四川大學網路教育學院
校外學習中心： 貴陽學院
學生姓名： 董浩
專業： 電氣工程及其自動化
層次： 專公升本
年級： 2023年春
學號： dh1141y1002
實驗時間： 2023年1月10
一、實驗線路、實驗原理和操作步驟
操作步驟：
1、調節zh-12實驗台上的交流電源，使其輸出交流電源電壓值為220v。
2、按電路圖接線，先自行檢查接線是否正確，並經教師檢查無誤後通電
3、用示波器觀察電感兩端電壓ul和電阻兩端ur的波形,由於電阻上電壓與電流同相位，因此從觀察相位的角度出發，電阻上電壓的波形與電流的波形是相同的，而在數值上要除以「r」。仔細調節示波器，觀察螢幕上顯示的波形，並將結果記錄
操作步驟：
1、調節zh-12實驗台上的交流電源，使其輸出交流電源電壓值為24v。
2、按圖電路圖接線，先自行檢查接線是否正確，並經教師檢查無誤後通電。
3、用示波器的觀察電容兩端電壓uc和電阻兩端電壓ur的波形，（原理同上）。仔細調節示波器，觀察螢幕上顯示的波形
二、實驗結果：
1、在電感電路中，電感元件電流強度跟電壓成正比，即i∝u.用 1/（xl）作為比例恒量，寫成等式，就得到i=u/（xl）這就是純電感電路中歐姆定律的表示式。電壓超前電路90°。
分析：當交流電通過線圈時，**圈中產生感應電動勢。根據電磁感應定律，感應電動勢為（負號說明自感電動勢的實際方向總是阻礙電流的變化）。
當電感兩端有自感電動勢，則在電感兩端必有電壓，且電壓u與自感電動勢e相平衡。在電動勢、電壓、電流三者參考方向一致的情況下，則
設圖所示的電感中，有正弦電流通過，則電感兩端電壓為：
波形與相量圖如下：
2、在交流電容電路中
對電容器來說，其兩端極板上電荷隨時間的變化率，就是流過連線於電容導線中的電流，而極板上儲存的電荷由公式q=cu決定，於是就有：
也可寫成：
設：電容器兩端電壓
由上式可知：
，即 實驗和理論均可證明，電容器的電容c越大，交流電頻率越高，則越小，也就是對電流的阻礙作用越小，電容對電流的「阻力」稱做容抗，用xc代表。
波形與相量圖如下：
結論：電壓與電流的關係為：
實驗報告二電路功率因素的提高
一、實驗原理:
供電系統由電源通過輸電線路向負載供電。負載通常有電阻負載，也有電感性負載。由於電感性負載有較大的感抗，因而功率較低。
若電源向負載傳送的功率，當功率p和供電電壓u一定時，功率因數越低，線路電流i就越大，從而增加了線路電壓降和線路功率損耗，若線路總電阻為r，則線路電壓降和線路功率損耗分別為；負載電感進行能量交換，電源向負載提供有功功率的能力必然下降，從而降低了電源容量的利用率。因此，從提高供電系統的經濟效益和供電質量，必須採取措施提高電感性負載額功率因數。
通常提高電感性負載功率因數的方法是在負載兩端併聯適當數量的電容器，使負載的總無功功率減小，在傳送的有功功率p不變時，使得功率因數提高，線路電流減小。當併聯電容器時，總無功功率為q為0，此時功率因數=1，線路電流i最小。若繼續併聯電容器，將導致功率因數下降，線路電流增大，這種現象稱為過補償。
負載功率因數可以用三表法測量電源電壓u、負載電流i和功率p，用公式計算。
（a） (b)
圖2-12-1 日光燈電路原理圖
二、實驗內容
1．按實驗電路圖2-12-2聯接線路。
2．將開關k1閉合，電容支路開關k2斷開 ，通電並觀察日光燈的起輝過程，待燈管點亮後，將開關k1斷開，測出實驗資料表中c=0時的各項測量資料，記入表2-12-1內。
3．合上開關k2，改變電容c的數值，將測量的資料均記入表2-12-1內。（注：每次改變電容之前，應先將開關k1閉合，待改變電容之後，再將開關k1斷開）
圖2-12-2 日光燈電路實驗電路圖
按照書上電路圖組成實驗電路，按下按鈕開關，調節自耦變壓器的輸出電壓為220v，記錄功率表、功率因數表、電壓表、電流錶的讀數，接入電容，從小到大增加電容容值，記錄不同電容值時的功率表、功率因數表、電壓表和電流錶的讀數，記入表中。
三、實驗資料及處理
結論 在日光燈電路中，在一定範圍內，電容值越大，視在功率越少，有電源電壓且電路的有功功率一定時，隨電路的功率因素提高，它占用電源的容量s就降低，負載電流明顯降低。
實驗報告三虛擬一階rc電路
一、實驗原理:
1. 動態網路的過渡過程是十分短暫的單次變化過程。要用普通示波器觀察過渡過程和測量有關的引數，就必須使這種單次變化的過程重複出現。
為此，我們利用訊號發生器輸出的方波來模擬階躍激勵訊號，即利用方波輸出的上公升沿作為零狀態響應的正階躍激勵訊號；利用方波的下降沿作為零輸入響應的負階躍激勵訊號。只要選擇方波的重複週期遠大於電路的時間常數τ，那麼電路在這樣的方波序列脈衝訊號的激勵下，它的響應就和直流電接通與斷開的過渡過程是基本相同的。
2.圖3-1（b）所示的 rc 一階電路的零輸入響應和零狀態響應分別按指數規律衰減和增長，其變化的快慢決定於電路的時間常數τ。
3. 時間常數τ的測定方法
用示波器測量零輸入響應的波形如圖3-1(a)所示。
根據一階微分方程的求解得知uc＝ume-t/rc＝ume-t/τ。當t＝τ時，uc(τ)＝0.368um。
此時所對應的時間就等於τ。亦可用零狀態響應波形增加到0.632 um所對應的時間測得，如圖3-1(c)所示。
(a) 零輸入響應b) rc一階電路c) 零狀態響應
圖 3-1
4. 微分電路和積分電路是rc一階電路中較典型的電路， 它對電路元件引數和輸入訊號的週期有著特定的要求。乙個簡單的 rc串聯電路， 在方波序列脈衝的重複激勵下， 當滿足τ＝rc《時（t為方波脈衝的重複週期），且由r兩端的電壓作為響應輸出，這就是乙個微分電路。
因為此時
電路的輸出訊號電壓與輸入訊號電壓的微分成正比。如圖3-2(a)所示。利用微分電路可以將方波轉變成尖脈衝。
(a) 微分電路b) 積分電路
圖3-2
若將圖3-2(a)中的r與c位置調換一下，如圖3-2(b)所示，由 c兩端的電壓作為響應輸出。當電路的引數滿足τ＝rc>>條件時，即稱為積分電路。因為此時電路的輸出訊號電壓與輸入訊號電壓的積分成正比。
利用積分電路可以將方波轉變成三角波。
從輸入輸出波形來看，上述兩個電路均起著波形變換的作用，請在實驗過程仔細觀察與記錄。
實驗線路板採用he-14實驗掛箱的「一階、二階動態電路」，如圖3-3所示，請認清r、c元件的布局及其標稱值，各開關的通斷位置等等。
二、實驗內容
1. 從電路板上選r＝10kω，c＝6800pf組成如圖3-2(b)所示的rc充放電電路。ui為脈衝訊號發生器輸出的um＝3v、f＝1khz的方波電壓訊號，並通過兩根同軸電纜線，將激勵源ui和響應uc的訊號分別連至虛擬示波器介面箱的兩個輸入口ch1和ch2。
這時可在示波器的螢幕上觀察到激勵與響應的變化規律，請測算出時間常數τ，並用方格紙按1:1 的比例描繪波形。
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