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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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