電路各實驗思考題.doc

戴維寧定理1.舉例說明測量一個線性有源二端網(wǎng)絡(luò)的開路電壓和等效入端電阻的兩種方法。答：測開路電壓：方法一：直接測量在有源二端網(wǎng)絡(luò)輸出端開路時，直接用電壓表接開路兩端，即可測其輸出端的開路電壓。方法二：零示法 （如右圖所示）在有源二端網(wǎng)絡(luò)輸出端外加一個與反向的可調(diào)的穩(wěn)壓源U。慢慢調(diào)節(jié)穩(wěn)壓源U，使被測電路中的電流表示數(shù)為零。根據(jù)補償法可知等于穩(wěn)壓電源電壓U。（如右圖所示）測等效入端電阻方法一：開路電壓、短路電流法在有源二端網(wǎng)絡(luò)輸出端開路時，用電壓表直接測其輸出端的開路電壓，然后再將其輸出端短路，用電流表測其短路電流，則等效內(nèi)阻為： 因此，只要測出有源二端網(wǎng)絡(luò)的開路電壓和短路電流,就可得出，這種方法最簡便。但是，對于不允許將外部電路直接短路的網(wǎng)絡(luò)（例如有可能因短路電流過大而損壞網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部的器件時），不能采用此法。 方法二：外加電源法令含源一端口網(wǎng)絡(luò)中的所有獨立電源置零，然后在端口處加一給定電壓U，測得流入端口的電流I（如右圖）,則： 也可以在端口處接入電流源I，測得端口電源U（如右圖），則： 2.通常直流穩(wěn)壓電源的輸出端不允許短路，直流恒流源的輸出端不允許開路，為什么？如果電壓源短路，會把電源給燒壞，相當于負載無限小，功率為無窮大。 如果電流源開路，相當于負載無窮大，那么功率為無窮大，也會燒壞電流源。3.電壓源與電流源的外特性為什么呈下降趨勢，穩(wěn)壓源和恒流源的輸出在任何負載下是否保持恒值？因為電壓源有一定內(nèi)阻，隨著負載的增大，內(nèi)阻的壓降也增大，因此外特性呈下降趨勢。電流源實際也有一個內(nèi)阻，是與理想恒流源并聯(lián)的，當電壓增加時，同樣由于內(nèi)阻的存在，輸出的電流就會減少，因此，電流源的外特性也呈下降的趨勢。 不是。當負載大于穩(wěn)壓源對電壓穩(wěn)定能力時，就不能再保持電壓穩(wěn)定了，若負載進一步增加，最終穩(wěn)壓源將燒壞。 實際的恒流源的控制能力一般都有一定的范圍，在這個范圍內(nèi)恒流源的恒流性能較好，可以基本保持恒流，但超出恒流源的恒流范圍后，它同樣不具有恒流能力了，進一步增加輸出的功率，恒流源也將損壞。功率因數(shù)的提高1為提高電路功率因數(shù)所并聯(lián)的電容器的電容值是否越大越好？ 答：不是。功率因數(shù)由提高到，并聯(lián)電容、無功容量的確定：由上述向量圖，有：綜上所述可知，補償容量不同功率因素提高也不一樣：欠補償：功率因素提高適合。全補償：電容設(shè)備投資增加,經(jīng)濟效果不明顯。過補償：使功率因數(shù)又由高變低（性質(zhì)不同）。 綜合考慮，功率因素提高到適當值為宜（0.95左右）。2. 說明電容值的改變對負載的有功功率、總電流，日光燈支路電流有何影響？ 答：電容值的改變并不會影響負載的有功功率及日光燈支路的電流。3 提高電路的功率因數(shù)為什么只采用并聯(lián)電容法，而不采用串聯(lián)法？ 答：因為串聯(lián)電容雖然也可以提高功率因數(shù)，但它會使電路中的電流增大，從而增大日光燈的有功功率，可能會超過它的額定功率而使日光燈損壞。4. 在50Hz的交流電路中，測得一只鐵心線圈的、和，如何算得它的阻值及電感量？答：若測得一只鐵心線圈的、和，則聯(lián)立以下公式：阻抗的模，電路的功率因數(shù)，等效電阻，等效電抗，可計算出阻值和電感量。5. 為了改變電路的功率因數(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問電路的總電流增大還是減小，此時感性原件上的電流和功率是否改變？答：總電流減??；此時感性原件上的電流和功率不變。三相電路1. 采用三相四線制時，為什么中線上不允許裝保險絲？答：會增加斷零的可能性，如開關(guān)拉開。開關(guān)接觸不良斷零后接在三相四線上的220V負載相當于星形聯(lián)接接在380V上,然而三相負載不可能是平衡的,負載輕的一相電壓最高,使這一相上的220V設(shè)備大量燒壞，而對單相負荷則不可能有回路?！皵嗔恪焙髸斐芍行跃€對地電壓升高,增加觸電的可能性。因此，規(guī)定在中線上不允許安裝熔斷器和開關(guān)設(shè)備，并選擇機械強度高的導(dǎo)線。2. 本實驗中為什么要將每相負載設(shè)為兩個40W燈泡的串聯(lián)？答：3. 試說明對稱三相電路中的關(guān)系。答：在三相電路的星形連接中，在電源和負載都對稱情況下，線電壓與相電壓的數(shù)值關(guān)系為線電壓是相電壓的倍，即 ：。在三相電路的三角形聯(lián)接中，線電壓恒等于相電壓。兩線電流則為兩個相電流的矢量差，當電源和負載都對稱時，線電流在數(shù)值上為相電流的倍，即 。4. 試分析三相對稱星形負載一相開路時各相電壓的變化情況（設(shè)A相負載開路）（了解）。答：實驗數(shù)據(jù)表明當三相對稱星形負載B相開路時，在有中線的情況下，即使負載不對稱，各相負載都可以得到對稱的電壓。在無中線的情況下，負載不對稱則導(dǎo)致各相負載獲得的電壓不對稱。阻抗小的負載獲得的電壓很低，導(dǎo)致負載無法工作；而阻抗大的負載獲得的電壓與線電壓相同，可能會導(dǎo)致負載燒毀。由此可推出中線的作用：無論負載對稱與否，只要有中線，就可以保證各相負載獲得對稱的相電壓，安全供電。如果沒有的話，在三相負載不對稱時會造成三相負載獲得的電壓不相等，導(dǎo)致有的負載相電壓高（甚至高過額定電壓），有的負載的相電壓降低，導(dǎo)致負載無法正常工作。5. 用實驗結(jié)果分析，三相對稱星形負載一相短路時各相電壓的變化情況（設(shè)B相負載短路）。 答： 實驗數(shù)據(jù)表明B相負載短路后，相電壓，。相電壓提高到了220V，若線電壓是380V，則B相短路后A相電壓和C相電壓會升高到380V，兩相負載獲得的電壓將會高于負載的額定工作電壓，甚至會燒壞負載設(shè)備。三相電路的功率測量1在圖中，如何根據(jù)兩只功率表的讀數(shù)的大小判別負載的性質(zhì)答：在負載對稱情況下：(1) 當負載為純電阻時，兩功率表的讀數(shù)相同。(2) 當負載的功率因數(shù)為0.5時，將有一個功率表的讀數(shù)為零。(3) 當負載的功率因數(shù)小于0.5時，將有一個功率表的讀數(shù)為負值。(4) 當負載的功率因數(shù)大于0.5時，兩個功率表的讀數(shù)均為正值。2對于照明負載來說，為什么中線上不允線接保險絲。答：因為照明負載是不對稱負載，中線上有電流，而且電流是變化，當電流變化使保險絲燒斷，就會發(fā)生不對稱負載無中線的情況。3. 用二瓦法三瓦法測量三相四線制（不對稱）負載功率，核算三相總功率時，兩種方法得到的功率值不同，為什么，哪種對？答：因為三相四線制（不對稱）負載時，中線上有電流，兩瓦法測量的是電路上消耗的總功率，而三瓦法測量的是各相負載上消耗的功率，用三瓦法測量的功率對，它反映的是三相負載消耗的實際功率。4. 對稱三相電路無功功率的兩種測量方法：答：1）用二瓦計法測量對稱三相電路的無功功率。在對稱三相電路中，可以用二瓦計法測得的數(shù)值、來求出負載的無功功率和負載的功率因數(shù)。表達式為2）用一瓦計法測量對稱三相電路的無功功率。在對稱三相電路中，無功功率還可以用一只功率表來測量，如圖12-4。這時三相負載所吸收的無功功率為，式中，是功率表的讀數(shù)。當負載為感性時，功率表正向偏轉(zhuǎn)；當負載為容性時，功率表反向偏轉(zhuǎn)（讀數(shù)取負值）。5.測量功率時為什么在線路中通常都接有電流表和電壓表？答：信號的觀察與測量（儀器與儀表的使用）1. 示波器面板上“s/div”和“v/div”的含義是什么？ 答：、示波器面板上“s/div”(SEG/DIV)是掃描速度的調(diào)節(jié)開關(guān)，用于調(diào)節(jié)掃描速度。即示波器上水平方向每大格所占的掃描時間(也叫掃描時間因數(shù))。 、示波器面板上“v/div” (VOLTS/DIV)為信號垂直偏轉(zhuǎn)靈敏度衰減開關(guān)，用于調(diào)節(jié)垂直偏轉(zhuǎn)靈敏度。即示波器上垂直方向每大格所占的電壓幅值(也叫垂直偏轉(zhuǎn)因數(shù))。 2. 觀察本機“標準信號”是，要在熒光屏上得到兩個周期的穩(wěn)定波形，而幅度要求為五格，試問Y軸電壓靈敏度應(yīng)置于哪一檔位置？“s/div”又應(yīng)置于哪一檔位置？ 答：(實驗被測標準信號輸入通道，可自行選擇。)通道的Y軸電壓靈敏度(VOLTS/DIV)應(yīng)置于“0.1V”檔位置；“s/div”又應(yīng)置于“0.2ms”檔位置。3. 用示波器觀察正弦信號，熒光屏上出現(xiàn)下圖所示情況時，試說明測試系統(tǒng)中那些旋鈕的位置不對？應(yīng)如何調(diào)節(jié)？ A B C D E F答：A：此情況出現(xiàn)的原因是選擇了通道作為信號輸入通道，而垂直觸發(fā)方式卻選擇了的觸發(fā)方式。另外，信號輸入端置地了也會出現(xiàn)這種情況。應(yīng)檢查信號輸入通道與觸發(fā)通道是否一致，不一致應(yīng)調(diào)節(jié)為一致；檢查信號輸入端是否置地，置地應(yīng)調(diào)節(jié)為不置地。B：此情況出現(xiàn)的原因是Y軸位移（垂直方向位移或水平方向位移）調(diào)節(jié)不當，使得整個波形超出了示波器的顯示屏。應(yīng)調(diào)節(jié)Y軸位移使信號波形顯示在是示波器的顯示屏幕上。C：此情況出現(xiàn)的原因是掃描方式掃描不對或者電平調(diào)節(jié)不對。應(yīng)重新調(diào)節(jié)。D：此情況出現(xiàn)的原因是示波器面板上“v/div” (VOLTS/DIV)信號垂直偏轉(zhuǎn)靈敏度衰減開關(guān)調(diào)得過小，即示波器上垂直方向每大格所占的電壓幅值(也叫垂直偏轉(zhuǎn)因數(shù))調(diào)得過小。應(yīng)把此值調(diào)大。E：此情況出現(xiàn)的原因是示波器面板上“s/div”(SEC/DIV)掃描速度的調(diào)節(jié)開關(guān)，調(diào)節(jié)掃描速度調(diào)節(jié)的過大，即示波器上水平方向每大格所占的掃描時間(也叫掃描時間因數(shù))調(diào)得過大。應(yīng)把此值調(diào)小。F：此情況出現(xiàn)的原因是選擇了通道作為信號輸入通道，而垂直觸發(fā)方式卻選擇了的觸發(fā)方式。并且示波器面板上“s/div”(SEC/DIV)掃描速度的調(diào)節(jié)開關(guān)，調(diào)節(jié)掃描速度調(diào)節(jié)的過大，即示波器上水平方向每大格所占的掃描時間(也叫掃描時間因數(shù))調(diào)得過大。此情況即是A和E情況的疊加結(jié)果。此時應(yīng)按A和E情況的調(diào)節(jié)方法調(diào)節(jié)示波器。4.用示波器觀察某信號波形時，要達到以下要求，應(yīng)調(diào)節(jié)哪些旋紐？波形清晰；波形穩(wěn)定；改變所顯示波形的周期數(shù)；改變所顯示波形的幅值。 答：通過調(diào)節(jié)聚焦旋鈕可使波形更清晰。 通過配合調(diào)節(jié)電平、釋抑旋鈕可使波形穩(wěn)定。 調(diào)節(jié)掃描速度旋鈕。 調(diào)節(jié)靈敏度旋鈕。 5總結(jié)如何正確使用雙蹤示波器、函數(shù)發(fā)生器等儀器,用示波器讀取被測信號電壓值、周期（頻率）的方法。 答：要正確使用示波器、函數(shù)發(fā)生器等儀器，必須要弄清楚這些儀器面板上的每個旋鈕及按鍵的功能，按照正確的操作步驟進行操作 用示波器讀取電壓時，先要根據(jù)示波器的靈敏度，知道屏幕上Y軸方向每一格所代表的電壓值，再數(shù)出波形在Y軸上所占的總格數(shù)h，按公式 計算出電壓的有效值。 用示波器讀取被測信號的周期及頻率時，先要根據(jù)示波器的掃描速率，知道屏幕上X軸方向每一格所代表的時間，再數(shù)出波形在X軸上一個周期所占的格數(shù)d，按公式T= d ms/cm，計算相應(yīng)的周期和頻率。 6.欲測量信號波形上任意兩點間的電壓應(yīng)，如何測量？ 答：先根據(jù)示波器的靈敏度，知道屏幕上Y軸方向每一格所代表的電壓值，再數(shù)出任意兩點間在垂直方向所占的格數(shù)，兩者相乘即得所測電壓。 R、L、C串聯(lián)諧振電路 1. 改變電路的哪些參數(shù)可以使電路發(fā)生諧振？答：由公式可知，改變電路的電容C、電感L或激勵頻率f參數(shù)可以使電路發(fā)生諧振。 2. 如果信號源給出1V的電壓，電路諧振時，用交流毫伏表測量和，應(yīng)該選擇多大的量限？ 答：應(yīng)用10V的限量。R、L、C串聯(lián)電路發(fā)生諧振時，電感與電容兩端的電壓相等，一般情況下，其數(shù)值高于電源電壓許多倍。3. 諧振時，輸出電壓與輸入電壓是否相等，對應(yīng)的和是否相等，如果不等，原因何在？ 答：R、L、C串聯(lián)電路發(fā)生諧振時，輸出電壓與輸入電壓相等，電路的阻抗最小，電流最大。對應(yīng)的和不相等，因為電感線圈的線阻是不可忽略的。4. 要提高R、L、C串聯(lián)電路的品質(zhì)因數(shù)，電路參數(shù)應(yīng)如何改變？ 答：R、L、C串聯(lián)電路的品質(zhì)因數(shù)計算公式為故要提高R、L、C串聯(lián)電路的品質(zhì)因數(shù)，可以增大電路的電感L的值或減少電容C的值或者減少電阻R的值。5. 某收音機的輸入回路（調(diào)諧電路），可以簡化為一個線圈和一個可變電容器串聯(lián)的電路，線圈的電感，可變電容器的變化范圍是。試求此串聯(lián)電路諧振頻率的范圍。 答：RLC串聯(lián)電路的諧振頻率為 即此串聯(lián)電路諧振頻率的范圍為：550kHz1600kHz6. 可以用哪些實驗方法判別電路處于諧振狀態(tài)？答：當電路處于諧振狀態(tài)是整個電路阻抗最小，電流最大，可以通過電流的變化趨勢得出何時處于諧振狀態(tài)；也可以用示波器觀察C、L兩端電壓相位，通過李薩如圖形分析。7. 在測試電路頻率特性時，信號源輸出電壓會隨著頻率的變化而變化，為什么？答：因為信號源有內(nèi)阻，當外接負載后，負載的阻抗隨著頻率的變化而變化，則回路中的電流也隨著頻率的變化而變化，內(nèi)阻上壓降也隨著頻率的變化而變化，所以信號源輸出電壓會隨著頻率的變化而變化。8. 電阻值的變化對諧振頻率和帶寬的影響？答：電阻變化對諧振頻率沒有影響；電阻增大帶寬減小，反之增大。9. 串聯(lián)諧振電路的阻抗隨頻率的是如何變化的？答：頻率從小到大變化阻抗從大變小再從小變大，阻抗最小點就是諧振發(fā)生時。RC一階電路的響應(yīng)1.已知RC一階電路的，試計算充放電時間常數(shù)，并根據(jù)值的物理意義，擬定測定的方案。答：根據(jù)時間常數(shù)的計算公式可得RC一階電路的零輸入響應(yīng)和零狀態(tài)響應(yīng)分別按指數(shù)規(guī)律衰減和增長，其變化的快慢決定于電路的時間常數(shù)，這就是時間常數(shù)的物理意義。對于零狀態(tài)響應(yīng)，亦可用其響應(yīng)波形增長到0.632U所對應(yīng)的時間測得。2.什么叫微分電路？什么叫積分電路？這兩種電路有何功用？答：輸出電壓在數(shù)學上與輸入電壓有導(dǎo)數(shù)關(guān)系的電路叫微分電路，且其時間常數(shù)，其中T為電路激勵的信號的周期。微分電路輸出電壓在數(shù)學上與輸入電壓的關(guān)系是：；輸出電壓在數(shù)學上與輸入電壓有積分關(guān)系的電路叫積分電路，且其時間常數(shù)，其中T為電路激勵的信號的周期。積分電路輸出電壓在數(shù)學上與輸入電壓的關(guān)系是：。這兩種電路都可以用于實現(xiàn)波形的變換。3什么樣的電信號可作為RC一階電路零輸入響應(yīng)、零狀態(tài)響應(yīng)和全響應(yīng)的激信號？ 答：階躍信號或者是方波信號。 4在電路參數(shù)己定的RC微分電路和積分電路中，當輸入頻率改變時，輸出信號波形是否改變？為什么？ 答：改變。因為頻率改變時，脈寬會發(fā)生變化，時間常數(shù)與脈寬的關(guān)系就會發(fā)生變化，所以輸出信號的波形也會改變。 二端口網(wǎng)絡(luò)參數(shù)的測定 1. 本實驗方法可否用于交流雙口網(wǎng)絡(luò)的測定？ 答： 可以。2. 互感電路的研究1 直流法判斷同名端的原理？2 交流法判斷同名端的原理？ 故障電路的檢測1使用萬用表測量電阻、直流電壓、直流電流時，應(yīng)注意些什么問題？