電路試驗思考題

1、電路實驗思考題虛擬實驗1. 在EWB5.0中，如何使讀數(shù)及其波形定格？答：是讀數(shù)及其波形泄格有兩種方法。一是在接通電源進行仿真前進行一下設置： analysis” -* u Analysis Options -* M Instruments -* 選左 u Pause after each screen；另一是在接通電源進行仿真后按下“Pause”按鈕。2. 在EWB5.0中，如何使示波器中已經定格的波形上下左右移動？答：在示波器界而上調整“X position的數(shù)值即可使已左格的波形左右移動，調整“Y position的數(shù)值即可使已立格的波形上下移動。伏安特性的測繪1. 圖2中，R的作用是什

2、么？如果取消R,會有什么后果？答：圖2中，電阻R為限流電阻，英作用是保護二極管。二極管加正向電壓超過苴導通電 壓時相當于導線，如果取消電阻R,接通電源時當加在二極管兩端的正向電壓超過二極管的 導通電壓時，流過二極管的電流就會很大，可能會擊穿二極管。2. 記下二極管、穩(wěn)壓二極管的型號、符號，理解其含義。半導體二極管答：本實驗中使用的半導體二極管型號為2CP15?！?2 ”表示二極管、“ C ” 表示二極管為硅材料二極管、“ P”表示二極管為普通二極管、“15”是二 極管的出廠編號。其符號如右圖所示。穩(wěn)壓二極管本實驗使用的穩(wěn)壓二極管型號為2CW51?！?2 ”表示二極管、“ C ”表示 二極管為硅

3、材料二極笛、“W”表示二極管為穩(wěn)壓二極管、“51”是二極管 的出廠編號。其符號如右圖所示。3. 試說明磁電系測量機構的轉動力矩是如何產生的？磁電系測量機構的偏轉角與被測電流 是否成正比？答：磁電系測量機構是機械電表的一部分。固定部分的永久磁鐵和放于磁極間的圓柱形鐵芯 可在空間形成輻射的勻強磁場。產生力矩的線圈置于勻強磁場中，當無電流通過線圈時，線 圈由于彈力的作用可使機械表的指針置于最左端處。當有電流通過線圈時，通電線圈在磁場 中受到安培力的作用，從而產生轉動力矩。通電導體在磁場中受到的安培力大小與流過導體的電流成正比，故磁電系測量機構的 通電線圈在磁場中產生的轉動力矩與流過線圈的電流成正比，

4、即磁電系測量機構的偏轉角與 被測電流成正比。疊加定理和戴維南定理1. 舉例說明測童一個線性有源二端網(wǎng)絡的開路電壓”和等效入端電阻的兩種方法。 答：測開路電壓U0l.:方法一：直接測量在有源二端網(wǎng)絡輸岀端開路時，直接用電壓表接開路兩端， 即可測英輸出端的開路電壓火0方法二：零示法（如右圖所示）+在有源二端網(wǎng)絡輸岀端外加一個與Ug反向的可調的穩(wěn)壓J丿u（頁腳源U。慢慢調肖穩(wěn)壓源U.使被測電路中的電流表示數(shù)為零。根據(jù)補償法可知如等于穩(wěn)圧 電源電壓U。（如右圖所示）測等效入端電阻尺方法一：開路電壓、短路電流法在有源二端網(wǎng)絡輸岀端開路時，用電壓表直接測英輸出端的開路電壓U（）c,然后再將U其輸出端短路，

5、用電流表測其短路電流厶則等效阻為：/o= 1SC因此，只要測出有源二端網(wǎng)絡的開路電壓和短路電流Isc, Ro就可得岀，這種方 法最簡便。但是，對于不允許將外部電路宜接短路的網(wǎng)絡（例如有可能因短路電流過大而損 壞網(wǎng)絡部的器件時），不能采用此法。方法二：外加電源法無-源網(wǎng)絡令含源一端口網(wǎng)絡中的所有獨立電源置零，然后在端 口處加一給泄電壓U,測得流入端口的電流I （如右圖）， 則：=y也可以在端口處接入電流源I，,測得端口電源（如AT l&l c ? + u - 無源網(wǎng)絡右圖），貝I： Rq = y2. 試說明電磁系測量機構的轉動力矩是如何產生的？電 磁系測量機構的偏轉角與被測電流成何比例？ 答：電

6、磁系測量機構是利用載流線圈的磁場使可動軟磁鐵 片磁化而產生轉動力矩的。這種測量機構主要用于構成工 頻或稍高于工頻的交流電流表和電壓表，并具有很強的電流過載能力，準確度一般在0.5級 以下，最高可達0.1級。電磁系電表的轉動力矩M與通過線圈的電流I的平方成比例，即）尸，系數(shù)_/（） 與偏轉角Q有關。對于交流電，轉動力矩是脈動的，測量機構可動部分的偏轉角取決于轉動 力矩的平均值Ma, Ma=/（a）人，人為線圈中電流的有效值。因此，當用于測量交流電時， 測量的基本量是電流的有效值，并且電表的刻度是不均勻的。改變鐵片形狀可以調整系數(shù) 代心從而在一建圍改變電表的刻度特性，使之均勻化或局部擴展。按可動鐵

7、片的受力情況，電磁系電表可分為吸引式和推斥式兩種。吸引式電磁系電表中, 被磁化的動片受線圈磁場作用而吸入線圈，帶動指針偏轉，其吸引力的方向不受電流方向的 影響。反抗力矩由游絲（或絲）供給，游絲中無電流流過。推斥式電磁系電表除具有帶動轉軸 偏轉的動片外，在線圈中還安放了稱為靜片的靜止軟磁鐵片。兩鐵片同時被線圈磁場磁化, 相互間將產生以推斥力為主的電磁力，此力方向不受電流方向的影響。受控源的實驗研究1.受控源與獨立源相比有何異同點？頁腳 答：相同點：受控源與獨立源都分為電壓源與電流源。受控電壓源具有電壓源的特性，受控 電流源具有電流源的特性，受控源的電路符號及特性與獨立源有相似之處，它們都能提供電

8、 流或電壓。不同點：受控源又稱“非獨立”電源；獨立電壓源的電壓或獨立電流源的電流是獨立量，而受控源的的電壓或受控源的電流受 電路中某部分電壓或電流控制：受控電壓源或受控電流源因控制量是電壓或電流可分為電壓控制電壓源（VCYS）、電壓 控制電流源（VCCS）、電流控制電壓源（CCVS）和電流控制電流源（CCCS）。2.四種受控源中的“、gm. /；,和&的意義是什么？如何測得？答：“：對于壓控電壓源（VCVS）,轉移特性曲線為US。而JU=U2/Ut稱為壓 控電壓源（VCVS）的轉移電壓比（或電壓增益）；如實驗4,固龍壓控電壓源的輸出端的負載，調巧輸入電壓U（控制呈：），測量輸入 電壓s （控制

9、量）及相應的輸出電壓匕的值，繪制U1 = f（UJ曲線，其線性部分的斜 率即為壓控電圧源（VCVS）的轉移電壓比“。乩:對于壓控電流源（VCCS）,轉移特性曲線為厶=/（S）。而gm=IJU稱為壓控電 流源的轉移電導。如實驗2,固左壓控電流源的輸出端的負載，調節(jié)輸入電壓S （控制量），測量輸入電 壓s （控制量）及相應的輸出電流乙的值，繪制IL = f（UJ曲線，其線性部分的斜率即 為壓控電流源（VCCS）的轉移電導G：對于流控電壓源（CCVS）,轉移特性曲線為=/（/,）而rm=U2/I稱為流控電 壓源（CCVS）的轉移電阻。如實驗1,固定流控電壓源的輸出端的負載，調肖輸入電流厶（控制量），

10、測量輸入電 流人（控制量）及相應的輸出電壓U?的值，繪制u2=f（ls）曲線，其線性部分的斜率即 為流控電壓源（CCVS）的轉移電阻口。a：對于流控電流源（CCCS）,轉移特性曲線為I2 = /（7,）o而a = ljl稱為流控電流源 的轉移電流比（或電流增益）。如實驗3,固立流控電流源的輸岀端的負載，調肖輸入電流人（控制量），測量輸入電 流厶（控制量）及相應的輸出電流人的值,繪制IL= /（/5）曲線，其線性部分的斜率即為 流控電流源的轉移電流比a。3. 受控源的輸出特性是否適于交流信號？答：控源的輸出特性適用于交流信號。受控源與信號種類無關。受控源對外提供的能量，既 非取自控制量又非受控源

11、部產生的，而是由電子器件所需的電源供給。所以受控源實際上是 一種能疑轉換裝置。受控源的電流或電壓由控制支路的電流或電壓控制，當對受控源輸入交 流信號時，則受控源的電壓、電流受交流信號控制，此時受控源的輸出特性同樣適用于交流 信號。頁腳交流參數(shù)的測量1. 閱讀理解電動系儀表的工作原理。試說明電動系測量機構的轉動力矩是如何產生的？答：將磁電式儀表中固左的永久磁鐵改為固泄的線圈，使英磁場與活動線圈中的電流同時改 變，利用這種原理制成的儀表就是電動系儀表。其工作原理一根據(jù)通電固左線圈的磁場與通電活動線圈相互作用產生轉動力矩的原理 制成的。當固過線圈通過宜流人以后，可動線圈活動的空間便產生了一個均勻的磁

12、場。磁感應強 度設為B。如果可動線圈中也引入直流人，則與均勻磁場相互作用后，可動線圈受到一 對力F,他們的方向按左手左則確左。這對力使可動部分受到一作用力矩而轉動。2.有一只電動系功率表，電壓量程為300V,電流量程為2. 5A,滿刻度為150格。問如果 把此表的兩電壓端鈕并聯(lián)到220V電源上去測量該電源電壓，問此時功率表的指針有什么反 應？答：單相電動系功率表的接線原理見圖5。h=V/R圖5單相電動系功率表的接線原理這種電表測量機構的轉動力矩M與人I2 cos0有關，人為靜圈電流,厶為動圈電流,0 為兩電流相量間夾角。使負載電流I通過靜圈，即人二I。將負載電壓加于動圈及與動圈 串聯(lián)的大電阻R

13、上，則動圈中電流這樣& = 而轉動力矩M=k/I Z2 cos0, 這反映了功率P的大小。當把功率表的兩電壓端鈕并聯(lián)到220V電源上時，流過靜線圈的電流為零，即人二0,測頁腳量機構轉動力矩M為零。所以，當把此表的兩電壓端鈕并聯(lián)到220V電源上時，功率表的指 針不發(fā)生偏轉。實際上，將功率表的兩電壓端鈕并聯(lián)到220V電源上時，并沒有測量任何負載的功率。而功率表的示數(shù)是測量的是某負載的功率，對于負載：P二UI,而此時I二0,故P二0。即功率 表的示數(shù)為零，功率表的指針不發(fā)生偏轉。功率因數(shù)的改善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COS提髙到COS?，并聯(lián)電

14、容、無功容量的確左:過補償U全補償人欠補償由上述向量圖，有:Ic = IL sin(p_ 1 sin(p2將/=廠旦一，1嚴- 代入上式，得U cosc/cosj】c =$（tg0 -c = -77T（tg-tg2）coUQc =coCU = P（tg, - tg%）綜上所述可知，補償容量不同功率因素提高也不一樣：欠補償一功率因素提髙適合。全補償一電容設備投資增加，經濟效果不明顯。過補償一使功率因數(shù)又由髙變低（性質不同）。綜合考慮，功率因素提高到適當值為宜（0.95左右）。2. 閱讀理解電動系儀表、感應系儀表的工作原理。答：電動系儀表：將磁電式儀表中固定的永久磁鐵改為固左的線圈，使其磁場與活動

15、線圈中的電流同時改 變，利用這種原理制成的儀表就是電動系儀表。頁腳其工作原理一根據(jù)通電固泄線圈的磁場與通電活動線圈相互作用產生轉動力矩的原理 制成的。當固左線圈通過直流人以后，可動線圈活動的空間便產生了一個均勻的磁場。磁感應 強度設為久如果可動線圈中也引入直流人，則與均勻磁場相互作用后，可動線圈受到一對力F,他們的方向按左手立則確定。這對力使可動部分受到一作用力矩而轉動。感應系儀表：感應系儀表是利用電磁感應原理制作的。感應系機構目前主要用作交流電度表。交流電度表工作原理一一將電度表接入線路，電壓線圈兩端通過交流電壓（負載電壓）， 線圈產生交流電流；同時電流線圈也流入交流電流（負載電流），由這兩

16、個交流電流產生響 應的交變磁通。穿過鋁盤的磁通為一個電壓主磁通和兩個電流主磁通，這三個磁通在鋁盤中 分別感應岀3個渦流，這3個渦流和3個交變磁通相互作用產生轉動力矩，驅使鋁盤轉動。 經分析，轉動力矩的大小是正比于負載的有功功率的。鋁盤轉動切割制動磁鐵的磁力線，在鋁盤中產生感應電流，它和制動磁鐵的磁場相互作 用，產生制動力矩。經分析，電度表的轉數(shù)正比于被測電能，因此利用計數(shù)器記錄其轉數(shù)便 可以確泄電能。感應系儀表只能測量固定頻率的交流電：抗外磁場的干擾能力較強；準確度較低；易受 溫度影響。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，如開關拉開。開關接觸不良

17、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 壓最髙，使這一相上的220V設備大疑燒壞，而對單相負荷則不可能有回路?！皵嗔恪?后會造成中性線對地電壓升髙,增加觸電的可能性。因此，規(guī)左在中線上不允許安 裝熔斷器和開關設備，并選擇機械強度高的導線。2. 本實驗中為什么要通過三相調壓器將380V的市電線電壓降為220V使用？答：本實驗室的實驗設備上配備的負載（白熾燈泡）是220V規(guī)格的，而實驗時，我們需 要測量接負載時的線電壓，線電壓即為市電線電壓，若接上380V則會導致負載燒毀， 所以要將380V的市電壓將為220V使用。另外，實驗測

18、量也是為了學生的安全才進 行降壓的。3. 用實驗數(shù)據(jù)驗證對稱三相電路中的V3關系。答：用實驗數(shù)據(jù)證明如下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)值關頁腳系為線電壓是相電壓的d倍，即:U嚴p。 實驗數(shù)據(jù)如下表：況線電壓（V）相電壓（V）%5%r0接對稱負載220220220127=2204-127=2204-127=2202Y接對稱負載220220220127=220 4-127=2204-v3127=2204-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)值上為相電流的巧倍即由上述所示實驗數(shù)據(jù)驗證了對

19、稱三相電路中的亦關系。4. 用實驗結果分析，三相對稱星形負載一相開路時各相電壓的變化情況（設B相負載開 路）。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，導致有的負載相電壓髙（甚至髙過額泄電壓），有

20、的負載的相電壓降低，導致負載無 常工作。5. 用實驗結果分析，三相對稱星形負載一相短路時各相電壓的變化情況（設B相負載短 路）。頁腳 答：實驗數(shù)據(jù)表明B相負載短路后，相電壓t/g = 220V , UBO = OV , Uco = 220V 0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髙于負載的耳釘工作電壓，甚至會燒壞負載設備。三相電路的功率測量1. 閱讀理解功率表的工作原理。答：功率表作為感應系儀表，是利用電磁感應原理制作的。工作原理：電壓線圈兩端通過交流電壓，線圈產生交流電流，同時電流線圈也流入交 流電流，由這兩

21、個交流產生的交變磁通，任鋁盤中分別感應出一個電壓主磁通和兩個 電流主磁通。這三個磁通在鋁盤中分別感應出三個渦旋，這三個渦旋和三個交變磁通 相互作用產生轉動力矩，驅使鋁盤轉動。而轉動力矩的大小是正比于負載的有功功率 的。若這段時間負載的功率不變，得到公式：P = Cm P為功率，C為比例常數(shù)， e為轉動的角速度。2. 在圖2中，如何根據(jù)兩只功率表的讀數(shù)的大小判別負栽的性質答：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.

22、5時，兩個功率表的讀數(shù)均為正值。3. 用二功率表測量三相三線制電路中的總功率。設所用的兩個功率表均為1.0級，電壓量 限為300V,電流量限為5A,它們的讀書分別為P, =1455W和匕二178.5弘試求測量總功率 的相對誤差為多少？4. 某一低功率瓦特表的準確度為0.5級，電壓量限為300V,電流量程為5A, cos = 0.2, 共150格。問：該表的最大可能誤差是多少分格；讀數(shù)為50分格，相對誤差為多少； 讀數(shù)為130格時，相對誤差又為多少；用該表去測量某一負載功率，瓦特表指針偏轉50 分格，負載消耗的功率為多少瓦。已知該負載的電壓為220V,負載電流為2.6A,求該 負載的功率因素。信

23、號的觀察與測量1.示波器面板上“s/div”和“v/div”的含義是什么？答：、示波器而板上“s/div” (SEG/DIV)是掃描速度的調節(jié)開關，用于調節(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))。掃描國從0.2 p頁腳S/DIV0.2S/DIV進位分為19檔，微調提供至少2.5倍合理連續(xù)調節(jié)，根據(jù)被測信號頻 率的高低，選擇合適的檔級，在微調順時針旋轉至校正位置時，可根據(jù)開關的示值和 波形在水平軸方向上的距離讀岀被測信號的時間參數(shù)，當需要觀察波形某一個細巧時, 可以進行水平擴展X 10倍，此時原波形在水平軸方向上被擴展10倍。、示波器面板上“v/div” （VOL

24、TS/DIV）為信號垂直偏轉靈敏度衰減開關，用于調 節(jié)垂直偏轉靈敏度。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軸電壓靈敏度應置于哪一檔位置？ “s/div”又應置于哪一檔位置？答：片（實驗被測標準信號輸入通逍，可自行選擇。）通道的Y軸電壓靈敏度（VOETS/DIV） 應置于“0.1V”檔位置;“s/div”又應置于“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？應如何調節(jié)？答：A：此情況出現(xiàn)的原因是選擇了片通道作為信

25、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。應檢查信號輸入通道與觸發(fā)通道 是否一致，不一致應調節(jié)為一致；檢查信號輸入端是否置地，置地應調節(jié)為不巻地。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）調肖不當，使得整個波 形超出了示波器的顯示屏。應調節(jié)Y軸位移使信號波形顯示在是示波器的顯示屏幕上。C：此情況岀現(xiàn)的原因是掃描方式掃描不對或者電平調節(jié)不對。應重新調巧。D：此情況出現(xiàn)的原因是示波器而板上“v/div” （VOLTS/DIV）信號垂直偏轉靈敏度衰減開 關調得過小，即示波器上垂直方向每大格所占的電壓幅值（也叫垂直偏轉因數(shù)）調得過小。頁腳

26、應把此值調大。E：此情況出現(xiàn)的原因是示波器面板上“s/div”（SEG/DIV）掃描速度的調肖開關，調節(jié)掃描 速度調節(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)）調得 過大。應把此值調小。F：此情況出現(xiàn)的原因是選擇了片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。并且示波器而板上“s/div” （SEG/DIV）掃描速度的調石開關，調右掃描速度調 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)）調得過大。 此情況即是A和E情況的疊加結果。此時應按A和E情況的調肖方法調廿示波器。R、Lx 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

27、振?答：由公式/ =/（）=一（X/ =xc）可知，改變電路的電容C.電感L或激勵頻率2兀 QLCf參數(shù)可以使電路發(fā)生諧振。2.如果信號源給出IV的電壓，電路諧振時，用交流亳伏表測量和（/一應該選擇多 大的量限？答：應用10V的限蚩:。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， 般情況下，其數(shù)值髙于電源電壓許多倍。3. 諧振時，輸出電壓匕（）與輸入電壓S是否相等，對應的匕。和匕。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，輸出電壓匕。與輸入電壓匕相等，電路的阻抗最小, 電流最大。對應的Um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)電路的品質因數(shù)，電路參數(shù)應如何改變? 答：R、L、C串聯(lián)電路的品質因數(shù)計算