交流电路元件参数的测定

六、实验结论：
（1）在误差范围允许内，可使用交流电压表、电流表及功率表测量正确交流电路参 数，三表法；可使用电压表、电流表测量正确交流电路参数，二表法。 （2）产生误差原因： 1）使用完毕后，没有首先将旋转手柄再次逆时针旋转至零位，直接接上其他 元件进行测量。 2）调节旋转手柄时候，没有缓慢顺时针旋转，而是一下子转到较大电压，使
一个线圈 根据余弦定理：
cosθ=
2 U 2 U 12 U 2 =0.94 2UU 1
等效电阻 r 端电压的有效值： U r = Ucosθ - U1 =6.04V 等效电阻 r： 电感 L 的端电压： r=
Ur =30.20Ω I UL =44.28 I
2 UL U2 U r2 =8.86V
（1）按图 2 接线，辅助测量电阻从元件箱（一）选为 100Ω（100Ω/5W） ，被测线 圈为互感器两个线圈的顺接串联，调节调压器使电流表读数 0.2A，测量各电压记录 于表 2 中。 （2）仅用互感器的第一个线圈作为被测线圈（参数大约为 r=28Ω、L=0.15H） ，其余 同步骤（1） 。 （3）根据测量值画出电压相量图，算出两个被测线圈的参数。
2 UL U2 U r2 =35.33V
ωL= 又有ω=2πf=100π 得
L=0.5623H
一个线圈等效电阻实际值 r=28Ω，测量值为 30.20Ω，误差为 7.86% 一个线圈电感实际值 L=0.15H，测量值为 0.1410H，误差为 6.00% 两个线圈顺串等效电阻实际值 r=57Ω，测量值 r=61.36Ω，误差为 7.65% 两个线圈顺串电感实际值 L=0.6H，测量值 L=0.5623H，误差为 6.28%
L= 电容器
XL =0.56H ω U =279.9 I 1 XC ω
=11.37μF
XC
C=
电阻器电阻实际值 R=51Ω，测量值为 49.10Ω，误差为 3 72%。 . 电感器电感实际值 L=0.6H，测量值为 0.56H，误差为 6.67%。 电感器内等效电阻 r=57Ω，测量值为 57.13Ω，误差为 0.22%。 电容器电容实际值 C=10.17μF，测量值为 11.37μF，误差为 11.80%。
五、数据记录与数据处理分析：
任务一 被测元件 电阻器 电感器 电流 I 0.3A 0.2A 电压 U 14.73V 36.86V
三表法测元件参数 cosφ/ λ1 1.00 L0.31 从测量值计算元件参数 R=49.10Ω |Z|=184.3 L=0.56H
功率 P/ W1 4.31W 2.19W
（1）按图 1 接线，图中被测元件为 51Ω/8W 电阻，从元件箱（一）EEL-51 中选用 51Ω（注意选该电阻一定要使用交流转换接头） ，调节交流电压器使电流表读数为 0.3A，记录电压表、功率相位表读数于表 1 中。 （2）将被测元件换为电感线圈（将互感线圈的 2、3 端连接，即顺串成一个线圈， 参数大约为 r=57Ω、L=0.6H） ，调节调压器使电流表读数为 0.2A，记录电压表、功 率相位表读数于表 1 中。 （3）将被测元件换为 10.17μF 的电容，从元件箱（二）EEL-52 中选用，调节调压 器使电流表读数为 0.2A，记录电压表、功率相位表读数于表 1 中。 （4）根据测量值元件参数。 任务二 二表法测电感线圈参数
二、 实验设备与器件：
（1）自耦性交流调压器； （2）交流电流表、交流电压表、功率表； （3）实验挂箱（EEL-51、EEL-52） 、电感线圈。
三、方法、步骤：
电阻器、电容器和电感线圈是工程上经常使用的基本元件。在工作频率不高的 条件下，电阻器、电容器可视为理想电阻和理想电容。一般电感线圈存在较大电阻， 不可忽略，故可用一理想电感和理想电阻的串联作为电路模型。 电阻的阻抗为 Z=R 电容的阻抗为 电感线圈的阻抗为
ωL= 又有ω=2πf=100π 得
L=0.1410H
两个线圈顺串 根据余弦定理：
cosθ=
2 U 2 U 12 U 2 =0.69 2UU 1
等效电阻 r 端电压的有效值： U r = Ucosθ - U1 =12.27V 等效电阻 r： 电感 L 的端电压： r=
Ur =61.36Ω I UL =176.65 I
. . . . . . . .
图 3 二表法相量图 （3）一表法 只用一个交流电压表测量元件参数的方法称为一表法，其原理与二表法相同， 不同的是辅助测量电阻 R 的阻值应预先已知，这样电路中电流 I U 1 / R 可求，可省 去一个电流表。此法有更强的实用性。
四、实验任务：
任务一 三表法测元件参数
Z=j X C =－j
1 ωC
Z=r+ j X L =r+jωL=|Z|∠φ
电阻器、电容器、电感线圈的参数可用交流电桥等一起测出，若手头没有这些 设备，可大减一个简单的交流电路，通过测阻抗算出元件参数值。 （1）三表法 利用交流电流表、交流电压表、相位表（或功率表）测量元件参数称为三表法、 这种方法最直接，计算简便。实验电路如图 1 所示。元件阻抗为：
X L =175.22
r=57.13Ω
电容器
0.2A
55.98V
0.23W
C0.02
X C =279Leabharlann Baidu9
C=11.37μF
电阻器 电阻器的电压： R
U =49.10Ω I
电感器
Z
U =184.3 I
r Z cos φ =57.13 X L Z sin φ Z 1 cos 2 φ =175.22
Z
U I
.
.
Z φ
图 1 三表法测量电路 对于电阻 对于电容 对于电感
U =|z|,r=|z|cosφ， X L =ωL=|z|sinφ I
U 1 XC I ωC
U R I
由已知的电源角频率ω，可进一步确定元件参数。 （2）二表法 若手头上没有相位表或功率表，也可只用电流表和电压表测元件参数，这种方 法称为二表法。由于电阻器和电容器可看作理想元件，已知其阻抗为 0 或者-90 度， 故用二表法测其参数不会有什么困难。 二表法测电感线圈参数如图 2 所示。途中的电阻 R 是一个辅助测量元件。
图 2 二表法测量电路 由图 2 可见， 根据基尔霍夫电压定律有 U U 1 U 2 ， 而U 2 U r U L ， 其中 U r 和 U L 为假想电压，分别代表线圈中等效电阻 r 和电感 L 的端电压。各电压相量关系 如图 3 所示，由于电压 U、U 1、U 2 可由电路中测的，故途中小三角△aob 的各边长 已知，再利用三角形的有关公式（或准确地画出图 3，由图 3 直接量的）求出 bc 边 和 ac 边的长度，即电压 U r 和 U L 可求。最后，由式 r= U r /I、ωL= U L /I 及已知的电源 角频率ω可求得线圈的参数。
深 圳 大 学 实 验 报 告
课程名称：
电路分析
实验项目名称：
交流电路元件参数的测定
学院：
信息工程学院
专业：
指导教师：
报告人：
学号：
班级：
实验时间：
2018 年 6 月 6 日星期三
实验报告提交时间：
2018 年 6 月 13 日星期三
教务部制
一、 实验目的与要求：
（1）正确掌握交流数字仪表（电压表、电流表、功率表）和自耦调压器的用法； （2）加深对交流电路元件特性的了解； （3）掌握交流电路元件参数的实验测定方法。
任务二
二表法测电感线圈参数
表2 被测线圈 一个线圈 两个线圈顺串 电流 I 0.2A 0.2A 电压 U 27.06V 47.48V 电压 U 1 19.53V 19.45V 电压 U 2 10.72V 37.40V 从测量值计算元件参数 r=30.20Ω ωL=44.28 L=0.1410H r=61.36Ω ωL=176.65 L=0.5623H
电路元件无法支撑而烧掉。 3）读数时，没有等显示稳定时直接读取。
七、注意事项： （1）注意先要将交流调压器调到零，接好电路检查无误后再合上开关并将其输出缓
慢调到实验表格中所要求的数值，且转动调压器手柄不要用力过大。尤其在每完成 一个实验改接线路前，都要将调压器调回零为并断开其电源开关。 （2）实验中电流不能超过电阻和电感线圈的额定电流。
指导教师批阅意见：
成绩评定：
指导教师签字： 年 月 日 备注：
注：1、报告内的项目或内容设置，可根据实际情况加以调整和补充。 2、教师批改学生实验报告时间应在学生提交实验报告时间后 10 日内。