电工实验报告规范标准答案-(厦门大学).doc

-! 实验四 线性电路叠加性和齐次性验证 表4—１实验数据一(开关S3 投向R3侧) 测量项目 实验内容 US1 (V) US2 (V) I1 (mA) I2 (mA) I3 (mA) UAB (V) UCD (V) UAD (V) UDE (V) UFA (V) US1单独作用 12 0 8.65 -2.39 6.25 2.39 0.789 3.18 4.39 4.41 US2单独作用 0 -6 1.19 -3.59 -2.39 3.59 1.186 -1.221 0.068 0.611 US1, US2共同作用 12 -6 9.85 -5.99 3.85 5.98 1.976 1.965 5.00 5.02 2US2单独作用 0 -12 2.39 -7.18 -4.79 7.18 2.36 -2.44 1.217 1.222 表4—２ 实验数据二(S3投向二极管VD侧) 测量项目 实验内容 US1 (V) US2 (V) I1 (mA) I2 (mA) I3 (mA) UAB (V) UCD (V) UAD (V) UDE (V) UFA (V) US1单独作用 12 0 8.68 -2.50 6.18 2.50 0.639 3.14 4.41 4.43 US2单独作用 0 -6 1.313 -3.90 -2.65 3.98 0.662 -1.354 0.675 0.677 US1, US2共同作用 12 -6 10.17 -6.95 3.21 6.95 0.688 1.640 5.16 5.18 2US2单独作用 0 -12 2.81 -8.43 -5.62 8.43 0.697 -2.87 1.429 1.435 1．叠加原理中US1, US2分别单独作用，在实验中应如何操作？可否将要去掉的电源（US1或US2）直接短接？ 答: US1电源单独作用时，将开关S1投向US1侧，开关S2投向短路侧； US2电源单独作用时，将开关S1投向短路侧，开关S2投向US2侧。 不可以直接短接，会烧坏电压源。 2．实验电路中，若有一个电阻元件改为二极管，试问叠加性还成立吗？为什么？ 答：不成立。二极管是非线性元件，叠加性不适用于非线性电路（由实验数据二可知）。 实验五 电压源、电流源及其电源等效变换 表5－1 电压源（恒压源）外特性数据 R2(Ω) 470 400 300 200 100 0 I (mA) 8.72 9.74 11.68 14.58 19.41 30.0 U (V) 6.00 6.00 6.00 6.00 6.00 6.00 表5－2 实际电压源外特性数据 R2(Ω) 470 400 300 200 100 0 I (mA) 8.12 8.99 10.62 12.97 16.66 24.1 U (V) 5.60 5.50 5.40 5.30 5.10 4.80 表5－3 理想电流源与实际电流源外特性数据 R2(Ω) 470 400 300 200 100 0 RS=∞ 5.02 5.02 5.02 5.02 5.02 5.01 U (V) 2.42 2.06 1.58 1.053 0.526 0 RS=1KΩ I (mA) 3.41 3.58 3.86 4.18 4.56 5.01 U (V) 1.684 1.504 1.215 0.877 0.478 0 3．研究电源等效变换的条件 U(V) I (mA) 图5-4（a） 4.82 24.1 图5-4（b） 4.83 24.1 图（a）计算 图（b）测得Is=123Ma 1． 电压源的输出端为什么不允许短路？电流源的输出端为什么不允许开路？ 答：电压源内阻很小，若输出端短路会使电路中的电流无穷大；电流源内阻很大，若输出端开路会使加在电源两端的电压无穷大，两种情况都会使电源烧毁。 2． 说明电压源和电流源的特性，其输出是否在任何负载下能保持恒值？ 答：电压源具有端电压保持恒定不变，而输出电流的大小由负载决定的特性； 电流源具有输出电流保持恒定不变，而端电压的大小由负载决定的特性； 其输出在任何负载下能保持恒值。 3． 实际电压源与实际电流源的外特性为什么呈下降变化趋势，下降的快慢受哪个参数影响？ 答：实际电压源与实际电流源都是存在内阻的，实际电压源其端电压U随输出电流I增大而降低，实际电流源其输出电流I随端电压U增大而减小，因此都是呈下降变化趋势。下降快慢受内阻RS影响。 4．实际电压源与实际电流源等效变换的条件是什么？所谓‘等效’是对谁而言？电压源与电流源能否等效变换？ 答：实际电压源与实际电流源等效变换的条件为： （1）实际电压源与实际电流源的内阻均为RS； （2）满足。 所谓等效是对同样大小的负载而言。 电压源与电流源不能等效变换。 实验六 戴维南定理和诺顿定理的验证 四．实验内容 1、表6-1 Uoc(V) Isc(mA) Rs=Uoc/Isc 1.724 3.29 524.0 2、表6-2 RL(W) 990 900 800 700 600 500 400 300 200 100 U(V) 1.132 1.089 1.042 0.987 0.922 0.844 0.636 0.484 0.484 0.282 I(mA) 1.137 1.209 1.302 1.408 1.535 1.685 1.867 2.13 2.43 2.82 3、表6-3有源二端网络等效电流源的外特性数据 RL(W) 990 900 800 700 600 500 400 300 200 100 U(V) 1.116 1.078 1.03 0.974 0.908 0.83 0.735 0.623 0.472 0.274 I(mA) 1.126 1.196 1.286 1.389 1.512 1.657 1.834 2.08 2.37 2.74 表6－4有源二端网络等效电流源的外特性数据 RL(W) 990 900 800 700 600 500 400 300 200 100 U(V) 1.14 1.101 1.051 0.993 0.925 0.844 0.746 0.632 0.477 0.276 I(mA) 1.158 1.222 1.312 1.417 1.539 1.686 1.863 2.11 2.39 2.77 4、Req= 516 (W) 6、UOC= 1.724伏 RS=522欧姆 7、UOC=1.731伏 六．预习与思考题 1．如何测量有源二端网络的开路电压和短路电流，在什么情况下不能直接测量开路电压和短路电流？ 答：当被测有源二端网络的等效内阻RS数值很大与选用的电压表内阻相近，或数值很小与电流表的内阻相近时，存在较大的测量误差时，不适用开路电压和短路电流法测量；此外存在某些输出不能短路的电路也不适合采用短路电流法测量。 2．说明测量有源二端网络开路电压及等效内阻的几种方法，并比较其优缺点。 答：有源二端网络的开路电压UOC测量方法有：直接测量法（开路电压法）、伏安法和零示法。等效内阻的测量方法有：伏安法、直接测量法、半电压法、零示法。 实验十二 RC一阶电路的响应测试 1、 只有方波信号，在满足其周期T/2>=5τ时，才可在示波器的荧光屏上形成稳定的响应波形。 2、 τ=RC=0.1ms，τ表征了电路响应时间的长短，采用图12-2或图12-3的图形测量法来测量τ的大小。 3、 R、C越大，τ越大，电路的响应时间越长。 4、 积分电路和微分电路的定义及具备条件见44页二-4，变化规律即波形见图12-6。积分电路可以使输入方波转换成三角波或者斜波， 微分电路可以使输入方波转换成尖脉冲波，具体来说积分电路：1.延迟、定时、时钟 2.低通滤波 3.改变相角（减）；微分电路： 1.提取脉冲前沿 2.高通滤波 3.改变相角（加）。 实验十九 交流电路等效参数的测量 四．实验内容 1．测量白炽灯的电阻 U I P 220V 0.111 24.21 110V 0.085 8.67 2．测量电容器的容抗 C U I 计算值Xc 计算值C 4.3μＦ 220.3 0.297 741.75 4.2935μＦ 0.47μＦ 219.9 0.038 5786.8 0.55μＦ 白炽灯与电容器串联电路 C U Ur Uc I P 计算λ 4.3μＦ 220.1 203.8 77.74 0.108 21.96 0.924 0.47μＦ 220 171 135.4 0.099 17.01 0.781 3．测量镇流器的参数 U I P 计算值R 计算值XL 计算值L 180V 0.111 24.21 89.16 636.6 2.027H 90V 0.085 8.67 89.24 681.59 2.171H 4．测量日光灯电路 　 U UrL Ur I P 计算λ 正常工作 220 174.2 104.8 0.268 30.23 0.51 启辉 188.5 129.4 110.4 0.189 20.9 0.59 六．预习与思考题 2．在50Hz的交流电路中，测得一只铁心线圈的Ｐ、Ｉ和Ｕ，如何计算得它的电阻值及电感量？ 答：三表法，是用来测量５０Hz交流电路参数的基本方法。计算的基本公式为： 电阻元件的电阻：或 电感元件的感抗，电感 电容元件的容抗，电容 串联电路复阻抗的模，阻抗角  其中：等效电阻 ，等效电抗 4． 当日光灯上缺少启辉器时，人们常用一根导线将启辉器插座的两端短接一下，然后迅速断开，使日光灯点亮；或用一只启辉器去点亮多只同类型的日光灯，这是为什么？ 答：启辉器里的主要是一个双金属片，就是起到短接两端，然后温度高了自动断开，人工进行这样的操作是一样的效果。也是用短接后断开产生比较高的电压让日光灯发亮 实验二十 正弦稳态交流电路相量的研究 一、 实验内容 1、 白炽灯与电容串联 测 量 值 计 算 值 U(V) UR(V) UC(V) U’(UR, UC 组成RtD) DU DU/U 109.6 95.49 53.24 109.3 0.3 0.27％ 注：U’=UR2+UC2 2、 日光灯线路测量 测 量 数 值 计 算 值 测量值(选做） P(W) I(A) U(V) UL(V) UA(V) cosj R(W) cosj 启 辉 值 23.94 0.215 200.8 144.3 108.8 0.55 518 L0.56 正常工作值 29.82 0.267 220 174.3 105.4 0.51 418 L0.51 3、 功率因数提高 电容值 测 量 数 值 计 算 值 (mF) P(W) U(V) Uc(V) UL(V) UA(V) I(A) IC(A) IL(A) I’(A) cosf 0.47 29.86 219.8 219.8 173.4 105.5 0.237 0.039 0.269 0.57 1 30.2 220 220 174.1 104.6 0.211 0.078 0.268 0.66 1.47 30.31 220 219.8 173.9 104.9 0.188 0.113 0.269 0.74 2.2 30.42 220 220.2 174.3 104.2 0.161 0.165 0.269 0.88 3.2 30.51 219.8 220.0 174.2 104.1 0.149 0.239 0.269 0.95 4.3 30.80 220 220.1 174.3 104.1 0.177 0.319 0.268 0.8 6.5 31.22 220.4 220.3 174.6 103.8 0.296 0.480 0.268 0.47 二、 回答问题 2、启辉器的作用是在日光灯预热结束后，产生瞬间的自感高电压，击穿灯管内部的气体（含有汞蒸气的低压惰性气体），从而使灯管启动。灯管正常发光后，启辉器就不起作用了。用一根导线将启辉器两端短接一下，迅速断开，也是为了产生瞬间的自感高电压，从而使灯管启动。灯管正常发光后，拆下启辉器对灯管没有影响，所以可以再用此启辉器去点亮其他同类型的灯管。 3、电路的总电流是减小的，感性元件上的电流和功率基本没变化。 4、提高功率因数就是要使负载的总无功功率减小，也就是要使容性的无功功率增大，要增大电容。电容并联才可以增加电容量，所以要并联电容。所并的电容也不是越大越好，超过一定值后，将导致功率因数下降，也称为过补偿。 互感线圈-单相变压器实验参考答案 互感线圈电路的研究 表1 同名端测量数据 (此实验可暂不做) U12（V） U12（V）实测值 U34（V） U13（V） 10 10.04 8.07 5.93 20 20.08 16.30 11.63 15 15.01 12.16 8.62 U1（V） U1（V）实测值 I1（A） U2（V） M（计算值） 15 15.09 0.294 12.61 0.137 20 20.10 0.391 16.69 0.136 表2 互感系数M 测量数据 U1（V）实测值 I1（A） L1（计算值） U2（V）实测值 I2（A） L2（计算值） M（计算值） K（计算值） U1=20 V 20.10 0.391 0.164 16.69 0.136 0.834 U2=20 V 20.09 0.390 0.163 表 3 耦合系数的测量数据 【预习与思考题】 1． 什么是自感？什么是互感？在实验室中如何测定？ “自感”简单地说，由于线圈（导体）本身的电流发生变化而产生的电磁感应现象，叫做自感现象。线圈的自感系数L,叫做自感。 一个线圈因另一个线圈中的电流变化而产生感应电动势的现象称为互感现象。两个回路之间相互作用的系数M称为它们的互感，单位是亨利（H）。 在实验室中，根据自感电势ＥＬ≈Ｕ＝ωＬＩ，测出加在线圈上的电压Ｕ和流过线圈的电流Ｉ，可求出自感Ｌ。根据互感电势Ｅ2M≈Ｕ20＝ωＭＩ1， 将互感线圈的Ｎ2开路，Ｎ1侧施加电压Ｕ1，测出Ｉ１、Ｕ２ ，可求出M。 2． 如何判断两个互感线圈的同名端？若已知线圈的自感和互感，两个互感线圈相串联的总电感与同名端有何关系？ 判断两个互感线圈的同名端：若已知线圈的绕法，可用右手螺旋定则判断；还可用楞次定律直接判定。若不知道线圈的具体绕法，可用实验法来判定。 若已知线圈的自感和互感，两个互感线圈相串联，如果它们产生的磁场的方向是一致的，即第一个的非同名端与第二个的同名端相连接，则总电感L=L1+L2+2M，其中的值为各自的电感和互感。如果是同名端相连接，或非同名端相连接，则它们产生的磁场的方向是相反的，L=L1+L2-2M。 3． 互感的大小与哪些因素有关？各个因素如何影响互感的大小？ 两线圈的几何尺寸、形状、匝数、导磁材料的导磁性能及两线圈的相对位置等会影响互感的大小。这几个因素会影响磁通量的变化，进而流过线圈的电流大小会发生改变，由此影响互感的大小。  单相变压器特性的测试 表1 空载实验 序号 实 验 数 据 U0（V） U0（V）实测值 I0（A） PO（W） U2（V） 1 43 43.13 0.178 2.63 235.8 0.35 2 38 38.17 0.138 2.41 209.6 0.46 3 36 36.05 0.121 2.18 197.8 0.51 4 34 34.12 0.108 1.99 187.3 0.55 5 25 25.16 0.075 1.17 138.4 0.64 表2 短路实验 序号 实 验 数 据 UK（V） IK（A） IK（A）实测值 PK（W） 1 14.95 0.140 0.141 1.64 0.79 2 17.30 0.170 0.172 2.32 0.79 3 20.41 0.200 0.202 3.22 0.79 4 23.27 0.227 0.229 4.18 0.79 5 25.10 0.245 0.246 4.86 0.79 表3 负载实验 (此实验可暂不做) I2（A） 0 0.190 0.200 0.210 0.220 0.230 0.235 I2（A） 实测值 0 0.190 0.202 0.210 0.220 0.230 0.235 U2（V） 72.28 55.14 53.09 51.91 50.27 48.59 47.81  实验二十三 三相电路电压、电流的测量 一、实验内容 1、负载星形联接 中线 连接 每相灯数 负载相电压（Ｖ） 电流（A） UNNˊ （V） 亮度比较 A、B、C A B C UA UB UC IA IB IC IN 有 1 1 1 62.43 64.13 63.17 0.068 0.068 0.069 0.0 一样亮 1 2 1 63.05 64.28 63.70 0.068 0.132 0.069 0.068 一样亮 1 断开 1 63.82 63.43 63.20 0.067 0.0 0.065 0.066 AC一样 B不亮 无 1 断开 1 52.80 94.75 57.04 0.063 0.0 0.063 31.96 AC一样 B不亮 1 2 1 81.14 36.93 81.31 0.075 0.109 0.075 27.58 B暗 AC一样 1 1 1 63.13 64.80 63.38 0.068 0.068 0.068 0.0 一样亮 1 短路 1 109.0 0.0 108.7 0.063 0.139 0.063 62.70 AC最亮 B不亮 2、负载三角形联接 每相灯数 相电压（Ｖ） 线电流(Ａ) 相电流(Ａ) 亮度 比较 A-B B-C C-A UAB UBC UCA IA IB IC IAB IBC ICA 1 1 1 110.0 110.0 109.3 0.145 0.146 0.145 0.086 0.086 0.086 一样亮 1 2 3 109.4 110.0 108.0 0.297 0.219 0.356 0.086 0.165 0.249 一样亮 二、回答问题 1、当负载的额定电压等于电源的线电压，负载作三角形连接； 当负载的额定电压等于电源的线电压1/ ，负载作星形连接。 2、三相对称负载接成星形时， ，三相对称负载接成三角形时，。当三相负载不对称时，接成星形（有中线），IL≠IP 接成三角形UL=UP，IL≠3IP。 3、中线的作用是保证三相不对称负载的每相电压等于电源的相电压（起均压作用）。中线不能安装保险丝，如果保险丝熔断中线就断路，就不能平衡各相负载起到中线的均压作用了。