電路各實驗思考題

1、虛擬實驗1. 在EWB5.0中，如何使讀數(shù)及其波形定格？答：是讀數(shù)及其波形定格有兩種方法。一是在接通電源進行仿真前進行一下設(shè)置：“analysis”“Analysis Options”“Instruments”選定“Pause after each screen”；另一是在接通電源進行仿真后按下“Pause”按鈕。2. 在EWB5.0中，如何使示波器中已經(jīng)定格的波形上下左右移動？答：在示波器界面上調(diào)整“X position”的數(shù)值即可使已定格的波形左右移動，調(diào)整“Y position”的數(shù)值即可使已定格的波形上下移動。伏安特性的測繪1. 圖2中，R的作用是什么？如果取消R，會有什么后果？ 答：

2、圖2中，電阻R為限流電阻，其作用是保護二極管。二極管加正向電壓超過其導(dǎo)通電壓時相當(dāng)于導(dǎo)線，如果取消電阻，接通電源時當(dāng)加在二極管兩端的正向電壓超過二極管的導(dǎo)通電壓時，流過二極管的電流就會很大，可能會擊穿二極管。記下二極管、穩(wěn)壓二極管的型號、符號，理解其含義。答：本實驗中使用的半導(dǎo)體二極管型號為2CP15?！啊北硎径O管、“”表示二極管為硅材料二極管、“”表示二極管為普通二極管、“”是二極管的出廠編號。其符號如右圖所示。本實驗使用的穩(wěn)壓二極管型號為2CW51。“”表示二極管、“”表示二極管為硅材料二極管、“”表示二極管為穩(wěn)壓二極管、“”是二極管的出廠編號。其符號如右圖所示。3試說明磁電系測量機構(gòu)的

3、轉(zhuǎn)動力矩是如何產(chǎn)生的？磁電系測量機構(gòu)的偏轉(zhuǎn)角與被測電流是否成正比？答：磁電系測量機構(gòu)是機械電表的一部分。固定部分的永久磁鐵和放于磁極間的圓柱形鐵芯可在空間形成輻射的勻強磁場。產(chǎn)生力矩的線圈置于勻強磁場中，當(dāng)無電流通過線圈時，線圈由于彈力的作用可使機械表的指針置于最左端處。當(dāng)有電流通過線圈時，通電線圈在磁場中受到安培力的作用，從而產(chǎn)生轉(zhuǎn)動力矩。通電導(dǎo)體在磁場中受到的安培力大小與流過導(dǎo)體的電流成正比，故磁電系測量機構(gòu)的通電線圈在磁場中產(chǎn)生的轉(zhuǎn)動力矩與流過線圈的電流成正比，即磁電系測量機構(gòu)的偏轉(zhuǎn)角與被測電流成正比。疊加定理和戴維南定理1舉例說明測量一個線性有源二端網(wǎng)絡(luò)的開路電壓和等效入端電阻的兩種方

4、法。答：測開路電壓：方法一：直接測量在有源二端網(wǎng)絡(luò)輸出端開路時，直接用電壓表接開路兩端，即可測其輸出端的開路電壓。方法二：零示法 （如右圖所示） 在有源二端網(wǎng)絡(luò)輸出端外加一個與反向的可調(diào)的穩(wěn)壓源U。慢慢調(diào)節(jié)穩(wěn)壓源U，使被測電路中的電流表示數(shù)為零。根據(jù)補償法可知等于穩(wěn)壓電源電壓U。（如右圖所示）測等效入端電阻方法一：開路電壓、短路電流法在有源二端網(wǎng)絡(luò)輸出端開路時，用電壓表直接測其輸出端的開路電壓，然后再將其輸出端短路，用電流表測其短路電流，則等效內(nèi)阻為： 因此，只要測出有源二端網(wǎng)絡(luò)的開路電壓和短路電流,就可得出，這種方法最簡便。但是，對于不允許將外部電路直接短路的網(wǎng)絡(luò)（例如有可能因短路電流過大而

5、損壞網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部的器件時），不能采用此法。 方法二：外加電源法令含源一端口網(wǎng)絡(luò)中的所有獨立電源置零，然后在端口處加一給定電壓U，測得流入端口的電流I（如右圖）,則： 也可以在端口處接入電流源I，測得端口電源U（如右圖），則： 2試說明電磁系測量機構(gòu)的轉(zhuǎn)動力矩是如何產(chǎn)生的？電磁系測量機構(gòu)的偏轉(zhuǎn)角與被測電流成何比例？ 答：電磁系測量機構(gòu)是利用載流線圈的磁場使可動軟磁鐵片磁化而產(chǎn)生轉(zhuǎn)動力矩的。這種測量機構(gòu)主要用于構(gòu)成工頻或稍高于工頻的交流電流表和電壓表，并具有很強的電流過載能力，準(zhǔn)確度一般在0.5 級以下，最高可達0.1級。電磁系電表的轉(zhuǎn)動力矩M與通過線圈的電流I的平方成比例，即Mf()I2，系數(shù)f()

6、與偏轉(zhuǎn)角有關(guān)。對于交流電，轉(zhuǎn)動力矩是脈動的，測量機構(gòu)可動部分的偏轉(zhuǎn)角取決于轉(zhuǎn)動力矩的平均值M，Mf() Ie，Ie為線圈中電流的有效值。因此,當(dāng)用于測量交流電時，測量的基本量是電流的有效值，并且電表的刻度是不均勻的。改變鐵片形狀可以調(diào)整系數(shù)f()，從而在一定范圍內(nèi)改變電表的刻度特性，使之均勻化或局部擴展。 按可動鐵片的受力情況，電磁系電表可分為吸引式和推斥式兩種。吸引式電磁系電表中，被磁化的動片受線圈磁場作用而吸入線圈，帶動指針偏轉(zhuǎn)，其吸引力的方向不受電流方向的影響。反抗力矩由游絲(或張絲)供給，游絲中無電流流過。推斥式電磁系電表除具有帶動轉(zhuǎn)軸偏轉(zhuǎn)的動片外，在線圈中還安放了稱為靜片的靜止軟磁鐵

7、片。兩鐵片同時被線圈磁場磁化，相互間將產(chǎn)生以推斥力為主的電磁力，此力方向不受電流方向的影響。受控源的實驗研究1受控源與獨立源相比有何異同點？答：相同點：受控源與獨立源都分為電壓源與電流源。受控電壓源具有電壓源的特性，受控電流源具有電流源的特性，受控源的電路符號及特性與獨立源有相似之處，它們都能提供電流或電壓。不同點：受控源又稱“非獨立”電源；獨立電壓源的電壓或獨立電流源的電流是獨立量，而受控源的的電壓或受控源的電流受電路中某部分電壓或電流控制；受控電壓源或受控電流源因控制量是電壓或電流可分為電壓控制電壓源（VCVS）、電壓控制電流源（VCCS）、電流控制電壓源（CCVS）和電流控制電流源（CC

8、CS）。2四種受控源中的、和的意義是什么？如何測得？答：對于壓控電壓源（VCVS），轉(zhuǎn)移特性曲線為。 而稱為壓控電壓源（VCVS）的轉(zhuǎn)移電壓比（或電壓增益）；如實驗4，固定壓控電壓源的輸出端的負載，調(diào)節(jié)輸入電壓（控制量），測量輸入電壓（控制量）及相應(yīng)的輸出電壓的值，繪制曲線，其線性部分的斜率即為壓控電壓源（VCVS）的轉(zhuǎn)移電壓比。：對于壓控電流源（VCCS），轉(zhuǎn)移特性曲線為。而 稱為壓控電流源的轉(zhuǎn)移電導(dǎo)。 如實驗2，固定壓控電流源的輸出端的負載，調(diào)節(jié)輸入電壓（控制量），測量輸入電壓（控制量）及相應(yīng)的輸出電流的值，繪制曲線，其線性部分的斜率即為壓控電流源（VCCS）的轉(zhuǎn)移電導(dǎo)。：對于流控電壓源（

9、CCVS），轉(zhuǎn)移特性曲線為。而 稱為流控電壓源（CCVS）的轉(zhuǎn)移電阻。如實驗1，固定流控電壓源的輸出端的負載，調(diào)節(jié)輸入電流（控制量），測量輸入電流（控制量）及相應(yīng)的輸出電壓的值，繪制曲線，其線性部分的斜率即為流控電壓源（CCVS）的轉(zhuǎn)移電阻。：對于流控電流源（CCCS），轉(zhuǎn)移特性曲線為。而稱為流控電流源的轉(zhuǎn)移電流比（或電流增益）。如實驗3，固定流控電流源的輸出端的負載，調(diào)節(jié)輸入電流（控制量），測量輸入電流（控制量）及相應(yīng)的輸出電流的值，繪制曲線，其線性部分的斜率即為流控電流源的轉(zhuǎn)移電流比。3受控源的輸出特性是否適于交流信號？答：控源的輸出特性適用于交流信號。受控源與信號種類無關(guān)。受控源對外提供

10、的能量，既非取自控制量又非受控源內(nèi)部產(chǎn)生的，而是由電子器件所需的電源供給。所以受控源實際上是一種能量轉(zhuǎn)換裝置。受控源的電流或電壓由控制支路的電流或電壓控制，當(dāng)對受控源輸入交流信號時，則受控源的電壓、電流受交流信號控制，此時受控源的輸出特性同樣適用于交流信號。交流參數(shù)的測量 1閱讀理解電動系儀表的工作原理。試說明電動系測量機構(gòu)的轉(zhuǎn)動力矩是如何產(chǎn)生的？ 答：將磁電式儀表中固定的永久磁鐵改為固定的線圈，使其磁場與活動線圈中的電流同時改變，利用這種原理制成的儀表就是電動系儀表。其工作原理根據(jù)通電固定線圈的磁場與通電活動線圈相互作用產(chǎn)生轉(zhuǎn)動力矩的原理制成的。當(dāng)固定線圈通過直流以后，可動線圈活動的空間便產(chǎn)

11、生了一個均勻的磁場。磁感應(yīng)強度設(shè)為B。如果可動線圈中也引入直流，則與均勻磁場相互作用后，可動線圈受到一對力F，他們的方向按左手定則確定。這對力使可動部分受到一作用力矩而轉(zhuǎn)動。2有一只電動系功率表，電壓量程為300V，電流量程為2.5A，滿刻度為150格。問如果把此表的兩電壓端鈕并聯(lián)到220V電源上去測量該電源電壓，問此時功率表的指針有什么反應(yīng)？ 答：單相電動系功率表的接線原理見圖5。 圖5 單相電動系功率表的接線原理這種電表測量機構(gòu)的轉(zhuǎn)動力矩M與有關(guān)，為靜圈電流，為動圈電流，為兩電流相量間夾角。使負載電流I通過靜圈，即=I。將負載電壓加于動圈及與動圈串聯(lián)的大電阻R上，則動圈中電流。這樣，而轉(zhuǎn)動

12、力矩M=k ，這反映了功率P的大小。當(dāng)把功率表的兩電壓端鈕并聯(lián)到220V電源上時，流過靜線圈的電流為零，即=0，測量機構(gòu)轉(zhuǎn)動力矩M為零。所以，當(dāng)把此表的兩電壓端鈕并聯(lián)到220V電源上時，功率表的指針不發(fā)生偏轉(zhuǎn)。實際上，將功率表的兩電壓端鈕并聯(lián)到220V電源上時，并沒有測量任何負載的功率。而功率表的示數(shù)是測量的是某負載的功率，對于負載：P=UI，而此時I=0，故P=0。即功率表的示數(shù)為零，功率表的指針不發(fā)生偏轉(zhuǎn)。功率因數(shù)的改善 1為提高電路功率因數(shù)所并聯(lián)的電容器的電容值是否越大越好？ 答：不是。功率因數(shù)由提高到，并聯(lián)電容、無功容量的確定：由上述向量圖，有：綜上所述可知，補償容量不同功率因素提高也

13、不一樣：欠補償 功率因素提高適合。全補償電容設(shè)備投資增加,經(jīng)濟效果不明顯。過補償使功率因數(shù)又由高變低（性質(zhì)不同）。 綜合考慮，功率因素提高到適當(dāng)值為宜（0.95左右）。2閱讀理解電動系儀表、感應(yīng)系儀表的工作原理。 答：電動系儀表：將磁電式儀表中固定的永久磁鐵改為固定的線圈，使其磁場與活動線圈中的電流同時改變，利用這種原理制成的儀表就是電動系儀表。其工作原理根據(jù)通電固定線圈的磁場與通電活動線圈相互作用產(chǎn)生轉(zhuǎn)動力矩的原理制成的。當(dāng)固定線圈通過直流以后，可動線圈活動的空間便產(chǎn)生了一個均勻的磁場。磁感應(yīng)強度設(shè)為B。如果可動線圈中也引入直流，則與均勻磁場相互作用后，可動線圈受到一對力F，他們的方向按左手

14、定則確定。這對力使可動部分受到一作用力矩而轉(zhuǎn)動。感應(yīng)系儀表：感應(yīng)系儀表是利用電磁感應(yīng)原理制作的。感應(yīng)系機構(gòu)目前主要用作交流電度表。交流電度表工作原理將電度表接入線路，電壓線圈兩端通過交流電壓（負載電壓），線圈內(nèi)產(chǎn)生交流電流；同時電流線圈也流入交流電流（負載電流），由這兩個交流電流產(chǎn)生響應(yīng)的交變磁通。穿過鋁盤的磁通為一個電壓主磁通和兩個電流主磁通，這三個磁通在鋁盤中分別感應(yīng)出3個渦流，這3個渦流和3個交變磁通相互作用產(chǎn)生轉(zhuǎn)動力矩，驅(qū)使鋁盤轉(zhuǎn)動。經(jīng)分析，轉(zhuǎn)動力矩的大小是正比于負載的有功功率的。鋁盤轉(zhuǎn)動切割制動磁鐵的磁力線，在鋁盤中產(chǎn)生感應(yīng)電流，它和制動磁鐵的磁場相互作用，產(chǎn)生制動力矩。經(jīng)分析，電度

15、表的轉(zhuǎn)數(shù)正比于被測電能，因此利用計數(shù)器記錄其轉(zhuǎn)數(shù)便可以確定電能。感應(yīng)系儀表只能測量固定頻率的交流電；抗外磁場的干擾能力較強；準(zhǔn)確度較低；易受溫度影響。三相電路1. 采用三相四線制時，為什么中線上不允許裝保險絲？答：會增加"斷零"的可能性，如開關(guān)拉開。開關(guān)接觸不良"斷零"后接在三相四線上的220V負載相當(dāng)于星形聯(lián)接接在380V上,然而三相負載不可能是平衡的,負載輕的一相電壓最高,使這一相上的220V設(shè)備大量燒壞，而對單相負荷則不可能有回路?！皵嗔恪焙髸斐芍行跃€對地電壓升高,增加觸電的可能性。因此，規(guī)定在中線上不允許安裝熔斷器和開關(guān)設(shè)備，并選擇機械強度高的

16、導(dǎo)線。2. 本實驗中為什么要通過三相調(diào)壓器將380V的市電線電壓降為220V使用？答：本實驗室的實驗設(shè)備上配備的負載(白熾燈泡)是220V規(guī)格的，而實驗時，我們需要測量接負載時的線電壓，線電壓即為市電線電壓，若接上380V則會導(dǎo)致負載燒毀，所以要將380V的市電壓將為220V使用。另外，實驗測量也是為了學(xué)生的安全才進行降壓的。3. 用實驗數(shù)據(jù)驗證對稱三相電路中的關(guān)系。答：用實驗數(shù)據(jù)證明如下在三相電路的星形連接中，在電源和負載都對稱情況下，線電壓與相電壓的數(shù)值關(guān)系為線電壓是相電壓的倍，即 ：。實驗數(shù)據(jù)如下表：測量數(shù)據(jù)負載情況線電壓（V）相電壓（V）接對稱負載220220220127=220

17、47;127=220÷127=220÷Y接對稱負載220220220127=220÷127=220÷127=220÷在三相電路的三角形聯(lián)接中，線電壓恒等于相電壓。兩線電流則為兩個相電流的矢量差，當(dāng)電源和負載都對稱時，線電流在數(shù)值上為相電流的倍，即 。實驗數(shù)據(jù)如下表：測量數(shù)據(jù)負載情況線電流(A)相電流(A)接三相對稱0.580.580.600.310.58÷0.330.58÷0.340.60÷由上述所示實驗數(shù)據(jù)驗證了對稱三相電路中的關(guān)系。4. 用實驗結(jié)果分析，三相對稱星形負載一相開路時各相電壓的變化情況（設(shè)B相負載開

18、路）。答：實驗數(shù)據(jù)表明當(dāng)三相對稱星形負載B相開路時，在有中線的情況下，即使負載不對稱，各相負載都可以得到對稱的電壓。在無中線的情況下，負載不對稱則導(dǎo)致各相負載獲得的電壓不對稱。阻抗小的負載獲得的電壓很低，導(dǎo)致負載無法工作；而阻抗大的負載獲得的電壓與線電壓相同，可能會導(dǎo)致負載燒毀。由此可推出中線的作用：無論負載對稱與否，只要有中線，就可以保證各相負載獲得對稱的相電壓，安全供電。如果沒有的話，在三相負載不對稱時會造成三相負載獲得的電壓不相等，導(dǎo)致有的負載相電壓高（甚至高過額定電壓），有的負載的相電壓降低，導(dǎo)致負載無法正常工作。5. 用實驗結(jié)果分析，三相對稱星形負載一相短路時各相電壓的變化情況（設(shè)B

19、相負載短路）。 答： 實驗數(shù)據(jù)表明B相負載短路后，相電壓，。相電壓提高到了220V，若線電壓是380V，則B相短路后A相電壓和C相電壓會升高到380V，兩相負載獲得的電壓將會高于負載的耳釘工作電壓，甚至?xí)龎呢撦d設(shè)備。三相電路的功率測量1閱讀理解功率表的工作原理。答：功率表作為感應(yīng)系儀表，是利用電磁感應(yīng)原理制作的。工作原理：電壓線圈兩端通過交流電壓，線圈內(nèi)產(chǎn)生交流電流，同時電流線圈也流入交流電流，由這兩個交流產(chǎn)生的交變磁通，在鋁盤中分別感應(yīng)出一個電壓主磁通和兩個電流主磁通。這三個磁通在鋁盤中分別感應(yīng)出三個渦旋，這三個渦旋和三個交變磁通相互作用產(chǎn)生轉(zhuǎn)動力矩，驅(qū)使鋁盤轉(zhuǎn)動。而轉(zhuǎn)動力矩的大小是正比于

20、負載的有功功率的。 若這段時間內(nèi)負載的功率不變，得到公式：。P為功率，C為比例常數(shù)，為轉(zhuǎn)動的角速度。2在圖2中，如何根據(jù)兩只功率表的讀數(shù)的大小判別負載的性質(zhì)答：在負載對稱情況下：(1) 當(dāng)負載為純電阻時，兩功率表的讀數(shù)相同。(2) 當(dāng)負載的功率因數(shù)為0.5時，將有一個功率表的讀數(shù)為零。(3) 當(dāng)負載的功率因數(shù)小于0.5時，將有一個功率表的讀數(shù)為負值。(4) 當(dāng)負載的功率因數(shù)大于0.5時，兩個功率表的讀數(shù)均為正值。3用二功率表測量三相三線制電路中的總功率。設(shè)所用的兩個功率表均為1.0級，電壓量限為300V，電流量限為5A，它們的讀書分別為=1455W和=178.5W,試求測量總功率的相對誤差為多

21、少？ 4某一低功率瓦特表的準(zhǔn)確度為0.5級，電壓量限為300V，電流量程為5A，共150格。問：該表的最大可能誤差是多少分格；讀數(shù)為50分格，相對誤差為多少；讀數(shù)為130格時，相對誤差又為多少；用該表去測量某一負載功率，瓦特表指針偏轉(zhuǎn)50分格，負載消耗的功率為多少瓦。已知該負載的電壓為220V，負載電流為2.6A，求該負載的功率因素。信號的觀察與測量1. 示波器面板上“s/div”和“v/div”的含義是什么？ 答：、示波器面板上“s/div”(SEG/DIV)是掃描速度的調(diào)節(jié)開關(guān)，用于調(diào)節(jié)掃描速度。即示波器上水平方向每大格所占的掃描時間(也叫掃描時間因數(shù))。掃描范圍從0.2S/DIV0.2S

22、/DIV進位分為19檔，微調(diào)提供至少2.5倍合理連續(xù)調(diào)節(jié)，根據(jù)被測信號頻率的高低，選擇合適的檔級，在微調(diào)順時針旋轉(zhuǎn)至校正位置時，可根據(jù)開關(guān)的示值和波形在水平軸方向上的距離讀出被測信號的時間參數(shù)，當(dāng)需要觀察波形某一個細節(jié)時，可以進行水平擴展×10倍，此時原波形在水平軸方向上被擴展10倍。 、示波器面板上“v/div” (VOLTS/DIV)為信號垂直偏轉(zhuǎn)靈敏度衰減開關(guān)，用于調(diào)節(jié)垂直偏轉(zhuǎn)靈敏度。即示波器上垂直方向每大格所占的電壓幅值(也叫垂直偏轉(zhuǎn)因數(shù))。 2. 觀察本機“標(biāo)準(zhǔn)信號”是，要在熒光屏上得到兩個周期的穩(wěn)定波形，而幅度要求為五格，試問Y軸電壓靈敏度應(yīng)置于哪一檔位置？“s/div”

23、又應(yīng)置于哪一檔位置？ 答：(實驗被測標(biāo)準(zhǔn)信號輸入通道，可自行選擇。)通道的Y軸電壓靈敏度(VOLTS/DIV)應(yīng)置于“0.1V”檔位置；“s/div”又應(yīng)置于“0.2ms”檔位置。3. 用示波器觀察正弦信號，熒光屏上出現(xiàn)下圖所示情況時，試說明測試系統(tǒng)中那些旋鈕的位置不對？應(yīng)如何調(diào)節(jié)？ A B C D E F答：A：此情況出現(xiàn)的原因是選擇了通道作為信號輸入通道，而垂直觸發(fā)方式卻選擇了的觸發(fā)方式。另外，信號輸入端置地了也會出現(xiàn)這種情況。應(yīng)檢查信號輸入通道與觸發(fā)通道是否一致，不一致應(yīng)調(diào)節(jié)為一致；檢查信號輸入端是否置地，置地應(yīng)調(diào)節(jié)為不置地。B：此情況出現(xiàn)的原因是Y軸位移（垂直方向位移或水平方向位移）調(diào)

24、節(jié)不當(dāng)，使得整個波形超出了示波器的顯示屏。應(yīng)調(diào)節(jié)Y軸位移使信號波形顯示在是示波器的顯示屏幕上。C：此情況出現(xiàn)的原因是掃描方式掃描不對或者電平調(diào)節(jié)不對。應(yīng)重新調(diào)節(jié)。D：此情況出現(xiàn)的原因是示波器面板上“v/div” (VOLTS/DIV)信號垂直偏轉(zhuǎn)靈敏度衰減開關(guān)調(diào)得過小，即示波器上垂直方向每大格所占的電壓幅值(也叫垂直偏轉(zhuǎn)因數(shù))調(diào)得過小。應(yīng)把此值調(diào)大。E：此情況出現(xiàn)的原因是示波器面板上“s/div”(SEG/DIV)掃描速度的調(diào)節(jié)開關(guān)，調(diào)節(jié)掃描速度調(diào)節(jié)的過大，即示波器上水平方向每大格所占的掃描時間(也叫掃描時間因數(shù))調(diào)得過大。應(yīng)把此值調(diào)小。F：此情況出現(xiàn)的原因是選擇了通道作為信號輸入通道，而垂直觸發(fā)方式卻選擇了的觸發(fā)方式。并且示波器面板上“s/div”(SEG/DIV)掃描速度的調(diào)節(jié)開關(guān)，調(diào)節(jié)掃描速度調(diào)節(jié)的過大，即示波器上水平方向每大格所占的掃描時間(也叫掃描時間因數(shù))調(diào)得過大。此情況即是A和E情況的疊加結(jié)果。此時應(yīng)按A和E情況的調(diào)節(jié)方法調(diào)節(jié)示波器。R、L、C串聯(lián)諧振電路 1. 改變電路的哪些參數(shù)可以使電路發(fā)生諧振？ 答：由公式可知，改變電路的電容C、電感L或激勵頻率f參數(shù)可以使電路發(fā)生諧振。 2. 如果信號源給出1V的電壓，電路諧振時，用交流毫伏表測量和，應(yīng)該選擇多大的量限？ 答：應(yīng)用10