電路元件伏安特性的測繪

實驗一電路元件伏安特性的測繪1、線性電阻與非線性電阻的概念是什么?電阻器與二極管的伏安特性有何區(qū)別？電阻兩端的電壓與通過它的電流成正比，其伏安特性曲線為直線這類電阻稱為線性電阻，其電阻值為常數(shù)；反之，電阻兩端的電壓與通過它的電流不是線性關(guān)系稱為非線性電阻，其電阻值不是常數(shù)。電阻是線性元件，R=U/I，電流與電壓成線性關(guān)系。二極管是非線性元件，，電流與電壓非線性關(guān)系，在開始一段區(qū)間（死區(qū)），二極管幾乎沒有電流，但過了某一點（硅材料的導(dǎo)通電壓為0.7V）后，電壓增加一點，電流增加很快。2、設(shè)某器件伏安特性曲線的函數(shù)式為I=f（U），試問在逐點繪制曲線時，其坐標(biāo)變量應(yīng)如何放置？平面內(nèi)繪制xOy直角坐標(biāo)系，以x軸為電壓U，y軸為電流I，觀察I和U的測量數(shù)據(jù)，根據(jù)數(shù)據(jù)類型合理地繪制伏安特性曲線。3、穩(wěn)壓二極管與普通二極管有何區(qū)別，其用途如何？普通二極管的主要特性是單向?qū)щ娦?，也就是在正向電壓的作用下，?dǎo)電電阻很小；而在反向電壓作用下導(dǎo)電電阻極大或無窮大。正因為二極管具有上述特性，電路中常把它用在整流。穩(wěn)壓二極管的特點就是加反向電壓擊穿后，其兩端的電壓基本保持不變。穩(wěn)壓二極管用來穩(wěn)壓或在串聯(lián)電路中作基準(zhǔn)電壓。普通二極管和穩(wěn)壓二極管都是PN半導(dǎo)體器件，所不同的是普通二極管用的是單向?qū)щ娦?，穩(wěn)壓二極管是利用了其反向特性，在電路中反向聯(lián)接。實驗二疊加原理實驗1、在疊加原理實驗中，要令E1和E2分別單獨(dú)作用，應(yīng)如何操作？可否直接將不作用的電源（或）置零連接？在疊加原理實驗中，要令E1單獨(dú)作用，則將E2開關(guān)投向短路側(cè)；要令E2單獨(dú)作用，則將E1開關(guān)投向短路側(cè)。不能直接將不作用的電源置零連接，因為實際電源有一定的內(nèi)阻，如這樣做，電源內(nèi)阻會分去一部分電壓，從而造成實驗數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確，導(dǎo)致實驗誤差。2、實驗電路中，若有一個電阻器改為二極管，試問疊加原理的疊加性與齊次性還成立嗎？為什么？成立。當(dāng)電流沿著二極管的正向流過二極管時，疊加原理的疊加性與齊次性都成立，但當(dāng)反向流過二極管時，會由于二級管的單向?qū)щ娦远沟脽o法驗證疊加原理的正確性，但這只是由于二極管的性質(zhì)造成的。實驗三基爾霍夫定律的驗證1、實驗中，若用指針式萬用表直流毫安檔測各支路電流，在什么情況下可能出現(xiàn)指針反偏，應(yīng)如何處理？在記錄數(shù)據(jù)時應(yīng)注意什么？若用直流數(shù)字毫安表進(jìn)行測量時，則會有什么顯示呢？答：（1）指針式萬用表萬用表作為電流表使用，應(yīng)串接在被測電路中。并注意電流的方向。即將紅表筆接電流流入的一端（“”端），黑表筆接電流流出的一端（“”端）。如果不知被測電流的方向，可以在電路的一端先接好一支表筆，另一支表筆在電路的另—端輕輕地碰一下，如果指針向右擺動，說明接線正確；如果指針向左擺動(低于零點，反偏)，說明接線不正確，應(yīng)把萬用表的兩支表筆位置調(diào)換。（2）記錄數(shù)據(jù)時應(yīng)注意電流的參考方向。若電流的實際方向與參考方向一致，則電流取正號，若電流的實際方向與參考方向相反，則電流取負(fù)號。（3）若用直流數(shù)字毫安表進(jìn)行測量時，則可直接讀出電流值。但應(yīng)注意：所讀得電流值的正、負(fù)號應(yīng)根據(jù)設(shè)定的電流參考方向來判斷。實驗四電壓源與電流源的等效變換1、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(dāng)于負(fù)載無限小，功率為無窮大。如果電流源開路，相當(dāng)于負(fù)載無窮大，那么功率為無窮大，也會燒壞電流源。2、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(fù)載下是否保持恒值？電壓源和電流源的外特性，都因為電源必然存在的內(nèi)阻，所以輸出的物理量會隨負(fù)載的增大，呈下降變化趨勢。理論的恒壓源和恒流源沒有內(nèi)阻，輸出將是平坦的。但是實際上的恒壓源和恒流源還是有內(nèi)阻的，只是內(nèi)阻很小了，它的輸出特性曲線接近平坦，但是略有微小的下降。實驗五RC一階電路的響應(yīng)測試1.什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)和完全響應(yīng)的激勵信號？解;只要選擇方波的重復(fù)周期遠(yuǎn)大于電路的時間常數(shù)τ，那么電路在這樣的方波序列脈沖信號的激勵下，它的響應(yīng)就和直流電接通與斷開的過渡過程是基本相同的。方波輸出的上升沿作為零狀態(tài)響應(yīng)的正階躍激勵信號；利用方波的下降沿作為零輸入響應(yīng)的負(fù)階躍激勵信號。2.已知RC一階電路R＝10KΩ，C＝0.1μF，試計算時間常數(shù)τ，并根據(jù)τ值的物理意義，擬定測量τ的方案。解;τ=RC=10-3s。RC電路的時間常數(shù)的物理意義是電容的電壓減小到原來的1/e需要的時間。測量方法就是用RC一階電路的電路圖，加入輸入信號，將輸出信號的波形畫出來，再根據(jù)下降的波形，找到U=0.368Um的那點，再對應(yīng)到橫坐標(biāo)的時間，就是時間常數(shù)了。3.何謂積分電路和微分電路，它們必須具備什么條件？它們在方波序列脈沖的激勵下，其輸出信號波形的變化規(guī)律如何？這兩種電路有何功用？解;微分電路可把矩形波轉(zhuǎn)換為尖脈沖波，此電路的輸出波形只反映輸入波形的突變部分，即只有輸入波形發(fā)生突變的瞬間才有輸出。而對恒定部分則沒有輸出。輸出的尖脈沖波形的寬度與RC有關(guān)（即電路的時間常數(shù)），RC越小，尖脈沖波形越尖，反之則寬。積分電路可將矩形脈沖波轉(zhuǎn)換為鋸齒波或三角波，還可將鋸齒波轉(zhuǎn)換為拋物波。電路原理很簡單，都是基于電容的沖放電原理。實驗六正弦穩(wěn)態(tài)交流電路相量的研究1、在日常生活中，當(dāng)日光燈上缺少了啟輝器時，人們常用一根導(dǎo)線將啟輝器的兩端短接一下，然后迅速斷開，使日光燈點亮；或用一只啟輝器去點亮多只同類型的日光燈，這是為什么？當(dāng)開關(guān)接通的時候，電源電壓立即通過鎮(zhèn)流器和燈管燈絲加到啟輝器的兩極。220伏的電壓立即使啟輝器的惰性氣體電離，產(chǎn)生輝光放電。輝光放電的熱量使雙金屬片受熱膨脹，兩極接觸。電流通過鎮(zhèn)流器、啟輝器觸極和兩端燈絲構(gòu)成通路。燈絲很快被電流加熱，發(fā)射出大量電子。這時，由于啟輝器兩極閉合，兩極間電壓為零，輝光放電消失，管內(nèi)溫度降低；雙金屬片自動復(fù)位，兩極斷開。在兩極斷開的瞬間，電路電流突然切斷，鎮(zhèn)流器產(chǎn)生很大的自感電動勢，與電源電壓疊加后作用于管兩端。燈絲受熱時發(fā)射出來的大量電子，在燈管兩端高電壓作用下，以極大的速度由低電勢端向高電勢端運(yùn)動。在加速運(yùn)動的過程中，碰撞管內(nèi)氬氣分子，使之迅速電離。氬氣電離生熱，熱量使水銀產(chǎn)生蒸氣，隨之水銀蒸氣也被電離，并發(fā)出強(qiáng)烈的紫外線。在紫外線的激發(fā)下，管壁內(nèi)的熒光粉發(fā)出近乎白色的可見光。2、為了改變電路的功率因數(shù)常在感性負(fù)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？總電流減小，因為通過電容和感性負(fù)載的電流相位相差90°，電容有越前電流的特性，與電感滯后電流特性相互抵消，從而提高功率因數(shù)。當(dāng)然，過補(bǔ)償?shù)那闆r例外。此時感性元件上的電流和功率不變。3、提高線路功率因數(shù)，為什么只采用并聯(lián)電容器法，而不用串聯(lián)法，所并的電容器是否越大越好？采用并聯(lián)電容補(bǔ)償，是由線路與負(fù)載的連接方式?jīng)Q定的：在低壓線路上（1KV以下），因為用電設(shè)備大多數(shù)是電機(jī)類的，都是感性負(fù)載，又是并聯(lián)在線路上，線路需要補(bǔ)償?shù)氖歉行詿o功，所以要用電容器并聯(lián)補(bǔ)償。串聯(lián)無法補(bǔ)償。電容器是無功元件，如果補(bǔ)償過頭，造成過補(bǔ)償，線路中的容性無功功率過大，線路的功率因數(shù)一樣會降低。所以補(bǔ)償要恰到好處（適量），不是越大越好。實驗七三相交流電路電壓、電流的測量1、試分析三相星形聯(lián)接不對稱負(fù)載在無中線的情況下，當(dāng)某相負(fù)載開路或短路時會出現(xiàn)什么情況？如果接上中線，情況又如何？三相星形聯(lián)接不對稱負(fù)載在無中線的情況下，當(dāng)某相負(fù)載開路或短路時負(fù)載重的那相的電壓就變低；如果接上中線，三相電壓趨于平衡。2、本次實驗中為什么要通過三相調(diào)壓器將380V的市電線電壓降為220V的線電壓使用？這是為了用電安全，因為實驗臺是金屬做的，為了防止漏電，導(dǎo)致威脅到實驗操作者的人身安全，也為了保護(hù)電路，使得電路作三相不對稱負(fù)載時，不會因電壓過大而燒壞電路，所以要通過三相調(diào)壓器將380V的市電線電壓降為220V的線電壓使用。實驗八三相電路的功率的測試1、二瓦特表法測量三相電路的有功功率的原理對于對稱