實驗題目：交流電及整流濾波電路
實驗目的：掌握交流電路的基本特性及交流電各引數的測量方法。了解整流濾波電路的基本工作原理。
實驗儀器：示波器，萬用表，訊號發生器，電阻，導線，電容，二極體等。
實驗原理：（跳轉到測量記錄及資料處理）
1． 交流電路
正弦交流電的表示式如下，其曲線如圖6.2.1-1所示。
2由此可見，正弦交流電的特性表現在正弦交流電的大小、變化快慢及初始值方面。而它們分別由幅值（或有效值）、頻率（或週期）和初相位來確定。所以幅值、頻率和初相位被稱為正弦交流電的三要素。
（1） 幅值、頻率值和有效值
1） 幅值
峰值或最大值，記為up或ip，峰點電位之差稱為「峰-峰值」，記為up-p和ip-p。顯然。
2） 平均值
令i(t)、u(t)分別表示時間變化的交流電流和交流電壓，則它們的平均值分別為
2這裡t是週期，平均值實際上就是交流訊號中直流分量的大小，所以圖6.2.1-1所示的正弦交流電的平均值為0。
3） 有效值
在實際應用中，交流電路中的電流或電壓往往是用有效值而不是用幅值來表示。許多交流電流或電壓測量裝置的讀數均為有效值。有效值採用如下定義：
3（2） 週期與頻率
正弦交流電通常用週期（t）或頻率（f）來表示交變的快慢，也常常用角頻率（ω）來表示，這三者之間的關係是
4需要指出的是：同頻率正弦交流電的和或差均為同一頻率的正弦交流電。此外，正弦交流電對於時間的導數（）或積分（）也仍為同一頻率的正弦交流電。這在技術上具有十分重要的意義。
（3） 初相位
交流電t=0時的相位（φ）稱為交流電的初相位。它反映了正弦交流電的初始值。
2． 整流和濾波
整流電路的作用是把交流電轉換成直流電，嚴格地講是單方向大脈動直流電，而濾波電路的作用是把大脈動直流電處理成平滑的脈動小的直流電。
（1） 整流原理
利用二極體的單向導電性可實現整流。
1） 半波整流
圖6.2.1-2中d是二極體，rl是負載電阻。若輸入交流電為
（5） 則經整流後輸出電壓u0(t)為（乙個週期內）
u0(t)=
0（6）
其相應的平均值（即直流平均值，又稱直流分量）
（7）2） 全波橋式整流
前述半波整流只利用了交流電半個週期的正弦訊號。為了提高整流效率，使交流電的正負半周訊號都被利用，則應採用全波整流，現以全波橋式整流為例，其電路和相應的波形如圖6.2.
1-3所示。
若輸入交流電仍為
（8）則經橋式整流後的輸出電壓u0(t)為（乙個週期）
（9）其相應直流平均值為
（10）
由此可見，橋式整流後的直流電壓脈動大大減少，平均電壓比半波整流提高了一倍（忽略整流內阻時）。
（2） 濾波電路
經過整流後的電壓（電流）仍然是有「脈動」的直流電，為了減少被波動，通常要加濾波器，常用的濾波電路有電容、電感濾波等。現介紹最簡單的濾波電路。
1） 電容濾波電路
電容濾波器是利用電容充電和放電來使脈動的直流電變成平穩的直流電。我們已經知道電容器的充、放電原理。圖6.
2.1-4所示為電容濾波器在帶負載電阻後的工作情況。設在t0時刻接通電源，整流元件的正向電阻很小，可略去不計，在t=t1時，uc達到峰值為。
此後ui以正弦規律下降直到t2時刻，二極體d不再導電，電容開始放電，uc緩慢下降，一直到下乙個週期。電壓ui上公升到和uc相等時，即t3以後，二極體d又開始導通，電容充電，直到t4。在這以後，二極體d又截止，uc又按上述規律下降，如此周而復始，形成了週期性的電容器充電放電過程。
在這個過程中，二極體d並不是在整個半周內都導通的，從圖上可以看到二極體d只在t3到t4段內導通並向電容器充電。由於電容器的電壓不能突變，故在這一小段時間內，它可以被看成是乙個反電動勢（類似蓄電池）。
由電容兩端的電壓不能突變的特點，達到輸出波形趨於平滑的目的。經濾波後的輸出波形如圖6.2.1-5所示。
2） π型rc濾波
前述電容濾波的輸出波形脈動系統仍較大，尤其是負載電阻rl較小時。除非將電容容量增加（實際應用時難於實現）。在這種情況下，要想減少脈動可利用多級濾波方法，此時再加一級rc低通濾波電路，如圖6.
2.1-6所示，這種電路也稱π型rc濾波電路。
由圖可見，π型rc濾波是在電容濾波之後又加了一級rc濾波，使得輸出電壓更平滑（但輸出電壓平均值要減少）。
測量記錄及資料處理：
. 測量交流電的電壓：（訊號發生器：500hz（2ms））
. 使用者數字萬用表測電壓有效值，計算峰-峰值。
.用示波器觀測峰-峰值，計算有效值，畫出波形圖。
測量記錄及處理如下表所示：
作圖：x-（示） ,y- ( 萬用表acv )
如下圖所示：
. 整流波形的測量：
. 用數字萬用表測半，全波整流的輸入和輸出電壓，對比理論計算值（）,資料記錄如下：（輸入:500hz, （利用示波器調整電壓獲得））
.分別畫出整流前後的輸入輸出波形：
-1-輸入前波形
-2-半波整流後波形
-3-全波整流後波形
.用示波器測量半，全波整流的輸入和輸出電壓。對比理論計算值（）和有效值,測量及處理見下表：
. 濾波電路的測量（全波整流條件下）（加電容）：
測量及處理見下表：
濾波後的大致波形 :(見原始資料記錄).
.總結：在輸入端正弦交流訊號相同不變的情況下，從半波整流到全波整流，再到濾波整流，電路輸出端直，交流成分的變化規律是什麼？
答： 規律是半波整流到全波整流，再到濾波整流，電路輸出端直流成分越來越多，交流成分越來越來少。
誤差分析：
1. 從整流波形的測量後，交流電峰峰值應取為10v，要用示波器去調整峰峰值，以減小誤差。
2. 在度示數時，應盡可能讓示數穩定下來，使讀數更加準確。
思考題：
1． 峰-峰值為1v的正弦波，它的有效值是多少？
答：峰-峰值為1v的正弦波，它的有效值是：.
2． 整流、濾波的主要目的是什麼？
答：整流、濾波電路的主要作用是：是交流電變為直流電，並且盡量提高直流的成分。
交流電及整流濾波電路
實驗題目 交流電及整流濾波電路 實驗目的 掌握交流電路的基本特性及交流電各引數的測量方法。了解整流濾波電路的基本工作原理。實驗原理 正弦交流電的表示式如下，其曲線如圖1所示。1 由此可見，正弦交流電的特性表現在正弦交流電的大小 變化快慢及初始值方面。而它們分別由幅值 或有效值 頻率 或週期 和初相位...
08交流電及整流濾波電路
實驗報告 交流電及整流濾波電路 張賀 pb07210001 一 實驗題目 交流電及整流濾波電路 二 實驗目的 本實驗的目的是掌握交流電路的基本特性及交流電各引數的測量方法。了解整流濾波電路的基本工作原理。三 實驗儀器 示波器 訊號發生器 數字多用表 電路板 四 實驗原理 1.交流電路 正弦交流電的表...
為什麼交流電整流濾波後電壓會公升高
交流電壓直接作用於負載時，電壓隨時間從零到最大值不斷變化，那麼有效值肯定低於最大值，約為最大值的0.707倍。也就說實測ac220v的電壓其實他的峰值是220 0.707 311v 整流後電壓仍然隨時間從零到最大值不斷變化，但有了濾波電容後，情況就不同了，當電壓瞬時值大於某個值時，電源除了向負載提供...