正弦稳态交流电路相量的研究
实验正弦稳态交流电路相量的的研究
信息学院电路实验室
沈阳建筑大学信息学院实验中心
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实验六 正弦稳态交流电路相量 的研究
实验目的 实验原理 实验内容 实验注意事项 实验报告要求
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实验六 正弦稳态交流电路相量 的研究
实验目的： 研究正弦稳态交流电路中电压、电流相 量之间的关系 通过日光灯电路的设计，培养实践技能 了解交流电路功率因素的意义，掌握提 高功率因素的方法
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实验六 正弦稳态交流电路相量 的研究
实验注意事项：
功率表要正确接入线路，注意观察电 压表读数，不能超过220V，以免烧坏 功率表 本实验用交流市电220V，务必注意人 身安全
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实验六 正弦稳态交流电路相量 的研究
实验报告要求：
画出实验电路，自拟表格纪录实 验数据 计算出不接电容和接入不同值的 电容时的功率因数
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设计一只白炽和4灯泡和4µf/450V电容器组成 电路，设计实验数据记录表格 设计日光灯电路，选择所需实验设备仪表、适 当的元件参数，设计实验数据记录表格 测量日光灯起辉点亮时的电压，并记录日光灯 的电流、电压值以及日光灯的功率及功率因数 给日光灯输入220V的电压，测量日光灯的电流、 功率值；测量日光灯回路中的各元件的电压， 并计算功率因数。
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实验原理： 日光灯启动器
实验六 正弦稳态交流电路相量 的研究
玻璃泡 外罩
引线脚
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实验六 正弦稳态交流电路相量 的研究
正弦稳态交流电路相量的研究
实验二 正弦稳态交流电路相量的研究一、实验目的1．掌握正弦交流电路中电压、电流相量之间的关系。
2．掌握功率的概念及感性负载电路提高功率因数的方法。
3．了解日光灯电路的工作原理，学会日光灯电路的连接。
4．学会使用功率表。
二、实验原理1．R 、C 串联电路在单相正弦交流电路中，用交流电流表测得各支路的电流值，用交流电压表测得回路各元件两端的电压值，它们之间的关系应满足相量形式的基尔霍夫定律，即∑=0I 和 0=∑U实验电路为ＲＣ串联电路，如图1（a ）所示，在正弦稳态信号U的激励下，则有： )(CC R jX R I U U U -⋅=+= U 、R U 与C U 相量图为一个直角电压三角形。
当阻值R 改变时，R U 与CU 始终保持着 90°的相位差，所以RU 的相量轨迹是一个半圆，如图1（b ）所示。
从图中我们可知，改变C 或R 值可改变φ角的大小，从而达到移相的目的。
（a ）原理图 （b ）向量图图（c ）Multisim 仿真电路图 图1 RC 串联电路及相量图C RUUI2．日光灯电路及其功率因数的提高日光灯实验电路如图3（a）所示，日光灯电路由灯管、镇流器和启动器三部分组成。
灯管是一根普通的真空玻璃管，管内壁涂上荧光粉，管两端各有一根灯丝，用以发射电子。
管内抽真空后充氩气和少量水银。
在一定电压下，管内产生弧光放电，发射一种波长很短的不可见光，这种光被荧光粉吸收后转换成近似日光的可见光。
镇流器是一个带铁芯的电感线圈，启动时产生瞬时高电压，促使灯管放电，点燃日光灯。
在点燃后又限制了灯管的电流。
启动器（如图2（a）所示）是一个充有氖气的玻璃泡，其中装有一个不动的静触片和一个用双金属片制成的U形可动触片，其作用是使电路自动接通和断开。
在两电极间并联一个电容器，用以消除两触片断开时产生的火花对附近无线电设备的干扰。
(a) (b) (c)图2启动器示意图和日光灯灯点燃过程日光灯的点燃过程如下：当日光灯刚接通电源时，灯管尚未通电，启动器两极也处于断开位置。
正弦稳态交流电路相量的研究实验报告
一、实验目的1．研究正弦稳态交流电路中电压、电流相量之间的关系。
2。
掌握日光灯线路的接线。
3. 理解改善电路功率因数的意义并掌握其方法。
二、原理说明 1. 在单相正弦交流电路中，用交流电流表测得 各支路的电流值，用交流电压表测得回路各元件两 端的电压值，它们之间的关系满足相量形式的基尔霍夫定律，即。
图4—1RC 串联电路2. 图4-1所示的RC 串联电路,在正弦稳态信号U 的激励下,U R 与U C 保持有90º的相位差，即当 R 阻值改变时，U R 的相量轨迹是一个半园.U 、U C 与 U R 三者形成一个直角形的电压三角形，如图4-2所 示。
R 值改变时，可改变φ角的大小,从而达到移相的目的。
图4—2相量图 3。
日光灯线路如图4-3所示，图中 A 是日光灯管，L 是镇流器, S 是启辉器，C 是补偿电容器，用以改善电路的功率因数（cos φ值）.有关日光灯的工作原理请自行翻阅有关资料。
图4-3日光灯线路序号 名称 数量 备注 1 电源控制屏(调压器、日光灯管） 1 DG01或GDS —01 2 交流电压表 1 D36或GDS —11 3 交流电流表 1 D35或GDS-12 4 三相负载 1 DG08或GDS —06B 5 荧光灯、可变电容 1 DG09或GDS-09 6 起辉器、镇流器、电容、电门插座DG09或GDS —097 功率表 1 D34或GDS-13四、实验内容1. 按图4-1接线。
R 为220V 、15W 的白炽灯泡,电容器为4。
7μF/450V 。
220VL S A CRjXcUcU R IU RU U cI φ经指导教师检查后，接通实验台电源，将自耦调压器输出(即U)调至220V 。
记录U 、U R 、U C 值，验证电压三角形关系。
2. 日光灯线路接线与测量。
图4—4（1）按图4-4接线。
(2）经指导教师检查后接通实验台电源,调节自耦调压器的输出，使其输出电压缓慢增大，直到日光灯刚刚启辉点亮为止，记下三表的指示值.(3)将电压调至220V,测量功率P ，电流I ，电压U ，U L ,U A 等值，验证电压、电流相量关系.表4-2 日光灯线路测 量 值 P （W) Cosφ I （A ） U （V ） U L （V ） U A （V) 启辉值正常工作值48。
正弦稳态交流电路相量的研究实验报告
一、实验目的1．研究正弦稳态交流电路中电压、电流相量之间的关系。
2.掌握日光灯线路的接线。
3.理解改善电路功率因数的意义并掌握其方法。
I二、原理说明1.在单相正弦交流电路中，用交流电流表测得各支路的电流值，用交流电压表测得回路各元件两端的电压值，它们之间的关系满足相量形式的基尔R U R UjXc Uc霍夫定律，即。
2.图 4-1 所示的 RC串联电路，在正弦稳态信号U 的激励下， U R与 U C保持有 90o 的相位差，即当R阻值改变时， U R的相量轨迹是一个半园。
U、 U C 与U R三者形成一个直角形的电压三角形，如图 4-2 所示。
R值改变时，可改变φ角的大小，从而达到移相的目的。
图4-1 RC 串联电路IU RφU cU图 4-2相量图3.日光灯线路如图 4-3 所示，图中 A 是日光灯管， L 是镇流器， S 是启辉器，C是补偿电容器，用以改善电路的功率因数（ cosφ值）。
有关日光灯的工作原理请自行翻阅有关资料。
SAL C220V图 4-3日光灯线路三、仪表设备及所选用组件箱序号名称数量备注1电源控制屏（调压器、日光灯管）1DG01或 GDS-012交流电压表1D36或 GDS-113交流电流表1D35或 GDS-124三相负载1DG08或 GDS-06B5荧光灯、可变电容1DG09或 GDS-096起辉器、镇流器、电容、电门插DG09或 GDS-09座7功率表1D34或 GDS-13四、实验内容1.按图4-1接线。
R为220V、15W的白炽灯泡，电容器为4.7 μF/450V。
经指导教师检查后，接通实验台电源，将自耦调压器输出 ( 即 U)调至 220V。
记录U、U R、 U C值，验证电压三角形关系。
表 4-1验证电压三角形关系测量值计算值U′（与 U R，U C组成 Rt△）△U = U′－UU（V） U R（V） U C（V）（U′= U R2U C 2 ）（V）△U/U（%）240.3234.151.4239.60.620.262.日光灯线路接线与测量。
正弦稳态交流电路相量的研究实验报告
一、实验目的1.研究正弦稳态交流电路中电压、电流相量之间的关系。
2. 掌握日光灯线路的接线。
3. 理解改善电路功率因数的意义并掌握其方法。
二、原理说明１. 在单相正弦交流电路中,用交流电流表测得 各支路的电流值，用交流电压表测得回路各元件两 端的电压值，它们之间的关系满足相量形式的基尔霍夫定律，即。
图4-1 R Ｃ串联电路2． 图４-１所示的RC 串联电路,在正弦稳态信号U 的激励下，U R 与U C 保持有90º的相位差，即当 R 阻值改变时,U R 的相量轨迹是一个半园。
U 、U C 与 U R 三者形成一个直角形的电压三角形，如图4-2所 示。
R 值改变时,可改变φ角的大小，从而达到移相的目的。
图4-２ 相量图３． 日光灯线路如图４－３所示，图中 A 是日光灯管，L 是镇流器, S 是启辉器，Ｃ是补偿电容器,用以改善电路的功率因数(ｃos φ值）。
有关日光灯的工作原理请自行翻阅有关资料。
图4-3 日光灯线路序号 名称 数量 备注 １ 电源控制屏（调压器、日光灯管) １ D Ｇ01或GDS －01 2 交流电压表 1 Ｄ36或GDS-11 3 交流电流表 1 D3５或GD Ｓ-12 4 三相负载 1 DG0８或GDS －06B 5 荧光灯、可变电容 1 D Ｇ09或GDS-09 6 起辉器、镇流器、电容、电门插座D Ｇ0９或GDS-0９7 功率表 1 Ｄ34或GDS －1３220VL S A CRjXcUcU R IURU cI φ四、实验内容1. 按图4-1接线。
R 为2２０V 、15W 的白炽灯泡,电容器为4.7μF/4５0V 。
经指导教师检查后,接通实验台电源，将自耦调压器输出(即U ）调至22０V 。
记录Ｕ、U R 、ＵC 值，验证电压三角形关系。
2. 日光灯线路接线与测量。
图4－4(1）按图４-４接线。
（2）经指导教师检查后接通实验台电源,调节自耦调压器的输出,使其输出电压缓慢增大,直到日光灯刚刚启辉点亮为止，记下三表的指示值。
正弦稳态交流电路相量的研究
三、实验设备
显示窗口由六个窗口组成，上面3个窗口可以同时 显示1/2/3三相的电压（电流或功率），通过按其 右面的“功能”按键进行切换；下面3个窗口可分 别显示各相电压（V）、电流（A）、功率（W）、 功率因数（PF）、频率（F）。
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三、实验设备
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三、实验设备
交流电流测量
1）将功能选择开关设为A-AC档。按 ZERO键，使读数显示为零。 2）按下扳机，张开钳头，将待测导线 悬空穿过钳口内，然后释放扳机，从 显示器上读取测量结果。
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三、实验设备
4、GDM-8341型万用表 具有50000计数显示的数字双显台式万用表，可
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三、实验设备
6、 日光灯、镇流器、启辉器
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A
B
C
D
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三、实验设备
7、电容
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电参数测量仪专用线 普通导线
图7-2-2电容性负载电路 厦门电大工学技术航实空验航课天程学团院队
四、实验内容
测量值
计算值
U(V) UR(V) UC(V) U’(UR，UC组成Rt) U
U/U
表7-2-1 电容性负载电路实验数据 厦门电大工学技术航实空验航课天程学团院队
四、实验内容
2、电感性负载电路的电压相量研究
日光灯线路按照图7-2-3连接，图中： L为日光灯镇流 器，B为灯管，S为启辉器。（接线前，测量整流器的直流
实验二正弦稳态交流电路相量的研究
实验二正弦稳态交流电路相量的研究实验目的1. 理解正弦交流电路的相量概念以及相关理论知识；2. 掌握基本仪器的使用方法，如万用表、示波器等；3. 通过实验验证正弦交流电路的相量和电流、电压等物理量之间的关系。
实验原理正弦稳态交流电路是指以正弦信号作为输入的交流电路，在稳态下各个物理量的变化规律具有确定的周期性。
正弦信号的主要特点是其可表示为正弦函数的形式，根据欧姆定律和基尔霍夫定律，可以得到正弦稳态交流电路中电压、电流、功率等物理量的数学表达式。
在正弦稳态交流电路中，通过对电压、电流等物理量的相位和幅值的分析，可以得到交流电路的基本特征，比如电压的大小、电流的大小、功率的大小等。
相量是指在交流电路中，电压、电流等物理量的幅值和相位所构成的向量。
在正弦稳态交流电路中，相量是至关重要的，因为它们可以用来表示电压、电流等物理量的大小和相位，同时也可以用来计算电路中各种物理量之间的关系。
相量有实部和虚部两个部分，分别代表物理量的幅值和相位。
实部和虚部可以用极坐标或直角坐标系来表示。
实验器材1. 示波器2. 万用表3. 交流电源4. 标准电阻实验步骤1. 确定电路拓扑，并连接电路；2. 打开交流电源切换开关，调节电压、频率以及相位；3. 用万用表测量电路中的电流、电压等物理量，并记录数据；4. 用示波器观察电路中的电压波形，并记录数据；5. 分析数据，计算相量，并绘制相量图。
实验数据处理1. 测量电路中的电流、电压等数据通过万用表测量得到在电路中流过的电流、在电路中的电压等各种物理量的大小和方向。
具体测量过程如下：2. 计算相量3. 绘制相量图绘制相量图是为了更加直观地展示正弦稳态交流电路中各个物理量之间的关系。
相量图可以使用复平面或直角坐标系来表示。
复平面中，实轴表示正弦波的幅值，虚轴表示正弦波的相位。
直角坐标系中，横轴表示时间，纵轴表示电压或电流。
为了使相量图更加清晰和美观，应该画出相量图的主坐标轴，并在上面标注物理量和单位。
电工实验指导书：正弦稳态交流电路相量的研究
电工实验指导书：正弦稳态交流电路相量的研究实验目的：研究正弦稳态交流电路中的相量。
实验器材：电源、电压表、电流表、电阻、电感或电容等元件。
实验原理：在正弦稳态交流电路中，电流和电压的变化都可以用复数表示，即相量。
相量是由实部和虚部组成的复数，实部表示电量的幅值，虚部表示相位角。
正弦稳态交流电路中的电流和电压存在相位差，通过研究相量可以更好地理解和分析交流电路的特性。
实验步骤：1. 给出一个正弦稳态交流电路，包括电源、电阻、电感或电容等元件。
2. 使用电压表测量电路中各元件的电压，使用电流表测量电路中各元件的电流。
3. 将测得的电压和电流转化为相量形式，分别表示为复数的表达式。
4. 根据电路连接方式和元件的特性，计算各元件的相位差。
5. 根据相量的性质，进行相量的加法、减法和乘法运算，计算电路中各项电流和电压的结果相量。
6. 根据计算结果，分析电路中各元件的功率和能量转换情况。
实验注意事项：1. 实验中需要注意安全操作，保证电路连接正确且稳定。
2. 测量时需要准确读取电压和电流的数值，并将其转化为相量形式进行处理。
3. 在计算结果时，要注意相量的相位差和运算规则，确保计算正确。
4. 实验完成后，要结合实验结果进行分析，并进行实验报告的撰写。
扩展实验：1. 可以改变电路中的元件数值，比如改变电阻、电感或电容的数值，观察对电路的影响。
2. 可以改变电路连接方式或增加更多元件，比如串联或并联电阻、电容等，研究不同电路结构的相量特性。
3. 可以使用示波器观察交流电路中的波形变化，结合相量的概念进行分析。
4. 可以研究谐振电路或频率选择电路的相量特性，进一步理解交流电路的振荡和滤波原理。
正弦稳态交流电路相量的研究实验报告
一、实验目的1．研究正弦稳态交流电路中电压、电流相量之间的关系。
2. 掌握日光灯线路的接线。
3. 理解改善电路功率因数的意义并掌握其方法。
二、原理说明1. 在单相正弦交流电路中，用交流电流表测得 各支路的电流值，用交流电压表测得回路各元件两 端的电压值，它们之间的关系满足相量形式的基尔 霍夫定律，即。
图4-1 RC 串联电路2. 图4-1所示的RC 串联电路，在正弦稳态信号U 的激励下，U R 与U C 保持有90º的相位差，即当 R 阻值改变时，U R 的相量轨迹是一个半园。
U 、U C 与 U R 三者形成一个直角形的电压三角形，如图4-2所 示。
R 值改变时，可改变φ角的大小，从而达到 移相的目的。
图4-2 相量图 3. 日光灯线路如图4-3所示，图中 A 是日光灯管，L 是镇流器， S 是启辉器，C 是补偿电容器，用以改善电路的功率因数（cos φ值）。
有关日光灯的工作原理请自行翻阅有关资料。
UcU R图4-3 日光灯线路三、仪表设备及所选用组件箱四、实验内容1. 按图4-1接线。
R为220V、15W的白炽灯泡，电容器为4.7μF/450V。
经指导教师检查后，接通实验台电源，将自耦调压器输出(即U)调至220V。
记录U、U R、U C值，验证电压三角形关系。
表4-1 验证电压三角形关系2. 日光灯线路接线与测量。
图4-4（1）按图4-4接线。
（2）经指导教师检查后接通实验台电源，调节自耦调压器的输出，使其输出电压缓慢增大，直到日光灯刚刚启辉点亮为止，记下三表的指示值。
（3）将电压调至220V，测量功率P，电流I，电压U，U L，U A等值，验证电压、电流相量关系。
表4-2 日光灯线路3. 并联电路──电路功率因数的改善。
图4-5（1）按图4-5组成实验线路。
（2）经指导老师检查后，接通实验台电源，将自耦调压器的输出调至220V，记录功率表、电压表读数。
（3）通过一只电流表和三个电流插座分别测得三条支路的电流，改变电容值，进行三次重复测量。
实验六 正弦稳态交流电路相量的研究
实验六正弦稳态交流电路相量的研究一、实验目的1. 了解交流电路中的相量概念。
2. 掌握相量合成、加减、旋转的方法。
3. 学会使用矢量图解法求解交流电路问题。
二、实验原理交流电路所涉及的量大都是随时间而变化的量，如电压、电流等。
在正弦稳态下，这些随时间而变化的量可以用相量来代替，从而方便地进行计算和分析。
对于一般的随时间而变化的量 a(t)，其相量可以表示为：$A=\frac{2}{T}∫^{T/2}_{-T/2} a(t)cosω_0tdt+j \frac{2}{T}∫^{T/2}_{-T/2}a(t)sinω_0tdt$其中 $T=\frac{2π}{ω_0}$ 为一个周期，$ω_0=\frac{2π}{T}$ 为角频率。
这里所求的相量 A 是一个复数，它的实部表示信号在电路中的电压或电流的有效值，虚部表示信号在电路中的相位。
在交流电路中，有时需要将不同的相量合成为一个新的相量，或将一个相量分解为两个相互垂直的相量，或改变一个相量的大小和方向。
下面介绍相量合成、加减、旋转的方法：（1）相量的合成：设有两个相量 $A_1$ 和 $A_2$，其大小和方向分别为 $|A_1|$、$\varphi_1$ 和$|A_2|$、$\varphi_2$，则它们的和为：$A=A_1+A_2=|A_1|cos\varphi_1+j|A_1|sin\varphi_1+|A_2|cos\varphi_2+j|A_2|sin\va rphi_2=|A|cos\varphi+j|A|sin\varphi$其中，$|A|=\sqrt{|A_1|^2+|A_2|^2-2|A_1||A_2|cos(\varphi_1-\varphi_2)}$当需要改变一个相量的大小和方向时，可以进行相量的旋转操作。
设有一个相量 A，大小为 |A|，方向为 $\varphi_A$，现将其旋转一个角度θ，则旋转后的相量 A' 大小为 |A|，方向为 $\varphi_A+\theta$，可利用欧拉公式进行计算：即，$A'=Ae^{j\theta}$其中，e 为自然对数的底数。
正弦稳态交流电路相量的研究
正弦稳态交流电路相量的研究在现代电路的世界里，交流电可谓是一位超级明星！如果你对它不太熟悉，那可真是大大错过了一个精彩的领域。
交流电的特点就是它的电流和电压会随着时间周期性地变化，像是在跳舞一样，真是好看得很！而其中，相量就是这场舞会的舞者，它帮助我们简单明了地理解电路的表现。
1. 认识相量1.1 什么是相量？相量，听上去是不是有点高大上？其实，简单来说，相量就是把交流电的变化用一个“向量”的方式表现出来。
就像你在街上走，可能东张西望，但一旦你确定了方向，那就是你的“相量”！在电路中，相量不仅告诉我们电流和电压的大小，还能给出它们之间的相位关系。
你想想，如果两个人在跳舞，没对好步伐，那可真是闹笑话！1.2 相量的好处相量的最大好处就是能把复杂的交流电现象简化成简单的数学问题。
电路分析中，尤其是涉及到正弦波的时候，相量的运用简直就像是给电路装上了飞速的“火箭”。
通过相量，我们可以轻松搞定那些看似复杂的电压和电流之间的关系，真是省时省力，完美得不要不要的！2. 相量的计算2.1 如何计算相量？我们先从基本的出发点来看看相量的计算。
电流和电压的表达式通常是这样的：( I(t) = I_m sin(omega t + phi) ) 和 ( V(t) = V_m sin(omega t + theta) )。
这里的 ( I_m ) 和( V_m ) 就是电流和电压的最大值，而 ( phi ) 和 ( theta ) 是相位角。
要是把这两位放在一起，那就能形成一个有趣的“相量图”！简单来说，只需把这些信息转化为相量，计算时就能把时间因素“抛弃”，留下一些非常有趣的结果。
2.2 相量的运算说到运算，相量也有自己的法则。
比如说，加法运算就像两个朋友一起分担烦恼，简单得很！如果有两个电流相量 ( I_1 ) 和 ( I_2 )，那么它们的合成相量就是 ( I = I_1 +I_2 )。
而乘法就有点儿复杂了，不过没关系，这就像调配鸡尾酒，各种成分混合之后，才会有令人惊喜的味道。
正弦稳态交流电路相量的研究
正弦稳态交流电路相量的研究正弦稳态交流电路是电工学中重要的内容，它是指电路中电流、电压等信号都是正弦函数的交流电路。
相比于非稳态交流电路，稳态交流电路的分析更加简单，并且实际应用非常广泛。
本文将对正弦稳态交流电路的相量进行详细研究。
在正弦稳态交流电路分析中，我们经常将电压或电流表示为以下形式：V = Vm * exp(jωt + φ)其中，V表示电压的相量形式，Vm是电压信号的幅值，ω表示角频率，t表示时间，φ表示电压相对于参考电压的相位差，exp(jωt)是一个指数函数。
在相量形式中，我们可以使用复数运算的方法简化电路计算。
例如，如果在电路中有两个电阻R1和R2串联，流过它们的电流分别为I1和I2，那么我们可以使用相量表示为：I=I1+I2其中I是总电流的相量。
此外，相量还可以用来表示电路中的复杂元件，如电感和电容。
对于电感元件，其电流和电压之间的关系为：V=jωL*I其中L表示电感的感值。
这样，我们可以将电感的电压表示为相位比电流大90°的相角函数。
同样，对于电容元件，其电流和电压之间的关系为：I=jωC*V其中C表示电容的电容值。
这样，我们可以将电容的电流表示为相位比电压小90°的相角函数。
利用相量的思想，我们可以将正弦稳态交流电路简化为求解线性方程组的问题。
通过建立和求解这些线性方程组，我们可以求得电路中各元件的电流和电压。
在正弦稳态交流电路中，还有一些重要的定理可以帮助我们更好地理解和分析电路。
例如，欧姆定律在稳态下仍然成立，即电压等于电流乘以电阻。
此外，有理电路定理也适用于正弦稳态交流电路。
有理电路定理表明，只要电路中只包含电阻、电感和电容这些有理元件，那么该电路的响应将始终是正弦函数。
总之，正弦稳态交流电路的相量分析方法非常重要，它帮助我们简化电路分析，并且可以应用于各种电路中，包括线性电路和非线性电路。
通过正确理解和运用相量分析方法，我们可以更好地理解电路中电流和电压之间的关系，以及各元件之间的相互影响。
正弦稳态交流电路相量的研究实验报告
一、实验目的之阿布丰王创作1．研究正弦稳态交流电路中电压、电流相量之间的关系。
2. 掌握日光灯线路的接线。
3. 理解改善电路功率因数的意义并掌握其方法。
二、原理说明1. 在单相正弦交流电路中，用交流电流表测得各支路的电流值，用交流电压表测得回路各元件两端的电压值，它们之间的关系满足相量形式的基尔霍夫定律，即。
图4-1RC串联电路2. 图4-1所示的RC号U的激励下，U R与U C坚持有90º的相位差，即当R阻值改变时，U R的相量轨迹是一个半园。
U、U C与U R三者形成一个直角形的电压三角形，如图4-2所示。
R值改变时，可改变φ角的大小，从而达到移相的目的。
图4-2相量图3. 日光灯线路如图4-3所示，图中 A 是日光灯管，L是镇流器， S是启辉器，C是抵偿电容器，用以改善电路的功率因数（cosφ值）。
有关日光灯的工作原理请自行翻阅有关资料。
图4-3日光灯线路三、仪表设备及所选用组件箱序号名称数量备注1 电源控制屏（调压器、日光灯管）1DG01或GDS-01RjXc UcU RIU RUU cIφ四、实验内容1. 按图4μF/450V。
经指导教师检查后，接通实验台电源，将自耦调压器输出(即U)调至220V。
记录U、U R、U C值，验证电压三角形关系。
表4-1 验证电压三角形关系2. 日光灯线路接线与丈量。
图4-4（1）按图4-4接线。
（2）经指导教师检查后接通实验台电源，调节自耦调压器的输出，使其输出电压缓慢增大，直到日光灯刚刚启辉点亮为止，记下三表的指示值。
（3）将电压调至220V，丈量功率P，电流I，电压U，U L，U A 等值，验证电压、电流相量关系。
表4-2 日光灯线路启辉值 正常工作值3. 并联电路──电路功率因数的改善。
图4-5（1）按图4-5组成实验线路。
（2）经指导老师检查后，接通实验台电源，将自耦调压器的输出调至220V ，记录功率表、电压表读数。
（3）通过一只电流表和三个电流插座分别测得三条支路的电流，改变电容值，进行三次重复丈量。
正弦稳态交流电路相量研究实验报告
一、实验目的1．研究正弦稳态交流电路中电压、电流相量之间的关系。
2.掌握日光灯线路的接线。
3.理解改善电路功率因数的意义并掌握其方法。
I二、原理说明R U1. 在单相正弦交流电路中，用交流电流表测得jXc 各支路的电流值，用交流电压表测得回路各元件两端的电压值，它们之间的关系满足相量形式的基尔U R Uc霍夫定律，即。
路2.图 4-1 所示的 RC串联电路，在正弦稳态信号U 的鼓励下， U R与 U C保持有 90o 的相位差，即当R 阻值改变时， U R的相量轨迹是一个半园。
U、U C与U R三者形成一个直角形的电压三角形，如图4-2 所示。
R 值改变时，可改变φ角的大小，从而到达移相的目的。
图图4-1 RC 串联电IU Rφ图 4-2相量UU c3.日光灯线路如图 4-3 所示，图中 A 是日光灯管， L 是镇流器， S 是启辉器， C 是补偿电容器，用以改善电路的功率因数〔 cosφ值〕。
有关日光灯的工作原理请自行翻阅有关资料。
SAL C220V图 4-3 日光灯线路三、仪表设备及所选用组件箱序号名称数量备注1 电源控制屏〔调压器、日光灯管〕 1 DG01或 GDS-012 交流电压表 1 D36 或 GDS-113 交流电流表 1 D35 或 GDS-124 三相负载 1 DG08 或 GDS-06B5 荧光灯、可变电容 1 DG09或 GDS-096 起辉器、镇流器、电容、电门插DG09或 GDS-09 座7 功率表 1 D34 或 GDS-13四、实验内容1. 按图 4-1 接线。
R 为 220V 、 15W 的白炽灯泡，电容器为μ F/450V 。
经指导教师检查后，接通实验台电源，将自耦调压器输出 (即 U)调至 220V 。
记录 U 、U R 、U C 值，验证电压三角形关系。
表 4-1 验证电压三角形关系测量 值计算值〔 〕U R 〔 〕 C 〔 〕U ′〔与 U R ，U C 组成 Rt △〕 △ U = U ′－ U△U/U 〔 %〕U VV U V 2〕〔V 〕〔 U ′ = U R U C2. 日光灯线路接线与测量。
正弦稳态交流电路相量的研究实验报告
一、实验目的1．研究正弦稳态交流电路中电压、电流相量之间的关系。
2。
掌握日光灯线路的接线。
3. 理解改善电路功率因数的意义并掌握其方法。
二、原理说明 1. 在单相正弦交流电路中，用交流电流表测得 各支路的电流值，用交流电压表测得回路各元件两 端的电压值，它们之间的关系满足相量形式的基尔霍夫定律，即。
图4—1RC 串联电路2. 图4-1所示的RC 串联电路,在正弦稳态信号U 的激励下,U R 与U C 保持有90º的相位差，即当 R 阻值改变时，U R 的相量轨迹是一个半园.U 、U C 与 U R 三者形成一个直角形的电压三角形，如图4-2所 示。
R 值改变时，可改变φ角的大小,从而达到移相的目的。
图4—2相量图 3。
日光灯线路如图4-3所示，图中 A 是日光灯管，L 是镇流器, S 是启辉器，C 是补偿电容器，用以改善电路的功率因数（cos φ值）.有关日光灯的工作原理请自行翻阅有关资料。
图4-3日光灯线路序号 名称 数量 备注 1 电源控制屏(调压器、日光灯管） 1 DG01或GDS —01 2 交流电压表 1 D36或GDS —11 3 交流电流表 1 D35或GDS-12 4 三相负载 1 DG08或GDS —06B 5 荧光灯、可变电容 1 DG09或GDS-09 6 起辉器、镇流器、电容、电门插座DG09或GDS —097 功率表 1 D34或GDS-13四、实验内容1. 按图4-1接线。
R 为220V 、15W 的白炽灯泡,电容器为4。
7μF/450V 。
220VL S A CRjXcUcU R IU RU U cI φ经指导教师检查后，接通实验台电源，将自耦调压器输出(即U)调至220V 。
记录U 、U R 、U C 值，验证电压三角形关系。
2. 日光灯线路接线与测量。
图4—4（1）按图4-4接线。
(2）经指导教师检查后接通实验台电源,调节自耦调压器的输出，使其输出电压缓慢增大，直到日光灯刚刚启辉点亮为止，记下三表的指示值.(3)将电压调至220V,测量功率P ，电流I ，电压U ，U L ,U A 等值，验证电压、电流相量关系.表4-2 日光灯线路测 量 值 P （W) Cosφ I （A ） U （V ） U L （V ） U A （V) 启辉值正常工作值48。
正弦稳态交流电路相量的研究实验报告
一、实验目的1．研究正弦稳态交流电路中电压、电流相量之间的关系。
2。
掌握日光灯线路的接线。
3. 理解改善电路功率因数的意义并掌握其方法。
二、原理说明 1. 在单相正弦交流电路中，用交流电流表测得 各支路的电流值，用交流电压表测得回路各元件两 端的电压值，它们之间的关系满足相量形式的基尔霍夫定律，即。
图4—1RC 串联电路2. 图4-1所示的RC 串联电路,在正弦稳态信号U 的激励下,U R 与U C 保持有90º的相位差，即当 R 阻值改变时，U R 的相量轨迹是一个半园.U 、U C 与 U R 三者形成一个直角形的电压三角形，如图4-2所 示。
R 值改变时，可改变φ角的大小,从而达到移相的目的。
图4—2相量图 3。
日光灯线路如图4-3所示，图中 A 是日光灯管，L 是镇流器, S 是启辉器，C 是补偿电容器，用以改善电路的功率因数（cos φ值）.有关日光灯的工作原理请自行翻阅有关资料。
图4-3日光灯线路序号 名称 数量 备注 1 电源控制屏(调压器、日光灯管） 1 DG01或GDS —01 2 交流电压表 1 D36或GDS —11 3 交流电流表 1 D35或GDS-12 4 三相负载 1 DG08或GDS —06B 5 荧光灯、可变电容 1 DG09或GDS-09 6 起辉器、镇流器、电容、电门插座DG09或GDS —097 功率表 1 D34或GDS-13四、实验内容1. 按图4-1接线。
R 为220V 、15W 的白炽灯泡,电容器为4。
7μF/450V 。
220VL S A CRjXcUcU R IU RU U cI φ经指导教师检查后，接通实验台电源，将自耦调压器输出(即U)调至220V 。
记录U 、U R 、U C 值，验证电压三角形关系。
2. 日光灯线路接线与测量。
图4—4（1）按图4-4接线。
(2）经指导教师检查后接通实验台电源,调节自耦调压器的输出，使其输出电压缓慢增大，直到日光灯刚刚启辉点亮为止，记下三表的指示值.(3)将电压调至220V,测量功率P ，电流I ，电压U ，U L ,U A 等值，验证电压、电流相量关系.表4-2 日光灯线路测 量 值 P （W) Cosφ I （A ） U （V ） U L （V ） U A （V) 启辉值正常工作值48。
正弦稳态交流电路相量研究(含数据处理)
实验十三正弦稳态交流电路相量的研究1.研究正弦稳态交流电路中电压、电流相量之间的关系2.掌握日光灯线路的接线。
3.理解改善电路功率因数的意义并掌握其方法。
二、原理说明1.在单相正弦交流电路中,用交流电流表则得各支中的电流值,用交流电压表测得回路各元件两端的电压值,它们之间的关系满足相量形式的基尔霍夫定律,即i =∑0和U=∑0 2.如图13-1 所示的RC 串联电路,在正弦稳态信号 U 的激励下,R U 与 U C保持有90°的相位差,即当阻值Ｒ改变时, U R 的相量轨迹是一个半圆, U 、 U C 与 U R三者形成一个直角形的电压三角形。
Ｒ值改变时,可改变φ角的大小,从而达到移相的目的。
图 13-13.日光灯线路如图13-2 所示,图中Ａ是日光灯管,Ｌ是镇流器,Ｓ是启辉器,Ｃ是补偿电容器,用以改善电路的功率因数（cos φ值）。
图 13-2有关日光灯的工作原理请自行翻阅有关资料。
三、实验设备四、实验内容(1)用两只15W /220V 的白炽灯泡和4.7µf/450V 电容器组成加图13-1所示的实验电路,经指导老师检查后，接通市电220V 电源，将自藕调压器输出调至220V 。
记录U 、U R 、U C 值,验证电压三角形关系。
(2)日光灯线路接线与测量图 13-3按图13-3组成线路,经指导教师检查后按下闭合按钮开关,调节自耦调压器的输出,使其输出电压缓慢增大,直到日光灯刚启辉点亮为止,记下三表的指示值。
然后将电压调至220Ｖ,测量功率Ｐ,电流Ｉ,电压U U U L A ,,等值,验证电压、电流相量关系。
(3)并联电路——电路功率因数的改善按图13-4组成实验线路图13-4经指导老师检查后,按下绿色按钮开关调节自耦调压器的输出调至220V,记录功率表,电压表读数,通过一只电流表和三个电流取样插座分别测得三条支路的电流,改变电容值,进行三次重复测量。
五、实验注意事项1.本实验用交流市电220V，务必注意用电和人身安全。
正弦稳态交流电路相量的研究实验报告
一、实验目的1．研究正弦稳态交流电路中电压、电流相量之间的关系。
2。
掌握日光灯线路的接线。
3. 理解改善电路功率因数的意义并掌握其方法。
二、原理说明 1. 在单相正弦交流电路中，用交流电流表测得 各支路的电流值，用交流电压表测得回路各元件两 端的电压值，它们之间的关系满足相量形式的基尔霍夫定律，即。
图4—1RC 串联电路2. 图4-1所示的RC 串联电路,在正弦稳态信号U 的激励下,U R 与U C 保持有90º的相位差，即当 R 阻值改变时，U R 的相量轨迹是一个半园.U 、U C 与 U R 三者形成一个直角形的电压三角形，如图4-2所 示。
R 值改变时，可改变φ角的大小,从而达到移相的目的。
图4—2相量图 3。
日光灯线路如图4-3所示，图中 A 是日光灯管，L 是镇流器, S 是启辉器，C 是补偿电容器，用以改善电路的功率因数（cos φ值）.有关日光灯的工作原理请自行翻阅有关资料。
图4-3日光灯线路序号 名称 数量 备注 1 电源控制屏(调压器、日光灯管） 1 DG01或GDS —01 2 交流电压表 1 D36或GDS —11 3 交流电流表 1 D35或GDS-12 4 三相负载 1 DG08或GDS —06B 5 荧光灯、可变电容 1 DG09或GDS-09 6 起辉器、镇流器、电容、电门插座DG09或GDS —097 功率表 1 D34或GDS-13四、实验内容1. 按图4-1接线。
R 为220V 、15W 的白炽灯泡,电容器为4。
7μF/450V 。
220VL S A CRjXcUcU R IU RU U cI φ经指导教师检查后，接通实验台电源，将自耦调压器输出(即U)调至220V 。
记录U 、U R 、U C 值，验证电压三角形关系。
2. 日光灯线路接线与测量。
图4—4（1）按图4-4接线。
(2）经指导教师检查后接通实验台电源,调节自耦调压器的输出，使其输出电压缓慢增大，直到日光灯刚刚启辉点亮为止，记下三表的指示值.(3)将电压调至220V,测量功率P ，电流I ，电压U ，U L ,U A 等值，验证电压、电流相量关系.表4-2 日光灯线路测 量 值 P （W) Cosφ I （A ） U （V ） U L （V ） U A （V) 启辉值正常工作值48。
正弦稳态交流电路相量的研究实验报告
一、实验目的1．研究正弦稳态交流电路中电压、电流相量之间的关系。
2。
掌握日光灯线路的接线。
3. 理解改善电路功率因数的意义并掌握其方法。
二、原理说明 1. 在单相正弦交流电路中，用交流电流表测得 各支路的电流值，用交流电压表测得回路各元件两 端的电压值，它们之间的关系满足相量形式的基尔霍夫定律，即。
图4—1RC 串联电路2. 图4-1所示的RC 串联电路,在正弦稳态信号U 的激励下,U R 与U C 保持有90º的相位差，即当 R 阻值改变时，U R 的相量轨迹是一个半园.U 、U C 与 U R 三者形成一个直角形的电压三角形，如图4-2所 示。
R 值改变时，可改变φ角的大小,从而达到移相的目的。
图4—2相量图 3。
日光灯线路如图4-3所示，图中 A 是日光灯管，L 是镇流器, S 是启辉器，C 是补偿电容器，用以改善电路的功率因数（cos φ值）.有关日光灯的工作原理请自行翻阅有关资料。
图4-3日光灯线路序号 名称 数量 备注 1 电源控制屏(调压器、日光灯管） 1 DG01或GDS —01 2 交流电压表 1 D36或GDS —11 3 交流电流表 1 D35或GDS-12 4 三相负载 1 DG08或GDS —06B 5 荧光灯、可变电容 1 DG09或GDS-09 6 起辉器、镇流器、电容、电门插座DG09或GDS —097 功率表 1 D34或GDS-13四、实验内容1. 按图4-1接线。
R 为220V 、15W 的白炽灯泡,电容器为4。
7μF/450V 。
220VL S A CRjXcUcU R IU RU U cI φ经指导教师检查后，接通实验台电源，将自耦调压器输出(即U)调至220V 。
记录U 、U R 、U C 值，验证电压三角形关系。
2. 日光灯线路接线与测量。
图4—4（1）按图4-4接线。
(2）经指导教师检查后接通实验台电源,调节自耦调压器的输出，使其输出电压缓慢增大，直到日光灯刚刚启辉点亮为止，记下三表的指示值.(3)将电压调至220V,测量功率P ，电流I ，电压U ，U L ,U A 等值，验证电压、电流相量关系.表4-2 日光灯线路测 量 值 P （W) Cosφ I （A ） U （V ） U L （V ） U A （V) 启辉值正常工作值48。
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实验二 正弦稳态交流电路相量的研究
一、实验目的
1．掌握正弦交流电路中电压、电流相量之间的关系。
2．掌握功率的概念及感性负载电路提高功率因数的方法。
3．了解日光灯电路的工作原理，学会日光灯电路的连接。
4．学会使用功率表。
二、实验原理
1．R 、C 串联电路
在单相正弦交流电路中，用交流电流表测得各支路的电流值，用交流电压表测得回路各元件两端的电压值，它们之间的关系应满足相量形式的基尔霍夫定律，即
∑=0I 和 0=∑U
实验电路为ＲＣ串联电路，如图1（a ）所示，在正弦稳态信号U
的激励下，则有： )(C
C R jX R I U U U -⋅=+= U 、R U 与C U 相量图为一个直角电压三角形。
当阻值R 改变时，R U 与C
U 始终保持着 90°的相位差，所以R
U 的相量轨迹是一个半圆，如图1（b ）所示。
从图中我们可知，改变C 或R 值可改变φ角的大小，从而达到移相的目的。
（a ）原理图 （b ）向量图
图（c ）Multisim 仿真电路图 图1 RC 串联电路及相量图
C R
U
U
I
2．日光灯电路及其功率因数的提高
日光灯实验电路如图3（a）所示，日光灯电路由灯管、镇流器和启动器三部分组成。
灯管是一根普通的真空玻璃管，管内壁涂上荧光粉，管两端各有一根灯丝，用以发射电子。
管内抽真空后充氩气和少量水银。
在一定电压下，管内产生弧光放电，发射一种波长很短的不可见光，这种光被荧光粉吸收后转换成近似日光的可见光。
镇流器是一个带铁芯的电感线圈，启动时产生瞬时高电压，促使灯管放电，点燃日光灯。
在点燃后又限制了灯管的电流。
启动器（如图2（a）所示）是一个充有氖气的玻璃泡，其中装有一个不动的静触片和一个用双金属片制成的U形可动触片，其作用是使电路自动接通和断开。
在两电极间并联一个电容器，用以消除两触片断开时产生的火花对附近无线电设备的干扰。
(a) (b) (c)
图2启动器示意图和日光灯灯点燃过程
日光灯的点燃过程如下：当日光灯刚接通电源时，灯管尚未通电，启动器两极也处于断开位置。
这时电路中没有电流，电源电压全部加在启动器的两电极上，使氖管产生辉光放电而发热，可动电极受热变形，于是两触片闭合，灯管灯丝通过启动器和镇流器构成回路，如图2（b）所示。
灯丝通电加热发射电子，当氖管内两个触片接通后，触片间不存在电压，辉光放电停止，双金属片冷却复原，两触片脱开，回路中的电流瞬间被切断。
这时镇流器产生相当高的自感电动势，它和电源电压串联后加在灯管两端，促使管内氩气首先电离，氩气放电产生的热量又使管内水银蒸发，变成水银蒸气。
当水银蒸气电离导电时，激励管壁上的荧光粉而发出近似日光的可见光。
灯管点燃后，镇流器和灯管串联接入电源，如图2（c）所示。
由于电源电压部分降落在镇流器上，使灯管两端电压（也就是启动器两触片间的电压）较低，不足以引起启动器氖管再次产生辉光放电，两触片仍保持断开状态。
因此，日光灯正常工作后，启动器在日光灯电路中不再起作用。
日光灯点燃后的等效电路如图3（b）所示，其中灯管相当于纯电阻负载R，镇流器可用
静触片
小电阻r 和电感L 串联来等效。
若用低功率因数表测得镇流器所消耗的功率Lr P ，也就是等效电阻r 所消耗的功率，又用电流表测得通过镇流器的电流Lr I ，则可求得镇流器的等效电阻r 。
由于 r I P ⋅=2
Lr Lr 则2
Lr Lr
I P r =
用万用表的交流电压档测得镇流器的端电压U Lr ，则镇流器的等效电感为：
)(22
L 2Lr 2Lr r X I U +⋅= 2
2
Lr Lr Lr
r I U X -⎪⎪⎭
⎫ ⎝⎛= f
X L L
π2=
其中：Hz f 50= 日光灯灯管R 所消耗的功率为R P ，电路消耗的总功率为Lr P P P +=R 。
只要测出电路的总功率P 、总电流I 和总电压U ，就能求出电路的功率因数。
I
U P ⋅=
ϕcos
（a ）
（b ）
U
Lr U R
I Lr
R
U
（C ）日光灯等效电路Multisim 仿真 图3日光灯实验电路及等效电路
日光灯的功率因数较低，（电容C=0时）一般在0.6（0.7）以下，且为感性电路，因此往往采用并联电容器来提高电路的功率因数，由于电容支路的电流∙
C I 超前于电压90°，抵消了一部分日光灯支路电流中的无功分量，使电路总电流减少，从而提高了电路的功率因数。
当电容增加到一定值时，电容电流等于感性无功电流，总电流下降到最小值，此时，整个电路呈现纯电阻性1cos =ϕ。
若再继续增加电容量，总电流I 反而増大了，整个电路呈现电容性，功率因数反而降低。
（Multisim 软件中功率表为Wattmeter ，可以通过软件的Help 系统查询其用法。
） 三、预习要求
1．复习“电阻、电感与电容元件串联的交流电路”和“功率因数的提高”两章节的内容。
2．了解功率表的原理和使用。
3．了解日光灯电路的组成和工作原理。
4．实验电路的总电压U 、灯管电压R U 、及镇流器电压Lr
U 之间存在着什么关系？
5．提高日光灯电路的功率因数为什么只采用并联电容器法，而不用串联法？所并的电
容值是否越大越好？
I ，和电路的总有功功率P是否改变？为
6．日光灯支路并联电容后，该支路的电流
Lr
什么？
四、实验内容
1．R C串联电路电压三角形的测量
（1）用两只3227 的虚拟电阻模拟两个220V，15W的白炽灯，以及一个4.7µF/450V 电容器组成如图1C所示的实验电路。
测量U、U R、U C值，记入表2中。
（2）改变R阻值（用一只灯泡）重复（1）内容，验证U R相量轨迹。
表2
2．日光灯电路及其功率因数的提高
分别测量未接入电容和并入电容时的各种参数，完成表3的内容。
表3
五、实验总结
1．根据表3中的实验数据，作日光灯电路提高功率因数的电压、电流相量图。
2．根据实验数据，计算日光灯管的等效电阻值R、镇流器的电感L和电阻r。
3．讨论改善电路功率因数的意义和方法。