1．测量电源电压
本实验采用线电压为220 V的三相交流电源。

测量该电源的线电压UAB、UBC、UCA和相电压UAO、UBO、UCO，并记录于表4.1.8中。

表4.1.8
2．测量Y形接法各种负载情况下的电压、电流
按图4.1.10接线。

根据以下4种情况分别测量各线电压、各相电压、各相电流、两中点间电压UOO'，记录于表4.1.9中。

（1）Y形对称有中线：每相开3盏灯。

（2）Y形不对称有中线：各相灯数分别为1、2、3盏。

观察灯泡亮度有无变化。

（3）Y形对称无中线：除去中线，每相开3盏灯。

（4）星形不对称无中线：各相灯数分别为1、2、3盏，观察灯泡亮度有无变化，有何规律。

A
A
O
B B
C C
图4.1.11 ?接电路图4.1.10 Y接电路
表4.1.9星形接法数据表
称
3．三相功率的测量
（1）在有中线情况下，用三表法测三相负载对称及不对称时的功率，将测量数据记录于表4.1.10中。

（2）在无中线情况下，用二表法测三相负载对称及不对称时的功率，将测量数据记录于表4.1.10中。

表4.1.10
*4．设计性实验：三相交流电的相序指示器
现有40 W/220 V的灯泡4个，2 μF/450 V的电容1个，试设计一个三相交流电的相序指示器，要求用灯泡的亮度差异判断A、B、C三相电源的相序。

画出该实验的电路图，说明原理，并判断实验台上电源的相序是否正确。

注意：（1）实验台上的线电压是380 V，灯泡的耐压是250 V，将两个灯泡串联可以提高其耐压。

不正确的设计可能会损坏灯泡！（2）将电路图和实验方案交由指导教师审查通过后，方可允许进行实验。

五、预习内容
1．阅读教材中的有关负载两种联接方式和三相四线制中线作用的内容。

2．阅读第2章中有关三相功率的测量方法。

3．根据所测项目，画好记录表格。

六、报告要求
1．根据测试数据，说明(转载于: 写论文网:单相交流电路实验报告思考题)对称三相电路中线电压与相电压、线
电流与相电流的数量关系。

2．根据实验中观察到的现象，总结中线的作用。

思考题
1．三相不对称负载作星形联接时，为什么要有中线？中线能否装开关或保险？
2．已知负载的额定电压为220 V，若电源线电压为380 V，此时负载应作何种连接？为什么？若电源线电压为220 V，又应如何连接？
3．为什么二瓦计法可以测量三相三线制电路中负载所消耗的总功率？测量三相负载的功率时，在什么条件下用二瓦计法或三瓦计法？
篇二：电路各实验思考题
戴维宁定理
1.举例说明测量一个线性有源二端网络的开路电压Uoc和等效入端电阻R0的两种方法。

答：测开路电压Uoc：
方法一：直接测量
在有源二端网络输出端开路时，直接用电压表接开路两端，即可测其输出端的开路电压Uoc。

方法二：零示法（如右图所示）
在有源二端网络输出端外加一个与Uoc反向的可调的稳压
源U。

慢慢调节稳压源U，使被测电路中的电流表示数为零。

根据补偿法可知Uoc等于稳压电源电压U。

（如右图所示）
测等效入端电阻R0
方法一：开路电压、短路电流法
在有源二端网络输出端开路时，用电压表直接测其输出端的开路电压Uoc，然后再将其输出端短路，用电流表测其短路电流ISC，则等效内阻为：R0?Uoc ISC
因此，只要测出有源二端网络的开路电压Uoc和短路电流ISC,R0就可得出，这种方法
最简便。

但是，对于不允许将外部电路直接短路的网络（例如有可能因短路电流过大而损坏网络内部的器件时），不能采用此法。

方法二：外加电源法
令含源一端口网络中的所有独立电源置零，然后在端口处加一给定电压U，测得流入端口的电流I（如右图）,则：R0?U I
U'
也可以在端口处接入电流源I＇，测得端口电源U＇（如右图），则：R0?' I
1
电流源实际也有一个内阻，是与理想恒流源并联的，当电压增加时，同样由于内阻的存在，输出的电流就会减少，因此，电流源的外特性也呈下降的趋势。

不是。

当负载大于稳压源对电压稳定能力时，就不能再保持电压稳定了，若负载进一步增加，最终稳压源将烧坏。

实际的恒流源的控制能力一般都有一定的范围，在这个范围内
恒流源的恒流性能较好，可以基本保持恒流，但超出恒流源的恒流范围后，它同样不具有恒流能力了，进一步增加输出的功率，恒流源也将损坏。

功率因数的提高
1．为提高电路功率因数所并联的电容器的电容值是否越大越好？
答：不是。

功率因数由cos?1提高到cos?2，并联电容、无功容量的确定： L ?U
, I?代入上式，得将I?L21
IC?(tan?1?tan?2)??CU
U
(tantan) C12?U2
QC??CU2?P(tan?1?tanφ2)
综上所述可知，补偿容量不同功率因素提高也不一样：
欠补偿：功率因素提高适合。

全补偿：电容设备投资增加,经济效果不明显。

过补偿：使功率因数又由高变低（性质不同）。

综合考虑，功率因素提高到适当值为宜（0.95左右）。

2. 说明电容值的改变对负载的有功功率P、总电流I，日光灯支路电流IRL有何影响？答：电容值的改变并不会影响负载的有功功率及日光灯支路的电流。

3．提高电路的功率因数为什么只采用并联电容法，而不采用串联法？
答：因为串联电容虽然也可以提高功率因数，但它会使电路中的电流增大，从而增大日光灯的有功功率，可能会超过它的额定功率而使日光灯损坏。

由上述向量图，有：IC?ILsin?1?Isin?2 2
5. 为了改变电路的功率因数常在感性负载上并联电容器此时增加了一条电流支路问电路的总电流增大还是减小，此时感性原件上的电流和功率是否改变？
答：总电流减小；此时感性原件上的电流和功率不变。

三相电路
1. 采用三相四线制时，为什么中线上不允许装保险丝？答：会增加断零的可能性，如开关拉开。

开关接触不良断零后接在三相四线上的220V负载相当于星形联接接在380V上,然而三相负载不可能是平衡的,负载轻的一相电压最高,使这一相上的220V设备大量烧坏，而对单相负荷则不可能有回路。

“断零”后会造成中性线对地电压升高,增加触电的可能性。

因此，规定在中线上不允许安装熔断器和开关设备，并选择机械强度高的导线。

2. 本实验中为什么要将每相负载设为两个40W灯泡的串联？答：
3. 试说明对称三相电路中的关系。

答：在三相电路的星形连接中，在电源和负载都对称情况下，
线电压与相电压的数值关系为线电压是相电压的3倍，即：Ul?3UP。

在三相电路的三角形联接中，线电压恒等于相电压。

两线电流则为两个相电流的矢量差，当电源和负载都对称时，线电流在数值上为相电流的3倍，即Il?3Ip。

4. 试分析三相对称星形负载一相开路时各相电压的变化情况（设A相负载开路）（了解）。

答：实验数据表明当三相对称星形负载B相开路时，在有中线的情况下，即使负载不对称，各相负载都可以得到对称的电压。

在无中线的情况下，负载不对称则导致各相负载获得的电压不对称。

阻抗小的负载获得的电压很低，导致负载无法工作；而阻抗大的负载获得的电压与线电压相同，可能会导致负载烧毁。

由此可推出中线的作用：无论负载对称与否，只要有中线，就可以保证各相负载获得对称的相电压，安全供电。

如果没有的话，在三相负载不对称时会造成三相负载获得的电压不相等，导致有的负载相电压高（甚至高过额定电压），有的负载的相电压降低，导致负载无法正常工作。

5. 用实验结果分析，三相对称星形负载一相短路时各相电压的变化情况（设B相负载短
路）。

答：实验数据表明B相负载短路后，相电压UAO?220V，UBO?0V，UCO?220V。

相电压提高到了220V，若线电压是380V，
则B相短路后A相电压和C相电压会升高到380V，两相负载获得的电压将会高于负载的额定工作电压，甚至会烧坏负载设备。

三相电路的功率测量
1．在图中，如何根据两只功率表的读数的大小判别负载的性质 3
答：在负载对称情况下：
(1) 当负载为纯电阻时，两功率表的读数相同。

(2) 当负载的功率因数为0.5时，将有一个功率表的读数为零。

(3) 当负载的功率因数小于0.5时，将有一个功率表的读数为负值。

(4) 当负载的功率因数大于0.5时，两个功率表的读数均为正值。

2．对于照明负载来说，为什么中线上不允线接保险丝。

答：因为照明负载是不对称负载，中线上有电流，而且电流是变化，当电流变化使保险丝烧断，就会发生不对称负载无中线的情况。

3. 用二瓦法三瓦法测量三相四线制（不对称）负载功率，核算三相总功率时，两种方法得到的功率值不同，为什么，哪种对？答：因为三相四线制（不对称）负载时，中线上有电流，两瓦法测量的是电路上消耗的总功率，而三瓦法测量的是各相负载上消耗的功率，用三瓦法测量的功率对，它反映的是三相负载消耗的实际功率。

4. 对称三相电路无功功率的两种测量方法：
答：1）用二瓦计法测量对称三相电路的无功功率。

在对称三相电路中，可以用二瓦计法测得的数值P、P来求出负载的无功功率Q和12
负载的功率因数?。

表达式为Q?(P?P) 12
P1?P2??P1?P2
2）用一瓦计法测量对称三相电路的无功功率。

在对称三相电路中，无功功率还可以用一只功率表来测量，如图12-4。

这时三相负载所吸收的无功功率为Q?P，式中，P是功率表的读数。

当负载为感性时，功率表正向
偏转；当负载为容性时，功率表反向偏转（读数取负值）。

5.测量功率时为什么在线路中通常都接有电流表和电压表？答：
信号的观察与测量（仪器与仪表的使用）
1. 示波器面板上“s/div”和“v/div”的含义是什么？
4
答：①、示波器面板上“s/div”(SEG/DIV)是扫描速度的调节开关，用于调节扫描速度。

即示波器上水平方向每大格所占的扫描时间(也叫扫描时间因数)。

②、示波器面板上“v/div”(VOLTS/DIV)为信号垂直偏转灵敏度衰减开关，用于调
节垂直偏转灵敏度。

即示波器上垂直方向每大格所占的电压幅
值(也叫垂直偏转因数)。

2. 观察本机“标准信号”是，要在荧光屏上得到两个周期的稳定波形，而幅度要求为五
格，试问Y轴电压灵敏度应置于哪一档位置？“s/div”又应置于哪一档位置？
答：可自行选择。

)通道的Y轴电压灵敏度(VOLTS/DIV)Y1(实验被测标准信号输入通道，
应置于“0.1V”档位置；“s/div”又应置于“0.2ms”档位置。

3. 用示波器观察正弦信号，荧光屏上出现下图所示情况时，试说明测试系统中那些旋钮
的位置不对？应如何调节？
A B C
D E F
答：
A：此情况出现的原因是选择了Y1通道作为信号输入通道，而垂直触发方式却选择了Y2的触发方式。

另外，信号输入端置地了也会出现这种情况。

应检查信号输入通道与触发通道是否一致，不一致应调节为一致；检查信号输入端是否置地，置地应调节为不置地。

B：此情况出现的原因是Y轴位移（垂直方向位移或水平方向位移）调节不当，使得整个波形超出了示波器的显示屏。

应调节Y轴位移使信号波形显示在是示波器的显示屏幕上。

C：此情况出现的原因是扫描方式扫描不对或者电平调节不对。

应重
新调节。

D：此情况出现的原因是示波器面板上“v/div”(VOLTS/DIV)信号垂直偏转灵敏度衰减开关调得过小，即示波器上垂直方向每大格所占的电压幅值(也叫垂直偏转因数)调得过小。

应把此值调大。

E：此情况出现的原因是示波器面板上“s/div”(SEC/DIV)扫描速度的调节开关，调节扫描速度调节的过大，即示波器上水平方向每大格所占的扫描时间(也叫扫描时间因数)调得过大。

应把此值调小。

F：此情况出现的原因是选择了Y1通道作为信号输入通道，而垂直触发方式却选择了Y2的触发方式。

并且示波器面板上“s/div”(SEC/DIV)扫描速度的调节开关，调节扫描速度调节的过大，即示波器上水平方向每大格所占的扫描时间(也叫扫描时间因数)调得过大。

此情况即是A和E情况的叠加结果。

此时应按A和E情况的调节方法调节示波器。

5
篇三：电工实验思考题答案
实验1 常用电子仪器的使用
实验报告及思考题
1．总结如何正确使用双踪示波器、函数发生器等仪器,用示波器读取被测信号电压值、周期（频率）的方法。

答：要正确使用示波器、函数发生器等仪器，必须要弄清楚这些仪器面板上的每个旋钮及按键的功能，按照正确的操作步骤进行操作．
用示波器读取电压时，先要根据示波器的灵敏度，知道屏幕上
Y轴方向每一格所代表的电压值，再数出波形在Y轴上所占的总格数h，按公式计算出电压的有效值。

用示波器读取被测信号的周期及频率时，先要根据示波器的扫描速率，知道屏幕上X轴方向每一格所代表的时间，再数出波形在X轴上一个周期所占的格数d，按公式T= d ×ms/cm，，计算相应的周期和频率。

2.欲测量信号波形上任意两点间的电压应如何测量？答：先根据示波器的灵敏度，知道屏幕上Y轴方向每一格所代表的电压值，再数出任意两点间在垂直方向所占的格数，两者相乘即得所测电压。

3.被测信号参数与实验仪器技术指标之间有什么关系，如何根据实验要求选择仪器？
答：被测信号参数应在所用仪器规定的指标范围内，应按照所测参量选择相应的仪器。

如示波器、函数发生器、直流或交流稳压电源、万用表、电压表、电流表等。

4.用示波器观察某信号波形时，要达到以下要求，应调节哪些旋纽？①波形清晰；②波形稳定；③改变所显示波形的周期数；④改变所显示波形的幅值。

答：①通过调节聚焦旋钮可使波形更清晰。

②通过配合调节电平、释抑旋钮可使波形稳定。

③调节扫描速度旋钮。

④调节灵敏度旋钮。

实验2 基尔霍夫定律和叠加原理的验证
七、实验报告要求及思考题
1．说明基尔霍夫定律和叠加原理的正确性。

计算相对误差，并分析误差原因。

答：根据实验数据可得出结论：基尔霍夫定律和叠加原理是完全正确的。

实验中所得的误差的原因可能有以下几点：
（1）实验所使用的电压表虽内阻很大，但不可能达到无穷大，电流表虽内阻很小，但不可能为零，所以会产生一定的误差。

（2）读数时的视差。

（3）实验中所使用的元器件的标称值和实际值的误差。

（4）仪器本身的误差。

（5）系统误差。

2．使用万用表测量电阻、直流电压、直流电流时，应注意些什么问题？
答：用万用表测电阻时，应将电阻与电路独立，选用合适的量程，并进行调零，若不能调零，则说明电池不足，需更换足量的电池。

用万用表测直流电压时，万用表应并联在所测电压两端，并注意量程的选择以及所测电压的极性，若出现指针反偏时，应对调表笔，此时所测量的值应该为负。

用万用表测直流电流时，万用表应串联在所测支路当中，一定要注意电流的极性，若出现指
针反偏时，应对调表笔，此时所测量的值应该为负。

3．实验时，如果电源（信号源）内阻不能忽略，应如何进行？答：实验时，若不忽略内阻，应该将电源接到电路当中再调所需要的值。

实验3 戴维宁定理的研究
七、实验报告要求及思考题
1．说明戴维宁定理的正确性。

计算表3.1的相对误差，并分析误差原因。

答：根据实验数据可得出结论：戴维宁定理是完全正确的。

实验中所得的误差的原因可能有以下几点：
（1）实验所使用的电压表虽内阻很大，但不可能达到无穷大，电流表虽内阻很小，但不可能为零，所以会产生一定的误差。

（2）读数时的视差。

（3）实验中所使用的元器件的标称值和实际值的误差。

（4）仪器本身的误差。

（5）系统误差。

2. 对有源二端网络内阻Ro的测量是否还有其它方法，若有说明其中一种方法。

答：有，可以在断开电源的情况下直接用万用表测量有源二端网络的内阻Ro
3．电压表、电流表的内阻分别是越大越好还是越小越好，为什么？
答：电压表的内阻越大越好，以减小其上的电流，以保证a、b 两端电压测量的准确性。

电流表的内阻越小越好，以减小其上的电压，以保证a、b支路电流测量的准确性。

实验4 RLC串联交流电路的研究
七、实验报告要求及思考题
1．列表整理实验数据，通过实验总结串联交流电路的特点。

答：当XL XC时，电路呈电容性，此时电容上的电压大于电感上的电压，且电流超前电压。

当XLXC时，电路呈电感性，此时电感上的电压大于电容上的电压，且电压超前电流。

当XL＝XC时，电路发生串联谐振，电路呈电阻性，此时电感上的电压与电容上的电压近似相等，且大于输入电压。

电路中的电流最大，电压与电流同相位。

2．从表4.1~4.3中任取一组数据（感性、容性、电阻性），说明总电压与分电压的关系。