(生物学院用书)电工技术实验指导书og.docx
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1、第2部分分 实验验部分第三章 直流流电路实实验3.1 基本电电工仪表表的使用用与测量量误差计计算一、实验验目的 1、学学习直流流稳压电电源的使使用方法法。2、掌握握电压表表、电流流表内电电阻的测测量方法法。3、熟悉悉电工仪仪表测量量误差的的计算方方法。二、原理理说明1、为了了准确地地测量电电路中实实际的电电压和电电流,必必须保证证仪表接接入电路路后不会会改变被被测电路路的工作作状态,这这就要求求电压表表的内阻阻为无穷穷大;电电流表的的内阻为为零。而而实际使使用的电电工仪表表都不能能满足上上述要求求。因此此,当测测量仪表表一旦接接入电路路,就会会改变电电路原有有的工作作状态,这这就导致致仪表的的
2、读数值值与电路路原有的的实际值值之间出出现误差差,这种种测量误误差值的的大小与与仪表本本身内阻阻值的大大小密切切相关。图3-11-12、本实实验测量量电流表表的内阻阻采用“分流法法”,如图图3-1-1所示示。A为被测测内阻()的直流流电流表表,测量时时先不接接支路,调调节电流流源的输输出电流流I,使A表指针针满偏转转,然后后接上支路路,并保保持I值不变变,调节节电阻箱箱的阻值值,使电电流表的的指针指指在12满满偏转位位置,此此时有:R为固定定电阻器器之值,由电阻箱的刻度盘上读得。3、测量量电压表表的內阻阻采用分分压法,如如图3-1-22所示。VV为被测测内阻()的电电压表,测测量时先先不接及及
3、,调节直直流稳压压源的输输出电压压使电压压表V的指针针满偏。然然后接入入及,调节节使电压压表V的指示示值减半半。此时时有:电阻箱刻刻度盘读读出值加加上固定定电阻即即为被测测电压表表的内阻阻值。电压表的的灵敏度度为:(V)图3-11-2 图33-1-34、仪表表内阻引引入的测测量误差差(通常称称之为方方法误差差,而仪仪表本身身构造上上引起的的误差称称为仪表表基本误误差)的计算算。以图2-1-33所示电电路为例例,上的的电压为为:,若,则则现用一内内阻为的的电压表表来测量量值,当当与并联后后,以此来来替代上上式中的的则得: 绝对对误差: U 化简简后得 若,则则得:相对误差差:U10001000=
4、33.3三、仪器器设备可调直流流稳压源源一台可调恒流流源一台万用表一块四、实验验内容1、根据据“分流法法”原理测测定FMM-300型万用用表直流流毫安55mA和和50mmA档量量限的内内阻,线线路如图图3-1-1所示示。数据据记入表表3-11-1。表3-11-1被测电流流表量限限计算内阻阻5A50AA2、根据据“分压法法”原理按按图3-1-22接线,测测定万用用表直流流电压11V和55V档量量限的内内阻。数数据记入入表3-1-22。表3-11-2被测电压压表量限限计算内阻阻S1V5V3、用万万用表直直流电压压5V档档量程测测量图33-1-3电路路中R上上的电压压之值,并并计算测测量的绝绝对误差
5、差与相对对误差。数据记入表3-1-3。表3-11-3U计算测量绝对误差差相对误差差10V10K20K五、注意意事项稳压源的的输出不不允许短短路,恒恒流源的的输出不不允许开开路。六、思考考题1、根据据实验内内容1和和2,若若已求出出5mA档和和1V档档的内阻阻,可否否直接计计算得出出50mAA档和55V档的的内阻?2、用量量程为110A的的电流表表测实际际值为88A的电电流时,实实际读数数为8.1A,求求测量的的绝对误误差和相相对误差差。 (aa) (bb)图 3-1-43、如图图3-11-4(a)、(b)为伏安安法测量量电阻的的两种电电路,被被测电阻阻的实际际值为,电电压表的的内阻为为,电流流
6、表的内内阻为,求求两种电电路测电电阻的相相对误差差。七、实验验报告1、列表表记录实实验数据据,并计计算各被被测仪表表的内阻阻值。2、计算算实验内内容3的的绝对误误差与相相对误差差。3、对思思考题的的计算。 4、其他他(包括括实验的的心得、体体会及意意见等)。3.3 线性性有源二二端网络络等效参参数的测测定一、实验验目的1、验证证戴维南南理和诺诺顿定理理的正确确性,加加深对该该定理的的理解。2、掌握握测量线线性有源源二端网络等等效参数数的一般般方法。二、原理理说明1、任何何个线性性含源网网络,如如果仅研研究其中中一条支支路的电电压和电电流,则则可将电电路的其其余部分分看作是是一个有有源二端端网络
7、(或称为含源一端口网络)。戴维南定定理指出出:任何何一个线线性有源源网络,总总可以用用个等效效电压源源来代替替,此电电压源的的电动势势等于这这个有源源二端网网络的开开路电压压、其等效效内阻等等于该网网络中所所有独立立源均置置零(理想电电压源视视为短接接,理想想电流源源视为开开路)时的等等效电阻阻。、和称为有有源二端端网络的的等效参参数。诺顿定理理指出:任何一一个线性性有源网网络,总总可以用用一个电电流源与与一个电电阻的并并联组合合来等效效代替,此此电流源源的电流流等于这这个有源源二端网网络的短短路电流流,其等等效内阻阻定义同同戴维南南定理。2、有源源二端网网络等效效参数的的测量方方法(1)开开
8、路电压压、短路路电流法法在有源二二端网络络输出端端开路时时,用电电压表直直接测其其输出端端的开路路电压,然然后再将将其输出出端短路路,用电电流表测测其短路路电流,则内阻阻为:(2)伏伏安法用电压表表、电流流表测出出有源二二端络的的外特性性如图33-3-1所示示。根据据外特性性曲线求求出斜率率tg,则内内阻:用伏安法法,主要要是测量量开路电电压及电电流为额额定值时时的输出出端电压压值,则内阻阻为:图3-33-1 图33-3-2(3)半半压法若二端网网络的内内阻很低低时,则则不宜测测其短路路电流。测测试方式式如图33-3-2所示示,当负负载电压压为被测测网络开开路电压压一半时时,负载载电阻(由由电
9、阻箱箱的读数数确定)即为被被测有源源二端网网络的等等效内阻阻值。(4)零零示法在测量具具有高内内阻有源源二端网网络的开开路电压压时,用用电压表表进行直直接测量量会造成成较大的的误差,为为了消除除电压表表内阻的的影响,往往往采用用零示测测量法,如如图3-3-33所示。图3-33-3零示法测测量原理理是用一一低内阻阻的稳压压电源与与被测有有源二端端网络进进行比较较,当稳稳压电源源的输出出电压与与有源二二端网络络的开路路电压相相等时,电电压表的的读数将将为“0”,然后后将电路路断开,测测量此时时稳压电电源的输输出电压压,即为为被测有有源二端端网络的的开路电电压。三、仪器器设备可调直流流稳压源源一台可
10、调直流流恒流源源一台直流电压压表一块直流毫安安表一块电路实验验板一块可调电阻阻箱一只四、实验验内容被测有源源二端网网络如图图3-33-4(a)所示。(a) (b) (c) 图3-33-41、按图图3-33-4(aa)线路路接入电电源和电流源,负负载不接接。用电电压表测测量含源源一端口口网络的的开路电电压(VV),从从而得到到为等效效电压源源的等效效电动势势。2、将AA、B间间短接,用用电流表表测A、BB支路电电流(mmA),从从而得到到为等效效电流源源的等效效电流。3、测量量含源一一端口网网络的入入端电阻阻的3种种方法:(1)方方法。先将断断开,测测量含源源一端口口网络的的开路电电压。再将电电
11、阻接上上,用电电压表测测量两端端的电压压,调节节,使,此此时。可由电电阻箱读读出。(2)万万用表直直接测量量法。将将所有电电源拆去去,原电电压源处处短接,直直接测量量A、BB间的电电阻。(3)由由第1步步和第22步测量量的与进行计计算,得得。最后,对对3种方方法得到到的电阻阻求平均均值,有有4、测量量含源一一端口网网络的入入端电导导的3种种方法:(1)方方法:先将电电阻短接接,测量量含源一一端口网网络的短短路电流流。将电阻阻接上,用用电流表表测量的的电流,调调节,使使时,此此时,可由电电阻箱直直接读出出。(2)同同第3步步中的(22)。(3)同同第3步步中的(33)。5、把图图3-33-4所示
12、示的3个个电路的的外特性性测量数数据填入入表3-3-11中。表3-33-1(K)0246810含源网络络(图3-3-44(a)U(V)I(mAA)等效电压压源(图3-3-44(b)U(V)I(mAA)等效电流流源(图3-3-44(c)U(V)I(mAA)五、注意意事项1、注意意测量时时,电流流表量程程的更换换。2、步骤骤“3”中,电电源置零零时不可可将稳压压源短接接。3、用万万表直接接测时,网网络内的的独立源源必须先先置零,以以免损坏坏万用表表。4、改接接线路时时,要关关掉电源源。六、思考考题1、在求求戴维南南等效电电路时,作作短路试试验。测测的条件件是什么么?在本本实验中中可否直直接作负负载
13、短路路实验?请实验验前对线线路3-3-44预先作作好计算算,以便便调整实实验线路路及测量量时可准准确地选选取仪表表的量程程。2、说明明测有源源二端网网络开路路电压及及等效内内阻的几几种方法法,并比较其其优缺点点。七、实验验报告1、根据据步骤55分别绘绘出曲线线,验证戴戴维南定定理及诺顿定定理的正正确性,并分析析产生误误差的原原因。2、根据据步骤11、3测得的的与与预习习时电路路计算的的结果作作比较,你你能得出出什么结结论。3、归纳纳、总结结实验结结果。4、心得得体会及及其他。第四章 交流流电路实实验4.2 正弦弦稳态交交流电路路相量的的研究一、实验验目的1、研究究正弦稳稳态交流流电路中中电压、
14、电电流相量量之间的的关系。2、掌握握日光灯灯线路的的接线。3、理解解改善电电路功率率因数的的意义并并掌握其其方法。二、原理理说明1、在单单相正弦弦交流电电路中,用用交流电电流表测测得各支支路的电电流值,用用交流电电压表测测得回路路各元件件两端的的电压值值,它们们之间的的关系满满足相量量形式的的基尔霍霍夫定律律,即和2、如图图4-22-1所示示的RCC串联电电路,在在正弦稳稳态信号号U的激励励下,与与保持有有90的的相位差差,即当当阻值RR改变时时,的相量量轨迹是是一个半半园,、三者形形成一个个直角形形的电压压三角形形R值改变变时,可可改变角角的大小小,从而而达到移移相的目目的。 (a) (bb
15、)图4-22-13、感性性负载的的电流II滞后负负载的电电压一个个角度,负负载吸收收的功率率为如果负载载的端电电压恒定定,功率率因数越越低,线线路上的的电流越越大,输输电线损损耗越大大,传输输效率越越低,发发电机容容量得不不到充分分利用。所所以,提提高线路路系统的的功率因因数是很很有意义义的。日光灯线线路如图图4-22-2所示示,图中中C是补偿偿电容器器,用以以改善电电路的功功率因数数(值)。有有关日光光灯的工工作原理理请参阅阅附注。 图图4-22-2三、仪器器设备交流电流流表一块交流电压压表一块功率表一块白炽灯二盏电容器2.2f、44.7f各一日光灯管管一盏四、实验验内容1、验证证电压三三角
16、形关关系1)用一一只255W的白白炽灯泡泡和4.7f电容器器组成如如图4-2-11(a)所所示的实实验电路路,将自自耦调压压器输出出调至2220记录、值,验验证电压压三角形形关系。2)改变变电阻值值(用两两只255W的白白炽灯泡泡串联),重重复上述述内容,验验证相量量轨迹。自拟表格记录数据。2、电路路功率因因数的改改善图4-22-3按图4-2-33接线,接接通电源源,将自自耦调压压器的输输出电压压调至2220VV,(实实验中保保持此电电压不变变)。这这时日光光灯管应应该亮,如如果不亮亮,先关关闭电源源,仔细细检查接接线是否否正确。记记录电流流表、功功率表及及功率因因数表的的读数,分分别改变变电
17、容值值进行测测量。自自拟表格格记录数数据。五、注意意事项1、本实实验用交交流市电电2200V务务必注意意用电和和人身安安全。2、在接接通电源源前,应应先将调调压器的的手柄置置零。3、功率率表要正正确接入入电路,要要注意电电流表的的量程。六、思考考题1、参阅阅附注,了了解日光光灯的启启动原理理。2、在日日常生活活中,当当日光灯灯上缺少少了启辉辉器时,人人们常用用根导线线将启辉辉器的两两端短接接下,然然后迅速速断开,使使日光灯灯点亮。或或用一只只启辉器器去点亮亮多只同同类的日日光灯,这这是为什什么? 3、为了了提高电电路的功功率因数数,常在在感性负负数上并并联电容容器,此此时增加加了一条条电流支支
18、路,试试问电路路的总电电流是增增大还是是减小、,此此时感性性元件上上的电流流和功率率是否改改变?、提高高电路的的功率因因数为什什么只采采用并联联电容器器法,而而不用串串联法?所并的的电容器器是否越越大越好好?七、实验验报告1、完成成数据表表格中的的计算,进进行必要要的误差差分析。 2、根根据实验验数据,分分别绘出出电压、电电流相量量图,验验证相量量形式的的霍尔夫夫定律。 3、讨讨论改善善电路功功率因数数的意义义和方法法。4、.装装接日光光灯线路路的心得得体会及及其他。附注:右图为日日光灯电电路原理理图。日日光灯是是一种气气体放电电管,管管内装有有少量汞汞气,当当管端电电极间加加以高压压后,电电
19、极发射射的电子子能使汞汞气电离离产生辉辉光,辉辉光中的的紫外线线射到管管壁的荧荧光粉上上,使其其受到激激励而发发光。日日光灯在在高压下下才能发发生辉光光放电,在在低压下下(如2200V)使使用时,必必须装有有启动装置产产生瞬时时的高压压。启动装置置包括启启辉器及及镇流线线圈。启启辉是一一个含有有氖气的的小玻璃璃泡,泡泡内有两两个相距距很近的的电极,电电极之一一是由两两片热膨膨胀系数数相差很很大的金金属粘合合而的金金属片。当当接通电电源时,泡泡内气体体发生辉辉光放电电,双金金属片受受热膨胀胀而弯曲曲,与另另一电极极碰接,辉辉光随之之熄灭,待待冷却后后,两个个电极立立即分开开。电路路的突然然断开,
20、使使镇流线线圈产生生一个很很高的感感应电压压,此电电压与电电源电压压叠加后后足以使使日光灯灯发生辉辉光放电电而发光光。镇流流线圈在在日光灯灯启动后后起到降降低灯管管的端电电压并限限制其电电流的作作用。由由于这个个线圈的的存在,所所以日光光灯是个感性性负载。由由于气体体放电的的非线性性,和铁铁芯线圈圈的非线线性,因因此严格格地说,日日光灯负负载为非非线性负负载。4.4三三相交流流电路的的电压和和电流一、实验验目的1、加深深对三相相电路中中线电压压与相电电压、线线电流与与相电流流关系的的理解。2、了解解星形负负载情况况下中点点的位移移及中线线所起的的作用。了了解三相相供电方方式中三三线制和和四线制
21、制的特点点。3、进一一步提高高实际操作作的能力力。二、原理理说明1、在三三相电路路中当负负载作星星形连接接时(见见图4-4-11),不不论三线线制或四四线制,相相电流恒恒等于线线电流,在在四线制制情况下下,中线线电流等等于三个个线电流流的相量量和,即即 线线电压与与相电压压之间有有下列关关: 当电源源和负载载都对称称时,线线电压和和相电压压在数值值上的关关系为:图4-44-1线=相在四线制制情况下下,由于于电源与与负载的的对称,中中线电流流等于零零;当负负载为不不对称时时,中线线电流不不等于零零。 2、在三三线制星星形连接接中,若若负载不不对称,将将出现中中点位移移现象。中中点位移移后,各各相
22、负载载电压将将不对称称。当有有中线(三相四四线制)时,若若中线的的阻抗足足够小,则则各相负负载电压压仍将对对称,从从而可看看出中线线的作用用,但这这时的中中线电流流将不为为零。3、三相相电源的的相序可可根据中中点位移移的原理理用实验验方法来来测定。实实验所用用的无中中线星形形不对称称负载(相序器器)如图图4-44-2所示示。负载载的一相相是电容容器,另另外两相相是两个个同样的的白炽灯灯。适当当选择电电容器CC的值,可可使两个个灯泡的的亮度有有明显的的差别。根根据理论论分析可可知,灯灯泡较亮亮的一相相位超前前于灯泡泡较暗的的一相,而而滞后于于接电容容的一相相。图4-44-2 图4-4-334、在
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