发布时间 : 星期一 文章电路与电子学实验更新完毕开始阅读
2 3 1 2 3 六、实验数据处理
1. 表3 测量数据的平均值及算术平均偏差(电源额定电压100V) 电容值 ūR ?UR ūL ?UL ūC ?UC ū ?U ī ?I 七、实验结果 1.表4 实验结果 电容值 UR ūR±ΔUR εr UL ūL±ΔUL εr UC ūC±ΔUC εr U ū±ΔU εr I ī±?I εr 2. 验证电路中电压相量之间的关系 表5 U′=(ūR2+(ūL-ūC)2)? ,? U′%=(ū-U′)/ū×100% , φ=arctg(UL-UC)/UR 电容值 额定电压 实测电压ū 相量电压U′ ?U′ 100V 100V 100V 9
相位差φ 八、分析实验中产生测量误差的各种原因。
实验三 日光灯电路
一、实验目的
1.了解日光灯电路的工作原理,测量电路各元件的工作参数。 2.了解提高功率因素的方法和意义。 3.学会使用瓦特表。 二、实验仪器
1.日光灯电路实验板一个 2.瓦特表一个 3.交流伏特表一个 4.交流安培表一个 三、实验原理
1.日光灯电路的组成及工作原理
图1 图2 图3
(1)日光灯的发光原理属于气体弧光放电
(2)图1为电路接线图,电路由日光灯管、启辉器(触发器)、镇流器及电容器组成。 (3)灯管两端有灯丝,管内充以惰性气体及少量水银,管壁涂有荧光粉。 (4)当管内产生弧光放电时,水银以蒸汽状态存在,受电流激发辐射出紫外线;管壁上的荧光粉在紫外线激发下产生白色荧光。
(5)要使日光灯管产生弧光放电,必须具备两个条件:一是灯丝预热发射电子,二是灯管两端有一个较高的电压,使气体击穿放电。图1的配置可以满足要求。 (6)图1中起辉器相当于一个启动开关,并联在灯管上;镇流器在灯管发光前作用为产生高压;灯管发光后起分压和限流作用。电容器并联在电路上,作用为提高功率因数。
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2.日光灯稳定工作时的等效电路
(1) 图2为日光灯稳定工作时的等效电路,灯管相当于R1,镇流器相当于电感L和电阻R2,端电压分别为?1,?2L,?2R,电流为I (2) 电压相量图如图3
(3) 设灯管消耗的功率为P1,整个电路消耗的功率为P2(包括镇流器和灯管)则灯管电阻R1=P1/I2,镇流器等效电阻R2=(P2-P1)/I2
(4) 设电路电压为U,灯管电压为U1,镇流器端电压为U2,镇流器电阻电压为U2R,电感电压为U2L, 有U1=I·R1 , U2R=I·R2 , U2L=(U2-(U1+U2R)2)?,U2=(U22R+U22L)? ,镇流器电感L=U2L/2π?I=U2L/314·I 3.提高日光灯电路的功率因数
(1) 图2所示的日光灯电路的功率因数很低,为了提高功率因数,常在电路两端并联
电容器,如图1所示,等效电路如图4所示。
图4 图5
(2)电路端电压U,灯管支路电流I1,总电流I,整个电路消耗功率P,灯管消耗功率P1
(3)功率因数P.F=cosφ=P/U.I ,功率因数的提高表现在电路的总电流I小于灯管支路电流I1,当并联的电容数值适当时,总电流I达到最小值。 4.瓦特表的使用方法
(1)瓦特表是用来测量电路的功率的仪表,通常使用的是电动式瓦特表。因电路中的功率与电流和电压的乘积有关,所以用来测量功率的仪表必须有两个线圈,一个与负载并联用来测量负载电压,称为电压线圈,另一个与负载串联,用来测量负载电流,称电流线圈。电动仪表可以满足要求。
(2)单相交流功率的测量
图5为瓦特表的接线图。1是固定线圈,匝数较少,导线较粗,电阻很小,与负
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载串联,为电流线圈;2是可动线圈,匝数较多,导线较细,电阻较大,与负载并联,为电压线圈,带动指针偏转,指示功率实测大小。
如果将两个线圈中的一个接反,指针会反向偏转,这样便无法读数。为了保证瓦特表的正确联接,在两个线圈的始端标以“±”号或“*”号,这两端均应联在电源的同一端。
(3)单相直流功率的测量
接线方法与测量交流功率的方法一致。
(4)并联线圈串联有高阻值的倍压器,线圈感抗与电阻值相比可以忽略不记,可以认为其中电流i2与两端电压相同,与电压成正比,测量电压有效值,负载电流有效值I由电流线圈测量。这样指针的偏转角α=K′ U.I.cosφ= K′·P,其中cosφ为功率因数。瓦特表量程的改变通过改变电压线圈的倍压器阻值或电流线圈实现。 四、实验步骤
1.测量日光灯电路中的电压U、U1、U2、电流I1及功率P2。
(1) 将实验板接成图6所示的电路。电流表串接于电路中,瓦特表电流线圈串接电路中,电压线圈并联于电路两端;开关K4用于保护瓦特表,实验前应闭合。K1,K2,K3全部断开。
(2) 教师检查接线无误后,接通电源,进行测量 。
(3)灯管正常工作以后,用电压表测量电源电压U,灯管端电压U1,镇流器端电压U2。
(4)读出电流表测出的电路总电流I。
(5)断开开关K4,读出瓦特表读数,为电路总功率P2。 (3) 实验数据填入表1。 2.提高日光灯电路的功率因数 (1)电路的接线仍为图6
(2)闭合开关K4,分别接入不同容量的电容器(包括C=∞,C=C1,C=C2,C=C3) (3)每接入一个电容器时,断开开关K4,读出瓦特表读数P2 , 总电流I,数据填入表2,然后闭合开关K4,断开电容器开关。
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