电工和电子技术(A)1实验报告

实验一电位、电压的测定及基尔霍夫定律1.1电位、电压的测定及电路电位图的绘制一、实验目的1.验证电路中电位的相对性、电压的绝对性2.掌握电路电位图的绘制方法二、实验设备序号名称型号与规格数量备注1可调直流稳压电源0~30V双路2万用表1自备3直流数字电压表0~200V14电位、电压测定实验电路板1DVCC-03三、实验内容利用DVCC-03实验挂箱上的“基尔霍夫定律/叠加原理”实验电路板，按图1-1接线。1.分别将两路直流稳压电源接入电路，令U1＝6V，U2＝12V。（先调准输出电压值，再接入实验线路中。）2.以图1-1中的A点作为电位的参考点，分别测量B、C、D、E、F各点的电位值φ及相邻两点之间的电压值UAB、UBC、UCD、UDE、UEF及UFA，数据列于表中。3.以D点作为参考点，重复实验内容2的测量，测得数据列于表中。电位参考点φ与UφAφBφCφDφEφFUABUBCUCDUDEUEFUFAA计算值图1-1测量值相对误差D计算值测量值相对误差四、思考题若以F点为参考电位点，实验测得各点的电位值；现令E点作为参考电位点，试问此时各点的电位值应有何变化？答：五、实验报告1．根据实验数据，绘制两个电位图形，并对照观察各对应两点间的电压情况。两个电位图的参考点不同，但各点的相对顺序应一致，以便对照。答：2.完成数据表格中的计算，对误差作必要的分析。答：3.总结电位相对性和电压绝对性的结论。答：1.2基尔霍夫定律的验证一、实验目的1.验证基尔霍夫定律的正确性，加深对基尔霍夫定律的理解。2.学会用电流插头、插座测量各支路电流。二、实验内容实验线路与图1-1相同，用DVCC-03挂箱的“基尔霍夫定律/叠加原理”电路板。1.实验前先任意设定三条支路电流正方向。如图1-1中的I1、I2、I3的方向已设定。闭合回路的正方向可任意设定。2.分别将两路直流稳压源接入电路，令U1＝6V，U2＝12V。3.熟悉电流插头的结构，将电流插头的两端接至数字电流表的“＋、－”两端。4.将电流插头分别插入三条支路的三个电流插座中，读出并记录电流值。5.用直流数字电压表分别测量两路电源及电阻元件上的电压值，记录之。被测量I1(mA)I2(mA)I3(mA)U1(V)U2(V)UFA(V)UAB(V)UAD(V)UCD(V)UDE(V)计算值测量值相对误差三、预习思考题1.根据图1-1的电路参数，计算出待测的电流I1、I2、I3和各电阻上的电压值，记入表中，以便实验测量时，可正确地选定电流表和电压表的量程。答：2.实验中，若用指针式万用表直流毫安档测各支路电流，在什么情况下可能出现指针反偏，应如何处理？在记录数据时应注意什么？若用直流数字电流表进行测量时，则会有什么显示呢？答：四、实验报告1.根据实验数据，选定节点A，验证KCL的正确性。答：2.根据实验数据，选定实验电路中的任一个闭合回路，验证KVL的正确性。答：3.将各支路电流和闭合回路的方向重新设定，重复1、2两项验证。答：4.误差原因分析。答：实验二叠加原理的验证一、实验目的验证线性电路叠加原理的正确性，加深对线性电路的叠加性和齐次性的认识和理解。二、实验设备序号名称型号与规格数量备注1可调直流稳压电源0~30V双路2直流数字电压表0~200V13直流数字电流表0~2000mV14迭加原理实验电路板1DVCC-03三、实验内容实验线路如图2-1所示，用DVCC-03挂箱的“基尔夫定律/叠加原理”电路板。图2-11.将两路稳压源的输出分别调节为12V和6V，接入U1和U2处。开关K3投向R5侧。2.令U1电源单独作用（将开关K1投向U1侧，开关K2投向短路侧）。用直流数字电压表和直流数字电流表（接电流插头）测量各支路电流及各电阻元件两端的电压，记录之。测量项目实验内容U1(V)U2(V)I1(mA)I2(mA)I3(mA)UAB(V)UCD(V)UAD(V)UDE(V)UFA(V)U1单独作用U2单独作用U1、U2共同作用K2U2单独作用3.令U2电源单独作用（将开关K1投向短路侧，开关K2投向U2侧），重复实验步骤2的测量，记录之。4.令U1和U2共同作用（开关K1和K2分别投向U1和U2侧），重复上述的测量，并记录之。5.将U2的数值调至＋12V，重复上述第3项的测量，记录之。6.将R5（330Ω）换成二极管1N4007（即将开关K3投向二极管IN4007侧），重复1～5的测量过程，记录之。7.任意按下某个故障设置按键，重复实验内容4的测量和记录，再根据测量结果判断出故障的性质。测量项目实验内容U1(V)U2(V)I1(mA)I2(mA)I3(mA)UAB(V)UCD(V)UAD(V)UDE(V)UFA(V)U1单独作用U2单独作用U1、U2共同作用2U2单独作用四、预习思考题1.在叠加原理实验中，要令U1、U2分别单独作用，应如何操作？可否直接将不作用的电源（U1或U2）短接置零？答：2.实验电路中，若有一个电阻器改为二极管，试问叠加原理的迭加性与齐次性还成立吗？为什么？答：五、实验报告1.根据实验数据验证线性电路的叠加性与齐次性。答：2.各电阻器所消耗的功率能否用叠加原理计算得出？试用上述实验数据，进行计算并作结论。答：3.对实验步骤6进行分析，你能得出什么样的结论？答：实验三正弦稳态交流电路相量的研究一、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，用交流电流表测得图3-1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·I＝0和·U＝0。2.图3-1所示的RC串联电路，在正弦稳态信号·U的激励下，RU·与CU·保持有90º的相位差，即当R阻值改变时，·UR的相量轨迹是一个半园。图3-2·U、CU·与RU·三者形成一个直角形的电压三角形，如图3-2所示。R值改变时，可改变φ角的大小，从而达到移相的目的。3.日光灯线路如图3-3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图3-3（cosφ值）。有关日光灯的工作原理请自行翻阅有关资料。三、实验设备序号名称型号与规格数量备注1可调三相交流电源0～450V12交流数字电压表0～500V13交流数字电流表０～5A14镇流器、启辉器与30W灯管配用各1DVCC-045日光灯灯管30W1屏内6电容器1μF,2.2μF,4.7μF/500V各1DVCC-057白炽灯220V，15W1~3DVCC-048电流插座3DVCC-04U四、实验内容1.按图3-1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、UR、UC值，验证电压三角形关系。2.日光灯线路接线与测量。图3-4按图3-4接线。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，UL，UA等值，验证电压、电流相量关系。P(W)CosφI(A)U(V)UL(V)UA(V)启辉值正常工作值3．并联电路──电路功率因数的改善。按图3-5组成实验线路。经指导教师检查后，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。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，进行三次重复测量并记录。图3-5测量值计算值U（V）UR（V）UC（V）U’（V）ii电容值测量数值计算值(μF)P(W)COSφU(V)I（A）IL(A)IC(A)I’(A)Cosφ012.24.74.7+2.2五、预习思考题1.参阅课外资料，了解日光灯的启辉原理。2.在日常生活中，当日光灯上缺少了启辉器时，人们常用一根导线将启辉器的两端短接一下，然后迅速断开，使日光灯点亮（DVCC-04实验挂箱上有短接按钮，可用它代替启辉器做试验。）；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：3.为了改善电路的功率因数，常在感性负载上并联电容器，此时增加了一条电流支路，试问电路的总电流是增大还是减小，此时感性元件上的电流和功率是否改变？答：4.提高线路功率因数为什么只采用并联电容器法，而不用串联法？所并的电容器是否越大越好？答：六、实验报告1.完成数据表格中的计算，进行必要的误差分析。答：2.根据实验数据，分别绘出电压、电流相量图，验证相量形式的基尔霍夫定律。答：3.讨论改善电路功率因数的意义和方法。答：4.装接日光灯线路的心得体会及其他。答：实验四三相交流电路电压、电流的测量一、实验目的1.掌握三相负载作星形联接、三角形联接的方法，验证这两种接法下线、相电压及线、相电流之间的关系。2.充分理解三相四线供电系统中中线的作用。二、实验设备序号名称型号与规格数量备注1可调三相交流电源0～450V12交流数字电压表0～500V13交流数字电流表0～5A14三相灯组负载220V，15W白炽灯9DVCC-045电流插座3DVCC-04三、实验内容1.三相负载星形联接（三相四线制供电）按图4-1线路组接实验电路。即三相灯组负载经三相自耦调压器接通三相对称电源。将三相调压器的旋柄置于输出为0V的位置（即逆时针旋到底）。经指导教师检查后，方可开启实验台三相电源开关，然后调节调压器的输出，使输出的三相线电压为220V，并按数据表格要求的内容完成各项实验，将所测得的数据记入表中，并观察各相灯组亮暗的变化程度，特别要注意观察中线的作用。图4-1测量数据负载情况开灯盏数线电流（A）线电压（V）相电压（V）中线电流I0(A)中点电压UN0(V)A相B相C相IAIBICUABUBCUCAUA0UB0UC0Y0接对称负载333Y接对称负载333Y0接不对称负载123Y接不对称负载123Y0接B相断开1断3Y接B相断开1断3Y接B相短路1短32.负载三角形联接（三相三线制供电）按图4-2改接线路，经指导教师检查合格后接通三相电源，并调节调压器，使其输出线电压为220V，并按数据表格要求进行测试。图4-2测量数据负载情况开灯盏数线电压=相电压（V）线电流（A）相电流（A）A-B相B-C相C-A相UABUBCUCAIAIBICIABIBCICA三相对称333三相不对称123四、预习思考题1.三相负载根据什么条件作星形或三角形连接？答：2.复习三相交流电路有关内容，试分析三相星形联接不对称负载在无中线情况下，当某相负载开路或短路时会出现什么情况？如果接上中线，情况又如何？答：3.本次实验中为什么要通过三相调压器将380V的市电线电压降为220V的线电压使用？答：五、实验报告1.用实验测得的数据验证对称三相电路中的3关系。答：2.用实验数据和观察到的现象，总结三相四线供电系统中中线的作用。答：3.不对称三角形联接的负载，能否正常工作？实验是否能证明这一点？答：4.根据不对称负载三角形联接时的相电流值作相量图，并求出线电流值，然后与实验测得的线电流作比较，分析之。答：