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 图3-3 数（cosφ值）。

日光灯的工作原理是：当开关接通的时候，电源电压立即通过镇流器和灯管灯丝加到启辉器的两极。220伏的电压立即使启辉器的惰性气体电离，产生辉光放电。辉光放电的热量使双金属片受热膨胀，两极接触。电流通过镇流器、启辉器触极和两端灯丝构成通路。灯丝很快被电流加热，发射出大量电子。这时，由于启辉器两极闭合，两极间电压为零，辉光放电消失，管内温度降低；双金属片自动复位，两极断开。在两极断开的瞬间，电路电流突然切断，镇流器产生很大的自感电动势，与电源电压叠加后作用于管两端。灯丝受热时发射出来的大量电子，在灯管两端高电压作用下，以极大的速度由低电势端向高电势端运动。在加速运动的过程中，碰撞管内氩气分子，使之迅速电离。氩气电离生热，热量使水银产生蒸气，随之水银蒸气也被电离，并发出强烈的紫外线。在紫外线的激发下，管壁内的荧光粉发出近乎白色的可见光。

日光灯正常发光后。由于交流电不断通过镇流器的线圈，线圈中产生自感电动势，自感电动势阻碍线圈中的电流变化，这时镇流器起降压限流的作用，使电流稳定在灯管的额定电流范围内，灯管两端电压也稳定在额定工作电压范围内。由于这个电压低于启辉器的电离电压，所以并联在两端的启辉器也就不再起作用了。

三、实验设备 序名称 型号与规格 数序名称 型号与规格 数号 量 号 量 1 交流电压表 0～500V 1 5 镇流器、启辉与40W灯管各1 器 配用 2 交流电流表 ０～5A 1 6 电流插座 3 3 功率表 1 7 日光灯灯管 40W 1 4 自耦调压器 1 8 电容器 1μF,2.2μF各1 ,4.7μF/500V 四、预习思考题

1.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，或用一只启辉器去点亮多只同类型的日光灯，这是为什么？

2. 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？

13

17-3

图

3. 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？ 五、实验注意事项

1. 本实验用单相交流市电220V，务必注意用电和人身安全。 2. 功率表要正确接入电路。

3. 当线路接线正确，日光灯不启辉时，应检查启辉器及其接触是否良好。 六、实验步骤

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。

测 量 值 U（V） UR（V） UC（V） 计 算 值 U’（与UR，UC组成Rt△） △U=U’－U2（U’=UR?UC2） （V） △U/U（%） 2. 日光灯线路接线测量

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，使单相输出220V，测量功率P， 电流I， 电压U，UL，UA等值，填入表3-1中。 3．并联电容器，改善电路的功率因数。

合上电容开关，记录并联不同电容时的功率表、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，将数据记入表3-1中。

i

UL ic U灯

图3-4

表3-1 电容值 测 量 数 值 负载性质 (μF) P(W) COSφ U(V) I（A） IL(A) IC(A) UL(V) U灯(V)

14

0 1 2.2 4.7 1+2.2 +4.7 七、实验报告

1. 回答预习思考题。

2. 根据表3-1中测得的数据分析提高电路功率因数的原因和意义。 3. 串联电容能否提高功率因数。

4. 装接日光灯线路的心得体会及其它。

实验四 R、L、C串联谐振电路的研究

一、实验目的

1. 学习用实验方法绘制R、L、C串联电路的幅频特性曲线。

2. 加深理解电路发生谐振的条件、特点，掌握电路品质因数（电路Q值）的物理意义及其测定方法。 二、原理说明

1. 在图4-1所示的R、L、C串联电路中，当正弦交流信号源的频率 f改变时，电路中的感抗、容抗随之而变，电路中的电流也随f而变。 取电阻R上的电压uo作为响应，当输入电压ui的幅值维持不变时， 在不同频率的信号激励下，测出UO之值，然后以f为横坐标，以UO/Ui为U0纵坐标（因Ui不变，故也可直接以UO为纵

U0max坐标），绘出光滑的曲线，此即为幅频特性曲线，亦称谐振曲线，如图4-2所示。 U0max

215 ff1Ff0Ff2

LCRuiuo

图 4-1

图 4-2

2. 在f＝f0＝

12?LC处，即幅频特性曲线尖峰所在的频率点称为谐振频率。

此时XL＝Xc，电路呈纯阻性，电路阻抗的模为最小。在输入电压Ui为定值时，电路中的电流达到最大值，且与输入电压ui同相位。从理论上讲，此时 Ui＝UR＝UO，UL＝Uc＝QUi，式中的Q 称为电路的品质因数。

3. 电路品质因数Q值的两种测量方法 一是根据公式Q＝

ULUC测定，UC与UL分别为谐振时电容器C和电感?UoUo线圈L上的电压；另一方法是通过测量谐振曲线的通频带宽度△f＝f2－f1，再根据Q＝

fO求出Q值。式中f0为谐振频率，f2和f1是失谐时， 亦即输出电压f2?f1的幅度下降到最大值的1/2 (＝0.707)倍时的上、下频率点。Q值越大，曲线越尖锐，通频带越窄，电路的选择性越好。 在恒压源供电时，电路的品质因数、选择性与通频带只决定于电路本身的参数，而与信号源无关。 三、实验设备 序号 1 2

名 称 函数信号发生器 交流毫伏表 型号与规格 0～600V 16

数量 1 1 备注