大学电路实验报告 下载本文

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?

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17-3

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)

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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