电工与电子技术A实验指导书(上)2017-2018第一学期

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1、3000 匝电感线圈负载实验 1）R-L 串联电路实验 闭合开关 S，断开开关 S1，即为 R-L 电路。用功率表、电压表、电流表量测并读取 U， UR，US，I，I1，及 P 等数据，记入表 4-1 中。（注意：此时，电容未并入电路，I = I1）
2）R-L 串联电路并电容 C 实验
闭合开关 S，逐步选择并入的电容 C 的数值，并再次测量 U，UR，US，I，I1，IC 及 P 等 数据，将不同的电容 C 值时对应的上述数据值记入表 4-1 中。
实验一 叠加原理和戴维南定理
一、 实验目的 1、 牢固掌握叠加原理的基本概念，进一步验证叠加原理的正确性。 2、 验证戴维南定理。 3、 掌握测量等效电动势与等效内阻的方法。
二、 实验线路 1、叠加原理实验线路如下图所示
D
I1
A
S1
I3
E1
I2 B S2 E2
C
图 2-1
2、戴维南定理实验线路如下图所示
2、学习电路元件参数的测量方法（间接法测定 R、r、L、C 等）。 3、掌握感性负载并联电容提高功率因数的方法，并进一步理解其实质。 4、学习并掌握功率表的使用。
二、 R-L 串联电路的参数测量及计算方法
I1
•
UR
100V
•
U
•
US
R
r
ZS XL
L R
图 4-1 R-L 串联电路及电压电流相量图
图 4-1 表示了一个 R-L 串联电路，s 是电感线圈，这里用内阻 r 与理想电感 XL 串联来代 表电感线圈，设其总阻抗为 ZS。
五、实验报告 1、 根据实验数据，在图示坐标上绘出 RC－阶电路的①零输入响应和②零状态响应曲线，
并由曲线测得 τ 值与计算值作比较。
4
①RC 电路的零输入响应
②RC 电路的零状态响应
*2、根据实验观测，总结、归纳微分电路和积分电路的形成条件和主要特点，回答下列问题：
（1）微分电路反映变化， ∴τ要（
A：增大
B：不变
C：减小
3、 电感性负载串联电容后线路的功率因数是否发生变化？(
)
A：变
B：不变
C：不一定
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实验四 三相交流电路
一、 实验目的 1. 掌握三相负载的星形，三角形联结方法。 2. 验证两种接法下，三相负载的线电压与相电压，线电流与相电流之间的关系。 3. 充分理解三相四线制供电系统中中线的作用。
6 电流插座
3
1. KHDG-1 型高性能电工综合实验装置相电压调整到 100V。 2. 工大自制实验装置相电压为 220V。
备注 D33 D32 自备 DG01 DG08 DG09
四、实验线路 1．将图 6-3 所示三相负载和元器件连接成星形并且有中线，使用开关接通和断开中线，中 线上串联电流表插孔，用来测量中线电流 IN。 2．将图 6-4 所示三相负载和元器件连接成三角形，相线上要串联电流表插孔，用来测量线 电流 IA，IB，IC。
入表 2-1 中。 2） 接通 E2=6V 电源，S1 投短路侧（E2 单独作用），测量此时各支路电流，测量结果填
入表 2-1 中。 3） 接通 E1=12V 电源，E2=6V 电源（E1 和 E2 共同作用），测量此时各支路电流，测量结
果填入表 2-1 中。
1
2、 戴维南定理实验 按图 2-2 接线，将一路直流稳压电源接入电路，令 U 保持 12V。 1）测网络的开路电压 UOC 。RL 与有源二端网络的端点 A、B 断开，用电压表测有源 二端网络开路电压 UOC ，（A、B 两点间电压），即得等效电压源的等效电动势 ES。记入表 2-2 中。 2） 测网络的短路电流 ISC 。RL 与有源二端网络的端点 A、B 断开，将电流表连接在 A、 B 之间，则电流表的读数就是有源二端网络的短路电流 ISC。记入表 2-2 中。 3）测有源二端网络入端电阻 R0。三种方法测量，结果记入表 2-2 中。： a)先将电压源及负载 RL 从电路中断开，并将电路中原电压源所接的两点用一根导线短 接。用万用表测出 A、B 两点间的电阻 RAB（RAB=R0）。 b)测有源二端网络开路电压 UOC 和有源二端网络短路电流 ISC，求出入端电阻 R0 。（R0= UOC / ISC） c)先断开 RL ，测网络的开路电压 UOC 。再将 RL 接上，用电压表测负载 RL 的两端电压 UAB ，调节 RL，使 UAB =（1/2） UOC ，则有 R0= RL。（为什么？） 4）A、B 间接 RL（任意值），测 RL 两端电压和流过 RL 上的电流记入表 2-3 中。
图 3-1 RC 电路零输入响应和零状态响应的实验线路图
*2、微分电路和积分电路 一个 RC 串联电路， 在方波序列脉冲的重复激励下：
（1） 当τ＝RC<< T 时（T 为方波脉冲的重复周期），此时从电阻 R 上得到微分输出响应。 2
（2） 当τ＝RC>> T 时，此时从电容 C 上得到积分输出响应。 2
表 3-1：
时间 t /S
测量值
0
零 Uc(t) / V 输
入 计算 i(t) 值
零 Uc(t) / V 状
态 计算 i(t)值
计算 τ=RC =
10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140
s
实测τ=
s
*2、观测微分电路和积分电路在脉冲激励下的响应： 调节函数信号发生器，使其输出 Upp=5V，f=1KHz 的方波信号，并通过信号线，将激励 u
电源电压 U 将超前电流 I1 一个角度，由相量图上的电压三角形，根据余弦定理，得：
US2 = UR2 +U2 -2 U UR cos 从而求出，而 U（R + r）=U Cos ， 式中 U（R + r）=UR + U r， 又因为 UL =U Sin ，这样可求得： R =UR / I1 ； r = U r / I1；XL=UL /I1 ； L =X L /ω =X L / 2πf
图 3-2 RC 微分电路与积分电路
3
三、 实验仪器与设备
序号
名称
1
示波器
2
直流稳压电源
3
函数信号发生器
4
数字万用表
5
秒表或手表
6
暂态实验板+实验箱
型号与规格 YB4320A WYK—303B3 EE1021A VC9801A
数量 1 1 1 1 1 1+1
备注
四、实验内容与步骤 1、测量 RC 电路的零输入响应和零状态响应：
C= μF
C= μF
C= μF
C= μF
C= μF
C= μF
C= μF
C= μF
C= μF
C= μF
五、作出电流随电容变化的关系曲线 I = f（C）
六、问题
1、 为什么电感性负载在并联电容器后可以提高功率因数，并联电容越大，功率因数越
高？（ ）
A：是
B：不一定
2、 RL 串联电路在并联电容后，电路的总功率 P 及 RL 支路中的电流怎样变化？（ ）
一、 实验目的 1、学习 RC 电路在阶跃电压激励下响应的测量方法，了解电路时间常数对暂态过程的影响。 2、学习电路时间常数 τ=RC 的测定方法。 *3、观测 RC 电路在脉冲信号激励下的响应波形，掌握有关微分电路和积分电路的概念。 *4、进一步学会用示波器观察和研究电路的响应。
二、 实验原理（简述）及线路
, uC (
uC( t )
t
)

U
Ue τt τ=RC ( 1 e τt )
电路的时间常数。
3）时间常数 τ 的测定方法 ：
分析可知，当 t=τ 时，零输入响应有 uC (τ ) 0.368U ，零状态响应有 uC (τ ) 0.632U。
因此，当电容上电压为上述所对应数值时，对应的时间就是时间常数 τ。
A
300
510 mA
+-
RL
12V 10
510
200
B
图 2-2 三、 实验步骤
1、 叠加原理实验 实验前，先将两路直流稳压电源接入电路，令 E1=12V，E2=6V。 按图 2-1 接线，并将开关 S1、S2 投向短路一侧。（开关 S1 和 S2 分别控制 E1、E2 两电源 的工作状况，当开关投向短侧时说明该电源不作用于电路。） 1） 接通 E1=12V 电源，S2 投短路侧（E1 单独作用），测量此时各支路电流，测量结果填
URL（V）
计算值
测量值
IRL（mA）
计算值
测量值
五、思考题
1、 改接线路时，必须先
电源。
2、 实验中，如将电阻 R1 换成二极管 D，则 I3
I1 与 I2 的和。
今在二端网络中接上负载 RL，已知 RL 等于该网络的入端电阻，测得负载上的电压为 U，则
该网络的等效电压源的电动势为
。
2
实验二 RC－阶线性电路暂态过程
在具有储能元件（C、L）的电路中，电路由一种稳定状态变化到另一种稳定状态需要
有一定的时间，称之为电路的暂态过程。
1、RC－阶电路的零输入和零状态响应分别按指数规律衰减和增长，其变化快慢取决于 τ。
1）零输入响应： U C ( 0 ) U U C ( 0 ) 2）零状态响应： U C ( 0 ) 0 U C ( 0 )
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U(A)
a
KA1 KA2 KA3
U
三
相
V
可
调
W
电
源 N
X
x
V(B)
b
KB1 KB2 KB3
Y
y
W(C)
c