電位電壓的測定及基爾霍夫定律

1、實驗一電位、電壓的測定及基爾霍夫定律1.1電位、電壓的測定及電路電位圖的繪制一、實驗?zāi)康?. 驗證電路中電位的相對性、電壓的絕對性2. 掌握電路電位圖的繪制方法二、實驗設(shè)備序號名稱型號與規(guī)格數(shù)量備注1可調(diào)直流穩(wěn)壓電源030V雙路2萬用表1自備3直流數(shù)字電壓表0200V14電位、電壓測定實驗電路板1DVCC-03三、實驗內(nèi)容利用DVCC-03實驗掛箱上的“基爾霍夫定律/疊加原理”實驗電路板，按圖1-1接線。1. 分別將兩路直流穩(wěn)壓電源接入電路，令Ui = 6V, U2=12Vo （先調(diào)準輸出電壓值, 再接入實驗線路中。）2. 以圖1-1中的A點作為電位的參考點，分別測量B、C、D、E、F各點的電

2、位值e 及相鄰兩點之間的電壓值Uab、Ubc、Ucd、Ude、Uef及Ufa，數(shù)據(jù)列于表中。3. 以D點作為參考點，重復(fù)實驗內(nèi)容2的測量，測得數(shù)據(jù)列于表中。電位 參考點e與U4>ae B4>ce D4>eUabUbcUcDUdeUefUfaA計算值測量值相對誤差D計算值測量值相對誤差四.思考題若以F點為參考電位點，實驗測得各點的電位值：現(xiàn)令E點作為參考電位點，試問此 時各點的電位值應(yīng)有何變化？答：五.實驗報告1. 根據(jù)實驗數(shù)據(jù)，繪制兩個電位圖形，并對照觀察各對應(yīng)兩點間的電壓情況。兩個 電位圖的參考點不同，但各點的相對順序應(yīng)一致，以便對照。答：2. 完成數(shù)據(jù)表格中的計算，對誤差

3、作必要的分析。 答：3總結(jié)電位相對性和電壓絕對性的結(jié)論。 答：1.2基爾霍夫定律的驗證一、實驗?zāi)康?. 驗證基爾霍夫定律的正確性，加深對基爾霍夫定律的理解。2. 學會用電流插頭、插座測量各支路電流。二、實驗內(nèi)容實驗線路與圖1-1相同，用DVCC-03掛箱的“基爾霍夫定律/疊加原理”電路板。1. 實驗前先任意設(shè)定三條支路電流正方向。如圖1-1中的I】、12、13的方向a設(shè)定。 閉合回路的正方向可任意設(shè)定。2. 分別將兩路直流穩(wěn)壓源接入電路，令Ui = 6V, U2=12Vo3. 熟悉電流插頭的結(jié)構(gòu)，將電流插頭的兩端接至數(shù)字電流表的“+、一”兩端。4. 將電流插頭分別插入三條支路的三個電流插座中，

4、讀出并記錄電流值。5. 用直流數(shù)字電壓表分別測量兩路電源及電阻元件上的電壓值，記錄之。被測量I2(111A)b(mA)Ui(V)U2(V)UiA（y）UV)Uad(V)UcD(V)U庠(V)計算值測量值三、預(yù)習思考題1. 根據(jù)圖1-1的電路參數(shù)，計算出待測的電流11、12、b和各電阻上的電壓值，記入 表中，以便實驗測量時，可正確地選定電流表和電壓表的量程。答：2. 實驗中，若用指針式萬用表直流毫安檔測各支路電流，在什么情況下可能出現(xiàn)指針 反偏，應(yīng)如何處理？在記錄數(shù)據(jù)時應(yīng)注意什么？若用直流數(shù)字電流表進行測量時，則會有 什么顯示呢？答：四、實驗報告1. 根據(jù)實驗數(shù)據(jù)，選定節(jié)點A,驗證KCL的正確性

5、。答：2根據(jù)實驗數(shù)據(jù)，選定實驗電路中的任一個閉合回路，驗證KVL的正確性。 答：3. 將各支路電流和閉合回路的方向重新設(shè)定，重復(fù)1、2兩項驗證。 答：4. 誤差原因分析。 答：7 / 15實驗二疊加原理的驗證一、實驗?zāi)康尿炞C線性電路疊加原理的正確性，加深對線性電路的疊加性和齊次性的認識和理解。二、實驗設(shè)備序號名稱型號與規(guī)格數(shù)量備注1可調(diào)直流穩(wěn)壓電源030V雙路2直流數(shù)字電圧表0200V13直流數(shù)字電流表02000mV14迭加原理實驗電路板1DVCC-03三、實驗內(nèi)容Kri實驗線路如圖2所示，用DVCC-03掛箱的“基爾夫定律/疊加原理”電路板。01. 將兩路穩(wěn)壓源的輸出分別調(diào)節(jié)為12V和6V,

6、接入Ui和5處。開關(guān)K3投向R5側(cè)。2. 令U1電源單獨作用（將開關(guān)K投向5側(cè)，開關(guān)K2投向短路側(cè)）。用直流數(shù)字電 壓表和直流數(shù)字電流表（接電流插頭）測量各支路電流及各電阻元件兩端的電壓，記錄之。項目 實驗內(nèi)洽、U1(V)U2(V)11(mA)I2(mA)I3(mA)Uab(V)UcD(V)Uq(V)Uee(V)(V)a單獨作用5單獨作用2U單刺佛3. 令U2電源單獨作用（將開關(guān)K投向短路側(cè)，開關(guān)K2投向U2側(cè)），重復(fù)實驗步驟 2的測量，記錄之。4. 令U1和U2共同作用（開關(guān)K1和K?分別投向U1和5側(cè)），重復(fù)上述的測量，并記錄之。5. 將U2的數(shù)值調(diào)至+12V,重復(fù)上述第3項的測量，記錄之

7、。6. 將R5（33OQ）換成二極管1N4OO7（即將開關(guān)Ka投向二極管IN4007側(cè)），重復(fù)1 5的測量過程，記錄之。7. 任意按下某個故障設(shè)置按鍵，重復(fù)實驗內(nèi)容4的測量和記錄，再根據(jù)測量結(jié)果判斷 出故障的性質(zhì)。項目實驗內(nèi)U1(V)U2(V)11(mA)I2(mA)I3(mA)Uab(V)UCD(V)Uad(V)He(V)5(V)a單獨作用6單獨作用U、佛2U單刺佛四、預(yù)習思考題1. 在疊加原理實驗中，要令U1、U2分別單獨作用，應(yīng)如何操作？可否直接將不作用 的電源（U1或U2）短接置零？答：2. 實驗電路中，若有一個電阻器改為二極管，試問疊加原理的迭加性與齊次性還成 立嗎？為什么？答：五、

8、實驗報告1. 根據(jù)實驗數(shù)據(jù)驗證線性電路的卷加性與齊次性。答：2. 各電阻器所消耗的功率能否用卷加原理計算得出？試用上述實驗數(shù)據(jù)，進行計算 并作結(jié)論。答：3. 對實驗步驟6進行分析，你能得出什么樣的結(jié)論? 答：圖3-511 / 15實驗三正弦穩(wěn)態(tài)交流電路相量的研究一、實驗?zāi)康?圖311. 研究正弦穩(wěn)態(tài)交流電路中電壓、電流相量之間的關(guān)系。2. 掌握n光燈線路的接線。3理解改善電路功率因數(shù)的意義并掌握其方法。圖32&二、原理說明1. 在單相正弦交流電路中，用交流電流表測得 各支路的電流值，用交流電壓表測得回路各元件兩 端的電壓值，它們之間的關(guān)系滿足相量形式的基爾 霍夫定律，即 三/=0和&#

9、163;7=0 O2. 圖3-1所示的RC串聯(lián)電路，在正弦穩(wěn)態(tài)信號的激勵下，Ur與Uq保持有90。的相位差，即當R阻值改變時，Ur的相量軌跡是一個半園。U、Uc與C/r三者形成一個直角形的電壓三 角形，如圖3-2所示。R值改變時，可改 變申角的大小，從而達到移相的目的。：3. n光燈線路如圖3-3所示，圖中A 是n光燈管，L是鎮(zhèn)流器，S是啟輝器， C是補償電容器，用以改善電路的功率因數(shù)（cos（p值）。有關(guān)n光燈的工作原理請自行翻閱有關(guān)資料。三、實驗設(shè)備序號名稱型號與規(guī)格數(shù)量備注1可調(diào)三相交流電源0 450V12交流數(shù)字電壓表0 500V13交流數(shù)字電流表05A14鎮(zhèn)流器、啟輝器與30W燈管配

10、用各1DVCC-045n光燈燈管30W1屏內(nèi)6電容器lpF,2.2pF,4.7pF/500V各1DVCC-057白熾燈220V, 15W13DVCC-048電流插座3DVCC-04四、實驗內(nèi)容1. 按圖3-1接線。R為220V、15W的白熾燈泡，電容器為4.7UF/450V。 經(jīng)指導教師檢查后，接通實驗臺電源，將自耦調(diào)壓器輸出（即U）調(diào)至220V。記錄U、Ur、 Uc值，驗證電壓三角形關(guān)系。測量值計算值U (V)Ur (V)Uc (V)U (V)(P2. n光燈線路接線與測量。*UA220V J X圖3d按圖34接線。經(jīng)指導教師檢查后接通實驗臺電源，調(diào)節(jié)自耦調(diào)壓器的輸出，使其輸 出電壓緩慢增大

11、，直到n光燈剛啟輝點亮為止，記下三表的指示值。然后將電壓調(diào)至220V, 測量功率P,電流I,電壓U, Ul. Ua等值，驗證電壓.電流相量關(guān)系。P(W)Cos(p1(A)u（v）Ul(V)Ua(V)啟輝值正常工作值3. 并聯(lián)電路一電路功率因數(shù)的改善。I 按圖3-5組成實驗線路。經(jīng)指導教師檢查后，接通實驗臺電源，將自耦調(diào)壓器的 輸出調(diào)至220V,記錄功率表、電壓表讀數(shù)。通過一只電流表和三個電流插座分別測 得三條支路的電流，改變電容值，進行三次重復(fù)測量并記錄。電容值測量數(shù)值計算值(pF)P(W)COS(pU(V)I (A)Il(A)Ic(A)r(A)Cos(p012.24.74.7+2.2五、預(yù)習

12、思考題1. 參閱課外資料，了解日光燈的啟輝原理。2. 在日常生活中，當n光燈上缺少了啟輝器時，人們常用一根導線將啟輝器的兩端 短接一下，然后迅速斷開，使n光燈點亮（DVCC-04實驗掛箱上有短接按鈕，可用它代替 啟輝器做試驗。）；或用一只啟輝器去點亮多只同類型的日光燈，這是為什么？答：3. 為了改善電路的功率因數(shù)，常在感性負載上并聯(lián)電容器，此時增加了一條電流支 路，試問電路的總電流是增大還是減小，此時感性元件上的電流和功率是否改變？答：4. 提高線路功率因數(shù)為什么只采用并聯(lián)電容器法，而不用串聯(lián)法？所并的電容器是 否越大越好？答：六、實驗報告1.完成數(shù)據(jù)表格中的計算，進行必要的誤差分析。答：2.

13、 根據(jù)實驗數(shù)據(jù)，分別繪出電壓、電流相量圖，驗證相量形式的基爾霍夫定律。 答：3. 討論改善電路功率因數(shù)的意義和方法。 答：4. 裝接日光燈線路的心得體會及其他。 答：15 / 15實驗四三相交流電路電壓、電流的測量一、實驗?zāi)康?. 棠握三相負載作星形聯(lián)接、三角形聯(lián)接的方法，驗證這兩種接法下線、相電壓及 線、相電流之間的關(guān)系。2. 充分理解三相四線供電系統(tǒng)中中線的作用。二、實驗設(shè)備序號名稱型號與規(guī)格數(shù)量備注1可調(diào)三相交流電源0 450V12交流數(shù)字電壓表0 500V13交流數(shù)字電流表05A14三相燈組負載220V, 15W白熾燈9DVCC-045電流插座3DVCC-04三、實驗內(nèi)容1. 三相負載

14、星形聯(lián)接（三相四線制供電）按圖4-1線路組接實驗電路。即三相燈組負載經(jīng)三相自耦調(diào)壓器接通三相對稱電源。 將三相調(diào)壓器的旋柄置于輸出為0V的位置（即逆時針旋到底）。經(jīng)指導教師檢查后，方可 開啟實驗臺三相電源開關(guān)，然后調(diào)節(jié)調(diào)壓器的輸出，使輸出的三相線電壓為220V,并按 數(shù)據(jù)表格要求的內(nèi)容完成各項實驗，將所測得的數(shù)據(jù)記入表中，并觀察各相燈組亮暗的變 化程度，特別要注意觀察中線的作用。Ah丄二二圖4-1、測量數(shù)據(jù)負載情況?、開燈盞數(shù)線電流(A)線電圧(V)相電壓(V)中線 電流Io(A)中占1 八、 電壓 Uno (V)A 相B 相C 相IbkIfeUaoUboUco333333端負載123123Yo接B相斷開1斷3Y接B相斷開1斷3Y接B相短路1短32.負載三角形聯(lián)接(三相三線制供電)按圖4-2改接線路，經(jīng)指導教師檢查合格后接通三相電源，并調(diào)節(jié)調(diào)壓器，使其輸出 線電壓為220V,并按數(shù)據(jù)表格要求進行測試。A圖4-2測量 負載悄況開燈盞數(shù)線電圧=相電圧(V)線電流(A)相電流A)AMB5CA相UabUbcUCAIaIbIcIabIbcICA三相對稱333三相不對稱123四. 預(yù)習思考題1.三相負載根據(jù)什么條件作星形或三角形連接?答：2. 復(fù)習三相交流電路有關(guān)內(nèi)容，試分析三相星形聯(lián)接不對稱負載在無中線情況下, 當某相負載