2013级电路分析基础实验指导书-2要点(5)

实验六 一阶RC电路的动态响应

号电压的积分成正比。利用积分电路可将方波转变成三角波。

从输出波形来看，上述两个电路均起着波形变换的作用，在实验过程须仔细观察与记录。

图6－4 RC积分电路

三、实验内容

实验设备提供的电路结构比较复杂，有很多开关。请仔细看清R、C元件的布局及其标称值，各开关的通断位置等等，配置好所需的实验条件。

1 积分电路实验

1) 选择动态电路板上的R、C元件，令R＝10KΩ，C＝6800pF组成如图6－4所示的RC积分电路（时间常数??RC?0.068ms）。Ui为脉冲信号发生器输出Um＝3.6V，f＝1KHz的方波电压信号（对应的周期T?1/f?1ms），并通过两根同轴电缆线，将激励源Ui和响应UC的信号分别连至示波器的两个输入口YA和YB，调节示波器使屏幕上观察到激励与响应的变化规律，测算出时间常数τ，并用方格纸描绘波形。

少量地改变电容值或电阻值，定性地观察对响应的影响，记录观察到的现象。 2) 令R＝10KΩ，C＝0.01μF或C＝0.1μF（对应的时间常数?分别为0.1ms和

1ms），观察并描绘响应的波形。继续增大C值（C＝0.01μF与C＝0.1μF并联），

R积分电路uiT??RC??T2Cuo定性地观察对响应的影响。

2 微分电路实验

1) 通过开关切换改变电路板上的R、C元件参数，令C＝0.01μF，R＝1KΩ（时间常数??RC?0.01ms），将激励源Ui和响应UR的信号分别连至示波器的两个输入口YA和YB，即组成如图6－3所示的RC微分电路。在同样的方波激励信号(Um＝3.6V，f＝1KHz)作用下，观测并描绘激励与响应的波形。注意，根据欧姆定律，电阻上的电压和电流成正比，UR信号反映的也是RC电路的充放电电流。

2) 保持C不变，令R＝100Ω（时间常数??RC?0.001ms），使其满足微分电路的时间常数要求，观察并记录相应波形。

3). 加大R之值，定性地观察对响应的影响，并作记录，当R增至1MΩ时，输入输出波形有何本质上的区别？

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实验六 一阶RC电路的动态响应

四、实验设备 序号 1 2 3 名称 数控智能函数信号发生器 双踪示波器 动态电路实验板 型号与规格 GOS-6021 图6－2，6－3 数量 1 1 1 备注 实验台自配 另备 DGJ-03 五、注意事项

1. 调节电子仪表各旋钮时，动作不要过猛。实验前，需熟悉双踪示波仪的使用方法，特别是观察双踪时，要特别注意哪些开关、旋钮的操作与调节。

2. 信号源的接地端与示波器的接地端要连在一起（称共地），以防外界干扰而影响测量的准确性。

3. 双踪示波器的辉度不应过亮，也不应该让光点长期停留在荧光屏上不动，以延长示波器的使用寿命。 六、实验思考

1. 什么样的电信号可作为一阶RC电路零输入响应、零状态响应和完全响应的激励信号？

2. 何谓积分电路和微分电路，它们必须具备什么条件？它们在方波序列脉冲的激励下，其输出信号波形的变化规律如何？这两种电路有何功能?

3. 预习要求：了解仪器使用方法，准备方格纸。 七、实验报告

1. 根据实验观察结果，用方格纸描绘暂态过程的变化曲线。 2. 由曲线求出时间常数τ，并与理论计算值作比较，分析误差原因。 3. 总结积分电路和微分电路构成的条件。

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实验七 正弦稳态交流电路相量的研究

实验六 正弦稳态交流电路相量的研究

一、实验目的

1. 研究正弦稳态交流电路中电压、电流相量之间的关系。 2. 理解改善电路功率因数的意义并掌握其方法。

二、实验原理

1. 在单相正弦交流电路中，用交流电流表测得各支路的电流值，用交流电压表测得回路各元件两端的电压值，它们之间的关系满足相量形式的基尔霍夫定律，即

??0

?I??0，?U2.实验线路如图7－1所示，图中 A 是日光灯管，L 是镇流器， S是启辉器，C 是一组可由开关切换的补偿电容器，有多种容量可供选择，用以改善电路的功率因数（COSφ值）。有关日光灯的工作原理请自行翻阅有关资料。

*IILA*w L

220VAC ICVC1C2C3 日光灯管S 图7－1 单相交流电路的实验线路 3. 普通日光灯由于使用了镇流器，因而是一个感性负载。在感性负载的交流电路中，电流相量落后于电压相量，两者在时间有一定的滞后关系。在感性负载两端并联电容，可以改变电路总的电流的大小，影响电路的功率因数。若以并联电路的电压为参考相量，可画出相量图如图7－2所示。

由相量图，并联适当的电容，可以减少电路总电流和电压之间的相位角，提高电路的功率因数，从而提高电源的利用率以及电能的传输效率。

4. 实验电路中使用了功率（功率因数）表来测量电路总的有功功率和功率因数。这种表无论是指针式的模拟或者直接读数的数字表，都必须同时采集电路中电流、电压两种信息，其工作原理可参考相关教材。使用中需注意仪表的正确接法及功能选择，特别是用“*”标注的同名端的接法。

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实验七 正弦稳态交流电路相量的研究

三、实验内容

ICUIIL图7－2 相量图

1. 按图7－1组成实验线路。

2. 经指导老师检查后，接通市电，将自耦调压器的输出调至220V，先不接电容，记录功率（功率因数）表，电压表读数，并通过一只电流表和电流插座测出各支路的电流。

3. 并联三种不同的电容，重复测量并记录上述各电压、电流、功率、功率因数，填入下表。

4. 并联电容后，要注意观察电路消耗的有功功率有无变化，负载支路的电流、电压是否变化，哪些支路的电流发生了改变，哪些不变。

四、注意事项

1. 本实验直接使用220V交流市电，务必注意用电和人身安全！

2. 线路接线正确，日光灯不能启辉时，应检查启辉器及其接触是否良好以及灯丝附近的熔断器是否完好。

电容值 (μF) 0 1 2.2 4.7 P(W) COSφ 测量数值 U(V) I(A) IL(A) IC(A) 23

实验七 正弦稳态交流电路相量的研究

五、实验设备 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 六、注意事项

1. 本实验直接使用220V交流市电，务必注意用电和人身安全！

2. 线路接线正确，日光灯不能启辉时，应检查启辉器及其接触是否良好以及灯丝附近的熔断器是否完好。 七、实验思考

1. 参阅课外资料，了解日光灯的启辉原理。

2. 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？

3. 提高线路功率因数为什么只能采用并联电容、而不能用串联法？所并的电容器是否越大越好？

4. 交流电路中，是否会出现分支电流比总电流大的情况？直流电路会不会？

七、实验报告

1. 根据实验数据，绘制电压、电流相量图，验证相量形式的基尔霍夫定律的正确性。

2. 完成数据表格中的计算，对误差作必要的分析。 3. 讨论改善功率因数的意义及方法。

名称 交流电压表 交流电流表 功率（功率因数）表 电流插座 镇流器 日光灯灯管 启辉器 电容器 型号与规格 0-500V 0-5A 单相智能型 Φ8 30W 30W 4－40W 若干 数量 1 1 1 3 1 1 1 1 备注 实验台自配 实验台自配 DGJ-07 DGJ-04 DGJ-04 DGJ-04 DGJ-04 DGJ-05 24

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