1. 功率测量的基本原理
PA300系列功率计是单通道或三通道的高精度功率测量仪器，可以精确测量多相高电压和大电流信号，计算有功功率P、无功功率Q、视在功率S、功率因数、相位、能量等参数，并集成有谐波分析、积分功能。
PA300系列功率计每个输入单元包括一路电压和一路电流信号通道，每个信号通道均有自己独立的ADC。
图 1 PA300功率计输入单元原理框图
PA300功率计测量的基本原理如下：
图 2 功率计采样电流和电压信号
功率计的每个测量通道，对输入的电流或者电压信号进行采样，对采样得到的数据按照特定公式计算得到结果。
其中u(n)为更新周期内采集的电压信号数据（瞬时数据），i(n)为更新周期内采集的电流信号数据（瞬时数据），u(n)和i(n)为同一时刻的采样数据。
测量电功率的几种特殊方法 同学们都熟悉用如图1的方法测量小灯泡 的电功率，这是测量电功率的标准方法，除过 这种方法外，还有几种测量电功率得特殊方 法，这里就结合几道考题予以介绍。 例1、要测出一只额定电压为3.8V的小灯泡的额定功率，器材有：电源（电压恒为6V）、阻值合适的滑动变阻器一个、开关一个、导线 若干、电流表一块、电压表一块，其中电流表 的量程完好，电压表的量程只有0～3V档可 用。请设计电路，并回答：闭合开关，调节滑 动变阻器，使电压表的示数达到＿＿＿V时， 小灯泡恰好正常发光。若此时电流表的示数为 0.3A，则小灯泡的额定功率为＿＿＿W。 解析：显然，小灯泡的额定电压3.8V大于电压表的最大量程3V，所以我们不能用电压表直接测量小灯泡两端的电压；但是，由于电源电压已知，我们可考虑通过测量滑动变阻器两端的电压间接测量出小灯泡两端的电压。因为电源电压为6V，小灯泡的额定电压为3.8V，这时滑动变阻器两端的电压为2.2V，而2.2V正好小于3V，所以可以这样来测量。因此可得如图2的电路图。然而，由于电压表测量的是滑动变阻器两端的电压，所以，要测量小灯泡的额定功率，电压表的示数应为2.2V。而小灯泡的额定功率应为其额定电压（一定要注
意是 3.8V 而不是 2.2V ）和此时电流的乘积，所以有：W A V UI P 14.13.08.3=?==。 可以看出，用这样的电路测量电功率时，当电流表示数变大时电压表示数变小；而当电流表示数变小时电压表示数变大。有时命题者也依此命题，请同学们注意。 例2、在一次测定小灯泡额定功率的实验中，老师给出了如下器材：额定电压为U 0的小灯泡、电源（电压未知）、一个阻值为R 的电阻、一个滑动变阻器、一只电流表、一只电压表、一个单刀双掷开关和若干导线。实验时不能忽略灯丝的电阻随温度的变化。 ⑴小张同学设计的实验电路图如图3，请你 根据这个电路图写出测量小灯泡额定功率的主 要步骤和需要测量的物理量（物理量用字母表 示）。 ⑵本实验中，小灯泡额定功率的表达式P=＿＿＿＿＿＿＿。 ⑶若在给出的器材中只将其中的一只电流表改为一只电压表，请你重新设计一个实验电路图，测量小灯泡的额定功率（只画出电路图，不需要说明测量步骤）。 解析：⑴由于题目中只给了电流表，所以设法使小灯泡两端的电压等于其额定电压是解决问题的关键。从电路图可以看出，小灯泡与定值电阻并联，它们两端的电压相等，而定值电阻两端的电压为U=I R R ，这样，如果将S 掷向1时，当电流表的示数为R U 0时，它们两端的电压就为小灯泡的额定电压U 0。因此，我们可以这样测量小
交流电路参数的测定实验报告 一、实验目的: 1.了解实际电路器件在低频电路中的主要电磁特性，理解理想电路与实际电路的差异。明确在低频条件下，测量实际器件哪些主要参数。 2.掌握用电压表、电流表和功率表测定低频元件参数的方法。 3.掌握调压变压器的正确使用。 二、实验原理: 交流电路中常用的实际无源元件有电阻器、电感器和电容器。 在低频情况下，电阻器周围的磁场和电场可以忽略不计，不考虑其电感和分布电容，将其看作纯电阻。可用电阻参数来表征电阻器消耗电能这一主要的电磁特征。 电容器在低频时，可以忽略引线电感，忽略其介质损耗和漏导，可以用电容参数来表征其储存和释放电能的特征。 电感器的物理原型是导线绕制成的线圈，导线电阻不可忽略，在低频情况下，线匝间的分布电容可以忽略。用电阻和电感两个参数来表征。 交流电流元件的等值参数R、L、C可以用专用仪器直接测量。也可以用交流电流表、交流电压表以及功率表同时测量出U、I、P，通过计算获得，简称三表法。 本实验采用三表法，由电路理论可知，一端口网络电压电流及 将测量数据分别记入表一、表二、表三。每个原件各测三次，求其平均值。 三、仪器设备
1.调压变压器 2.交流电压表 3.功率表 4.交流电流表 5.电感电容电阻。 四、注意事项: 1.测量电路的电流限制在1A以内。 2.单相调压器使用时，先把电压调节手轮调在零位，接通电源后再从零位开始升压。每做完一项实验随手把调压器调回零再断开电源。 六、报告要求: 根据测试结果，计算各元件的等效参数，并与实际设备参数进行比较。 五、思考题 若调压变压器的输出端与输入端接反，会产生什么后果,
单相、三相交流电路功率计算公式 1 / 19
相电压：三相电源中星型负载两端的电压称相电压。用UA、UB、UC 表示。 相电流：三相电源中流过每相负载的电流为相电流，用IAB、IBC、ICA 表示。 线电压：三相电源中，任意两根导线之间的电压为线电压，用UAB、UBC、UCA 表示。线电流：从电源引出的三根导线中的电流为线电流，用IA、IB、IC 表示。 如果是三相三线制，电压电流均采用两个互感器，按V/v接法，测量结果为线电压和线电流； 如果是三相四线制： 1、电压可采用V/v接法，电流必须采用Y/y接法，测量结果为线电压和线电流，线电流也等于相电流。 2、电压和电流均采用Y/y接法，测量结果为相电压和相电流，相电流也等于线电流。 Y/y接法时，电压互感器一次接在火线及零线之间，每个电压互感器二次输出接一个独立仪表。 每根火线穿过一个电流互感器，每个电流互感器二次输出接一个独立仪表。 2 / 19
电压V/v接法时，电压互感器一次接在火线之间，二次分别连接一个电压表，如需测量 另一个线电压，可将两个互感器的二次输出的n端连接在一起，a、b端连接第三个电压 表。 电流V/v接法时，两根火线分别穿过一个电流互感器，每个互感器的二次分 别接一个电流表，如需测量第三个线电流，可将两个的s2端连接在一起，与 两个互感器的s1端一起共三个端子，另外，将三个电流表的负端连在一起， 其它三个端子分别与上述三个端子连接在一起。 三相电流计算公式 I=P/(U*1.732)所以1000W的线电流应该是1.519A。 功率固定的情况下，电流的大小受电压的影响，电压越高，电流就越小，公式是I=P/U 当电压等于220V时，电流是4.545A，电压等于380V时，电流是2.63A，以上说的是指的单相的情况。 380V三相的时候，公式是I=P/(U*1.732)，电流大小是1.519A 三相电机的电流计算 I= P/(1.732*380*0.75) 式中： P是三相功率 (1.732是根号3) 380 是三相线电压 (I是三相线电 3 / 19
实验十五 交流电路功率的测量 实验目的 1．学习交流电路中功率及功率因数的测定方法； 2．加深对功率因数概念的理解，进一步了解交流电路中电阻、电容、电感等元件消耗功率的特点； 3．学习一种提高交流电路功率因数的方法． 仪器和用具 负载（铁芯电感为 40W 日光灯镇流器，阻值为 300Ω左右的变阻器）、电动型瓦特表（低功率因数瓦特表W -D34型额定电流为 0.5A 、1A ，额定电压为 150V 、300V 、600V ，功率因数20.φcos =）、铁磁电动型交流电压表、电磁型电流表、电容（0.5μF 、l μF 、2μF 、4μF 、10F 各一个）、调压变压器、示波器、音频信号发生器.-MF 20型晶体管万用表、双刀双掷开关两个等． 实验原理 一、交流功率及功率因数 在直流电路中、功率就是电压和电流的乘积，它不随时间改变．在交流电路中，由于电压和电流都随时间变化，因而它们的乘积也随时间变化，这种功率称为瞬时功率p ． 设交流电路中通过负载的瞬时电流i 为 t ωI i sin m = （C.13.1） 负载两端的瞬时电压u 为 ()φt ωU u +=sin m （C.13.2） 则瞬时功率 ()()φt ωt ωI U i u p +=?=sin sin m m （C.13.3） 平均功率 R 图C.13.1
()()()[]???+-?=+==T T T dt φt ωφI U T dt φt ωt ωI U T pdt T P 0m m 0 m m 02cos cos 2 1 1sin sin 11 其中第二项积分为零，所以 φUI φI U dt φI U T P T cos cos 2 1 cos 211m m 0m m ===? （C.13.4） 平均功率不仅和电流、电压的有效值有关，并和功率因数φcos 有关． 由图C.13.1所示可知 I U φUI P R ==cos （C.13.5） 故平均功率也就是电路中电阻上消耗的功率，也称有用功率．由于电压与电流有效值的乘积称为总功率，也称视在功率S ，即 UI S = （C.13.6） 故 φUI φ UI S P cos cos == （C.13.7） 功率因数φcos 就是电源送给负载的有用功率P 和总功率S 的比值，它是反映电源利用率大小的物理量． 测量功率的方法很多，最常用的是瓦特表，此外示波器也可测量功率（示波器适用于测量高频情况下较小的功率）． 二、瓦特表测量功率及功率因数 1．瓦特表测功率 本实验采用电动型瓦特表，电动型瓦特表的测量机构示意图如图C.13.2所示． 电动型瓦特表内部测量机构有两个线圈，线圈A 为固定线圈，它与负载串联而接人电路，通过固定线圈的电流就是负载电 流，因此称固定线圈A 为瓦特表的电流线圈；线圈B 为动圈，线圈本身电阻很小，往往与扩程用的高电阻相串联，测量时与负载相并联，动圈支路两端的电压就是负载电压1U ，因此图C.13.2 电动型仪表测量机构示意图 1．固定线圈；2．可动线圈；3、4．支架； 5．指针；6．游丝
三相电路功率的计算. 1. 对称三相电路功率的计算 （1）平均功率 设对称三相电路中一相负载吸收的功率等于Pp=UpIpcosφ，其中Up、Ip 为负载上的相电压和相电流。则三相总功率为： P =3Pp =3UpIpcosφ 注意： 1) 上式中的φ为相电压与相电流的相位差角( 阻抗角) ； 2) cosφ为每相的功率因数，在对称三相制中三相功率因数： cosφA=cosφB=cosφC= cosφ； 3) 公式计算的是电源发出的功率( 或负载吸收的功率) 。 当负载为星形连接时，负载端的线电压，线电流，代入上式中有： 当负载为三角形连接时，负载端的线电压，线电流，代入上式中有： （2）无功功率 对称三相电路中负载吸收的无功功率等于各相无功功率之和： （3）视在功率 （4）对称三相负载的瞬时功率 设对称三相负载A 相的电压电流为： 则各相的瞬时功率分别为： 可以证明它们的和为： 上式表明，对称三相电路的瞬时功率是一个常量，其值等于平均功率，这是对称三相电路的优点之一，反映在三相电动机上，就得到均衡的电磁力矩，避免了机械振动，这是单相电动机所不具有的。
2. 三相功率的测量 (1) 三表法 对三相四线制电路，可以用图11.15 所示的三个功率表测量平均频率。若负载对称，则只需一个表，读数乘以3 即可。 图11.15 图11.16 (2) 二表法 对三相三线制电路，可以用图11.16 所示的两个功率表测量平均频率。测量线路的接法是将两个功率表的电流线圈串到任意两相中，电压线圈的同名端接到其电流线圈所串的线上，电压线圈的非同名端接到另一相没有串功率表的线上。显然除了图11.16 的接线方式，还可采用图11.17 的接线方式。这种方法称为两瓦计法。 图11.17 两瓦计法中若W1 的读数为P1 , W2 的读数为P2 ，可以证明三相总功率为：P = P1 + P2 证明：设负载是Y 连接，根据功率表的工作原理，有： 所以 因为代入上式有： 所以两个功率表的读数的代数和就是三相总功率。由于△联接负载可以变为Y 型联接，故结论仍成立。 注意： 1）只有在三相三线制条件下，才能用二瓦计法，且不论负载对称与否； 2）两块表读数的代数和为三相总功率，每块表单独的读数无意义； 3）按正确极性接线时，二表中可能有一个表的读数为负，此时功率表指针反转，将其电流线圈极性反接后，指针指向正数，但此时读数应记为负值； 4）负载对称情况下，有：
初中特殊方法测量电阻、电功率(专题)
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特殊方法测量电阻、电功率 一、无滑动变阻器的实验设计 1．某同学在没有电流表的情况下，利用电压表和已知阻值的定值电阻R0，测量未知电 阻Rx阻值，图8中可实现测量R阻值的正确电路图是 2.某同学在没有电压表的情况下，利用电流表和已知阻值的定值电阻R0，测量未知电阻Rx 阻值，如图中可实现测量R x阻值的正确电路图是（） 3.某同学在没有电压表的情况下，只利用电流表和已知阻值的定值电阻R0，测量未知电阻R x 阻值，图中可实现测量R x阻值的正确电路图是（） 4.如图所示，几个同学在只有电流表或电压表时，利用一个已知阻值的电阻R0设计了四个测未知电阻R x的电路，其中不可行的是（） 5．给你以下器材：一个电源（其电压未知），导线若干，两个开关、一块电流表、一个待测电阻R x，一个已知电阻值的定值电阻R0，请你设计一个能测出R x电阻值的电路。 要求：电路连接好后，电路元件和电流表的位置不得再移动。 （1）在方框内画出你所设计的电路图： （2）简要写出实验操作步骤： （3）写出待测电阻的表达式：R x=______。
6．现在手头有两个定值电阻R1和R2，它们的阻值分别为10 Ω和30 Ω，一个电压大约为15 V的电源，一个量程只有0～0.6 A的电流表，开关若干。请利用上述器材，设计一种最精确的方法测量出阻值约为20 Ω左右的待测电阻R x阻值。要求： （1）画出电路图（可以重复组合电路）； （2）写出实验步骤； （3）写出待测电阻R x的表达式（用已知量和测量量表示）。 7.15中考24.（6分）某同学要测出一个电压约为40V的电压电压（电压保持不变），可供选用的器材如下：待测电源；一块电压表（量程0-15V）;四个阻值已知的电阻，分别为R1(100Ω)、R2(150Ω)、R3(200Ω)、和R4(4kΩ)；一个开关及若干导线，请合理选择器材，设计一个实验精确测出电压电压。要求：（1）画出实验电路图 （2）写出实验步骤及所需测量的物理量 （3）写出电源电压的表达式（用已知量和测量量表示） 8.（2017中考）24．现有一个阻值为 20 Ω的定值电阻R0，一个电压约为 15 V 的电源，一个量程为 0～1 A 的电流表，一个单刀双掷开关及导线若干。请你利用上述器材设计实验，测出约为 10 Ω的未知电阻Rx的阻值。要求： （1）画出实验电路图； （2）写出主要的实验步骤和需要测量的物理量； （3）写出待测电阻Rx的数学表达式（用已知量和测量量表示）。 单刀双掷开关简介 小资料 实物图：符号： 使用方法：单刀双掷开关由动端“刀” 和不动端“1”“2”两个触点组成，使 用时可将“刀”掷向“1”或“2”触 点，起到双控的作用。 二、有滑动变阻器（无电流表） 1.测量小灯泡的额定功率，小灯泡的额定电压 2.5V，额定功率约1.5W，一个蓄电池（电压约6V）。定值 电阻R0，电压表一个，电源一个，滑动电阻器一个开关三个，导线若干，请你设计一个电路测（电路不可重组，不能忽略温度对灯丝电阻的影响） 2.小灯泡上标有“ 3.8V”，电压表（0—3V和0—15V),电流表（0-0.6A和0-3A），滑动变阻器的规格为 “20? 1A”电源（电压恒为6V）开关、导线若干。（增加定值电阻R0，电路不可重组，发现电流表也坏了）
深圳大学实验报告 课程名称：电路与电子学 实验项目名称：交流电路元件参数的测定 学院：信息工程学院 专业：无 指导教师：吴迪 报告人：王文杰学号：2013130073 班级：信工02 实验时间：2014/5/22 实验报告提交时间：2014/5/26 教务部制
一、实验目的与要求： 1．正确掌握交流数字仪表（电压表、电流表、功率表）和自耦调压器的用法。 2．加深对交流电路元件特性的了解。 3．掌握交流电路元件参数的实验测定方法。 二、方法、步骤： 电阻器、电容器和电感线圈是工程上经常使用的基本援建。在工作频率不高的条件下，电阻器、电容器可视为理想电阻和理想电容。一般电感线圈存在较大电阻，不可忽略，故可用一理想电感和理想电阻的串联作为电路模型。 电阻的阻抗为：Z=R 电容的阻抗为：Z=jX C=－j(1/ωC) 电感线圈的阻抗为：Z=r+ jX L=r+jωL=|Z|∠ 电阻器、电容器、电感线圈的参数可用交流电桥等一起测出，若手头没有这些设备，可大减一个简单的交流电路，通过测阻抗算出元件参数值。 1.三表法 利用交流电流表、交流电压表、相位表（或功率表）测量元件参数称为三表法、这种方法最直接，计算简便。实验电路如图1所示。元件阻抗为： 对于电阻 对于电容 对于电感 由已知的电源角频率ω，可进一步确定元件参数。
2.二表法 若手头上没有相位表或功率表，也可只用电流表和电压表测元件参数，这种方法称为二表法。由于电阻器和电容器可看作理想元件，已知其阻抗为0或者90度，故用二表法测其参数不会有什么困难。 二表法测电感线圈参数如图2所示。途中的电阻R是一个辅助测量元件。由图2课 件，根据基尔霍夫电压定律有，而，其中和为假想电压，分别代表线圈中等效电阻r和电感L的端电压。各电压相量关系如图3所示，忧郁U、U1、U2可由电路中测的，故途中小三角△aob的各边长已知，再利用三角形的有关公式（或准确地画出图3，由图3直接量的）求出bc边和ac边的长度，即电压U r 和U L可求。最后，由式及已知的电源角频率ω可求得线圈的参数。 3.一表法 只用一个交流电压表测量元件参数的方法称为一表法，其原理与二表法相同，不同
三相电路功率的测量方法 F0403020班 5040309585方轶波 摘要：三相电路功率的测量是三相电路分析的重要内容，本文按三相三线制和三相四线制分类，较详细地讨论了三相电路功率测量的接线问题，总结了两表法和三表法各自的适用范围及功率表读数在不同接线方式下的物理意义，指出了它们的联系与区别。 关键词：三相电路，功率测量 0 引言 本文将围绕测量三相电路功率的两表法和三表法的原理和接线方法进行讨论，指出它们之间的联系与区别，希望对能对同学的理解以及总结归纳有所帮助。 1 对称三相电路功率的测量 1.1 对称三相电路功率的测量 对称三相电路即三相电源对称、三相负载均衡的三相电路。以下分别从三相四线制和三相三线制两种情况讨论。 对三相四线制系统，测三相平均功率的接线如图 1 所示。它的接线特点是每个功率表所接的电压均是以中线N 为参考点，三个功率表W AN，W BN 和W CN 的读数分别为P AN，P BN 和P CN，可用式（1）表示。 P AN=U AN I A cos? P BN=U BN I B cos?（1） P CN=U CN I C cos? 图1 三表法测三相四线制三相负载平均功率的接线示意图 三相的总功率为P = P CN+P BN+P AN。三个表的读数均有明确的物理意义，即P AN，P BN 和P CN 分别表示A 相、B 相和C 相负载各自吸收的平均功率。这就是三表法。这种接线方法是最容易理解的。 实际上，三表法测三相功率不止图 1 所示的一种接线方式，另外还有三种接线方式，如图2 所示，分别称作共A，共B 和共C 接法（与此相对应，图1 中的接法可称作共中线N 接法）。对应每一种接线中的三个表的读数的代数和均表示三相负载吸收的总功率（后面将给出证明）。实际上，因为是对称三相电路，有i N =0 ，所以图2（a），（b）和（c）中的W NA , W NB W NC的读数必为零，在测量时可不接，此时的三表法便简化为两表法。可见，此时的两表法是三表法的特例。当然，这里单个表的读数没有明确的物理意义。 上述四种三表法的接线的特点是每组接线中的三个表所接电压均以同一根线为参考点，即分别是共A, B, C 或N，而电流则分别是非参考线中的电流。功率表接线的极性端如图中所示。
电 路 实 验 实验三 三相电路的测量 —基于三相电能及功率质量分析仪测量 一、 实验目的 1. 验证三相电路的星形连接与三角形连接电路的线电压、相电压及线电流、相电流之间的关系 2. 了解负载中性点位移的概念、中线的作用和一相电源断线后对负载的影响。 3. 掌握三相负载星形联接的三相三线制、三相四线制接法和三角形联接的接法。 4. 掌握三相电路电压、电流、有功功率、无功功率和视在功率的测量方法。 5. 掌握三相电能及功率质量分析仪的使用方法。 二、简述实验原理 1. 三相电源和负载可接成星形（又称“Ｙ”接）或三角形(又称"△"接)。当三相对称负载作Y 形联接时，线电压l U 是相电压P U l I 等于相电流P I ，即 l P U =,l P I 三相四线制接法中，流过中性线的电流0O I =，这种情况下可以省去中性线，变成三相三 线制接法。 当对称三相负载作△形联接时，有 l P I =,l P U U = 2. 不对称三相负载作Y 联接时，应采用三相四线制接法，而且中性线必须牢固联接，以保证三相不对称负载的每相电压维持对称。倘若中性线断开，会导致三相负载电压的不对称。致使负载轻的那一相的相电压过高，使负载容易遭受损坏；负载重的那一相的相电压过低，使负载不能正常工作，这对三相照明负载表现得尤为明显。 3. 当不对称负载作△联接时，l P I =，但只要电源的线电压l U 对称，加在三相负载上的电压仍是对称的，对各相负载工作没有影响。 4．FLUKE 434-Ⅱ三相电能质量分析仪提供了广泛且强大的测量功能，利用434 三相电能质量分析仪可以测量有效值和峰峰值电压和电流、频率、功耗、有功功率、无功功率、视在功率、功率因数、高达50次的谐波等；并具有示波器波形和示波器相量功能，可随时显示所测电压及电流的波形及相量。 5. 电压/电流/频率的测量需要在分析仪的面板菜单选项中选择“电压//电流//频率”。进入测量界面后，即可读出相电压、线电压和电流的有效值，测量界面中显示的数字是当前值，这些值
例1、如左图：电源电压一定，定值电阻 R 阻值已知，要求测定额定电压为 U o 的小灯泡的额定功率 ①断开S 、闭合S 2,移动变阻器滑片使电压表示数为 U 。； ②保持滑片位置不变，闭合 Si,断开Q,记下电压表的示数为 U,则此时R 两 端电压为U-U O ,通过R 之电流等于(U-U o ) /R,因串联，所以通过灯泡的电流也 等于(U-U o ) /R.由 P=IU 得出 P o = U o ( U —U o ) /R 练习：1.如右图：电源电压一定， S 是单刀双掷开关，定值电阻 R=10Q ，要求 测额定电压为2.5V 的小灯泡的额定功率 疋, ①当S 接 ②保持 ______________________ 为4.5V,则此时R 两端电压为 时，移动变阻器滑片使电压表示数为 _________ V; 不变，S 改接 _______ ，此时若电压表的示数 V,通过R 之电流等于 A,因串联，所以通 ，则小灯泡的额定功率是 2.现只有一块电压表，若干导线，滑动变阻器， ，已知阻值为R o 的定值电阻，开 关，电源等器材来测定额定电压为 U o 的小灯泡的额定功率。 电路图如右图：实验步骤： (1)，按照电路图连接实物( 2)，先将表接到 _ ，使电压表示数达到 _;再把电压表改接到 _ U,此时电路中的电流可表示为 过灯泡的电流与 R 中电流 关, (能否)移动变阻器的滑片，读出电压表的求数为 额定功率的表达式为 W. ，闭合开 处，此时 。(3)则小灯泡的 3.现只用一块电压表，若干导线，滑动变阻器，已知阻值的定值电阻 R o ,单刀 双掷开关，开关，电源等器材来测定额定电压为 U 。的小灯泡的额定功率。 电 路图如右图，实验步骤：(1)按照电路图连接实物 (2)闭合S,将S i 拨到位置_，移动滑动变阻器，使电压表示数为 __________________ , 再将开关Si 拨到位置 _________ ，此时 _____ (能否)移动变阻器的滑片，读出电压表读数为 ? U,此时电路中的 电流可表示为 练习：4.如右图：电源电压 。(3)则小灯泡的额定功率的表达式为 例2、如左图：电源电压一定，定值电阻 R 阻值已知，要求测定额定电压为 U o 的小 灯泡的额定功率①闭合0、断开&，移动滑片，使电流表示数为 U o + R 此时灯恰好 - 正常发光。②保持滑片位置不变，断开 Si 、闭合&,记下电流表的示数为I,则通过 灯的电流为I- ( U o +R 0③则灯泡的额定功率的表达式为 定， 定值电阻R=10Q,要求测定额定电压为 2.5V P o = U o (I — U o *R _(8> 的小灯泡的额定功率。实验步骤： (1)将S 拨到 ________ ，移动滑片，使电流表 A; (2)将S 拨到2,滑片位置 ___________ ，此时若电流表的示数为 示数为 0.45A ，则小灯泡的额定功率为 _______ W 。 5.如右图：电源电压一定，定值电阻 R D 阻值已知，要求测定额定电压为 U o 的小灯泡的额定功率。实验步骤：闭合S, ______________ ,使Ai 的示数等于 _ ; 再 。则小灯泡的额定功率的表达式为 6.如左图：电源电压一定，定值电阻 R D 阻值已知，要求测定额定电压为 U o 的小灯 泡的额定功率实验步骤：(1)闭合s,将s 拨到位置 阻器，使电流表示数I i 和R D 的乘积等于 _______________________________ ，移动滑动变 (2)再将开关S i 拨到位置 _______ ，此时变阻器滑片位置 _____ (不动或向 右滑或向左滑)，记录此时 _______________________________ 。 ( 3)则小灯泡
第2课时特殊方法测量电功率 知识要点课标要求 1．伏阻法测量电功率会设计电路，利用伏阻法测量小灯泡的电功率 2．安阻法测量电功率会设计电路，利用安阻法测量小灯泡的电功率 3．电能表、秒表法测电功率会用电能表、秒表测量家庭电路中用电器的电功率 新课引入 出示如图所示的电熨斗，我现在想知道这个用电器工作时的电功率，如何测量？利用上节 伏安法进行测量，是否可以？同学们不知所措？从学生的迷惑中导入新课。 合作探究 探究点一伏阻法测量电功率 活动1：展示课件，出示实例： 一位同学想要测量额定电压为2.5V的小灯泡的额电功率，现有如下器材可供选用：电源（电压未知且不变）、滑动变阻器、定值电阻R0（阻值已知）、电压表各一个，三个单刀单掷开关、导线若干。 （1）请你设计实验电路图． （2）简要写出实验步骤（步骤中要明确写出实验中要测量的物理量） （3）用你所测得的物理量表示出小灯泡额定功率的表达式：___________________。 活动2：针对导课问题，让学生展开讨论，在没有电流表的条件下，如何测量出小灯泡的额电功率？设计出电路图。 同时出示课件，展示思路导引： （1）没有电流表如何获取到通过小灯泡的电流？ （2）要想让定值电阻的电流能够替代小灯泡的电流，如何连接？ （3）如何实现小灯泡两端的电压为额定电压？ 学生总结： 方案一：（1）利用伏阻法来测量灯的功率．用导线把小灯泡、定值电阻、滑动变阻器、开关、电源串联，电压表与灯炮并联。 （2）①闭合开关，调节滑动变阻器的阻值使电压表的示数为U=2.5V． ②断开开关，滑动变阻器的滑片位置不动，把电压表改测定值电阻的电压，闭合后，读 出电压表的示数U′． （3）电路中的电流I= U R ' ，灯的额定功率P=UI=U? U R ' ． （2）电路图如图所示，首先闭合开关S、S2，移动滑动变阻器使电压表的示数为2.5V，
测出未知电阻R X的阻值的特殊方法 一、所给器材：电源（电压未知）、开关、电流表、定值电阻R、导线若干、未知电阻R X（要求：画出实验电路图，写出实验步骤和表达式，尽可能想出多种方法） 二、所给器材：电源（电压未知）、开关、电流表、最大阻值为R的滑动变阻器、导线若干、未知电阻R X（要求：画出实验电路图，写出实验步骤和表达式，尽可能想出多种方法） 说明：把滑动变阻器滑片滑到阻值最大端不变时，可以把它当一个定值电阻来使用，方法如前一题。根据滑动变阻器滑片可以滑到最左边和最右边的，还有如下方法。 实验步骤： 1、滑动变阻器滑片滑到a端时，读出电流表示数I1； 2、滑动变阻器滑片滑到b端时，读出电流表示数I2。 表达式： 三、所给器材：电源（电压未知）、开关、电流表、变阻箱、导线若干、未知电阻R X（要求：画出实验电路图，写出实验步骤和表达式，尽可能想出多种方法） 说明：变阻箱调到某个阻值不变时，可以当定值电阻使用，也可以当滑动变阻器来使用，当然要更关注用等效替代法来解此题（见下面的三种方法） 方法1 方法2 方法3 实验步骤： 1、S接a时，读出电流表示数I 2、S接b时，调变阻箱，使电流表 示数的示数也为I 表达式： 实验步骤： 1、S1闭合时，读出电流表示数I 2、S2闭合时，调变阻箱，使电流表 示数的示数也为I 表达式： 实验步骤： 1、把变阻箱调到0Ω时，闭合S， 读出电流表示数I； 2、S闭合时，调变阻箱，使电流表 示数的示数为I 2 1 表达式： 四、所给器材：电源（电压未知）、开关、电压表、定值电阻R、导线若干、未知电阻R X（要求：画出实验电路图，写出实验步骤和表达式，尽可能想出多种方法） 方法1 方法2 方法3 实验步骤： 1、如图，闭合S，先测出R x的电压 U1； 实验步骤： 1、如图，闭合S，先测出R的电压 U1； 实验步骤： 1、如图，闭合S，先测出R x的电压 U1； 2、拆下电压表，接到R的两端测出
三相电路的功率测量 一、实验目的 1.学习并验证用“二瓦计“法测量三相电路的有功功率 2.学习并应用“三表跨相”法测量三相电路的无功功率 二、实验原理与说明 1.三相电路的有功功率的测量 （1）三瓦计法：三相负载所吸收的有功功率等于各相负载有功功率之和。在对称三相电路中，因各相负载所吸收有功功率相等，所以可以只用一只单相功率表测出一相负载的有功功率，再乘以3即可；在不对称三相电路中，因各相负载所吸收的有功功率不等，就必须测出三相各自的有功功率，再相加即可。三瓦计法适用于三相四线制电路。三瓦计法是将三只功率表的电流回路分别串入三条线中（A、B、C线），电压回路的“*”端接在电路回路的“*”端，非“*”端共同接在中线上。三只功率表读数相加就等于待测的三相功率。 （2）二瓦计法：对于对称电路中的三线三相制电路，或者不对称三相电路中，因均是三相三线制电路，所以可以采用两只单相功率表来测量三相电路的总的有功功率。接法如图13-1所示。两只功率表的电路回路分别串入任意两条线中（图示为A、B线），电压回路的“*”端接在电路回路的“*”端，非“*”端共同接在第三相线上（图示为C线）。两只功率表读数的代数和等于待测的三相功率。 图13-1 二表法测有功功率 2.三相电路无功功率的测量 （1）对称三相电路无功功率的测量
（a ）一表跨相法：即将功率表的电流回路串入任一相线中（如A 线），电压回路的“*”端接在按正相序的下一相上（B 相），非“*”端接在下一相上（C 相），将功率表读数乘以3即得对称三相电路的无功功率Q 。 （b ）二表跨相法：接法同一表跨相法，只是接完一只表，另一只表的电流回路要接在另外两条中任一条相线中，其电压回路接法同一表跨想法。将两只功率表的读数之和乘以 3/2即得三相电路的无功功率Q 。 （c ）用测量有功功率的二瓦计法计算三相无功功率：按式子213()Q P P =-算出。 （2）不对称三相电路的无功功率测量 三表跨相法：三只功率表的电流回路分别串入三个相线中（A 、B 、C 线），电压回路接法同一表跨相法。最后按式子123()/3Q W W W =++算出。 三表跨相法也可适用于三相四线制电路。 三、实验内容 1.测量三相星形(无中线)负载的有功功率和无功功率 （1）按图13-2电路正确接线。接通电源前，各调压器的手柄应置于输出电压为0的位置，接通电源后，调节其输出电压为120V ，并维持不变。 （2）根据测量要求测量各种情况下有功功率和无功功率。将各自对应数据记入表一中。 （3）注意不同情况下测有功功率时二瓦计法和三瓦计法的异同，验证二者得出的三相电路的有功功率是否相同，并验证用二瓦计法和三表跨相法得出的三相电路无功功率是否相同。 图13-2 负载星形联结的功率测量 2.测量三相三角形联接的有功功率和无功功率
三相交流功率的测量 一、实验目的 1. 掌握用一瓦特表法、二瓦特表法测量三相电路有功功率与无功功率的方法 2. 进一步熟练掌握功率表的接线和使用方法 二、原理说明 1．对于三相四线制供电的三相星形联接的负载（即Y o接法），可用一只功率表测量各相的有功功率P A、P B、P C，则三相负载的总有功功率ΣP＝P A＋P B＋P C。这就是一瓦特表法，如图9-1所示。若三相负载是对称的，则只需测量一相的功率，再乘以3 即得三相总的有功功率。 图9-1 图 9-2 2. 三相三线制供电系统中，不论三相负载是否对称，也不论负载是Y接还是△接，都可用二瓦特表法测量三相负载的总有功功率。测量线路如图9-2所示。若负载为感性或容性，且当相位差φ＞60°时，线路中的一只功率表指针将反偏(数字式功率表将出现负读数), 这时应将功率表电流线圈的两个端子调换（不能调换电压线圈端子），其读数应记为负值。而三相总功率∑P=P1+P2（P1、P2本身不含任何意义）。 除图9 -2的I A、U AC与I B、U BC接法外，还有I B、U AB与I C、U AC以及I A、U AB与I C、U BC两种接法。 3. 对于三相三线制供电的三 相对称负载，可用一瓦特表法测得 三相负载的总无功功率Q，测试原 理线路如图9-3所示。 图示功率表读数的倍，即为 对称三相电路总的无功功率。除了 此图给出的一种连接法（I U、U VW） 外，还有另外两种连接法，即接成图 9-3 （I V、U UW）或（I W、U UV）。
三、实验设备 四、实验内容 1. 用一瓦特表法测定三相对称Y0接以及不对称Y0接负载的总功率ΣP。实验按图9-4线路接线。线路中的电流表和电压表用以监视该相的电流和电压，不要超过功率表电压和电流的量程。 图 9-4 经指导教师检查后，接通三相电源，调节调压器输出，使输出线电压为220V，按表9-1的要求进行测量及计算。
专题：特殊方法测小灯泡电功率 专项训练 特殊方法测小灯泡额定电功率 1、在测量标有“3.8V”字样的小灯泡额定功率的过程中，小强的电流表损坏了老师告诉他已经没有电流表可换了，而给了他一个已知阻值为R的定值电阻和若干个开关，小强设计了如图所示的电路，在不改变该电路连接的情况下，正确测出小灯泡的额定功率。 (1)正确连接电路后，接下来的实验步骤是______________________________________________________________________________ (2)保持滑片位置不动，断开开关S1，闭合开关S、S2，记下电压表的示数U2。 (3)得出小灯泡额定功率的表达式：P＝___________________。 2、小明在进行“测量小灯泡的功率”的实验时，实验室给他提供的器材有：蓄电池(6V)、电流表(0～0.6A、0～3A)、电压表(0～3V、0～15V)、滑动变阻器(20Ω1.5A)、额定电压为3.8V 的小灯泡(正常发光时的电阻约为10Ω)、开关各一个，导线若干。 (1)小明连接的实物电路如图ZT7－6甲所示，请你用笔画线代替导线把电路补充完整。 电路图 测量步骤 表达式 方法一 伏阻法 [来源学&科&网] 方法二 安阻法 方法三 等效替代法
(2)闭合开关前，应把滑动变阻器滑片调到________(选填“A”或“B”)端。 (3)闭合开关后，小明发现灯泡不发光，电流表示数为零，电压表示数为6V，产生此故障的原因可能是下列情况中的________。(填写序号) A．小灯泡短路 B．小灯泡的灯丝断了 C．电压表的正、负接线柱反接 D．滑动变阻器滑片在最小阻值处 (4)排除故障后，调节滑动变阻器，测得下表所示的三组数据，则小灯泡的额定功率为_______W。 实验序号①②③ 电压U/V 2.5 3.0 3.8 电流I/A0.30 0.33 0.38 5)小聪在实验的过程中发现实验室使用的电压表已经损坏了，于是他向老师要了一个已知阻值为R0的电阻、一个开关、一个单刀双掷开关、滑动变阻器、导线若干、电源(电源电压未知， 且大于灯泡的额定电压)，设计了只用电流表测出此灯泡的额定功率的方案，请你帮他设计出电路图，画在图乙所示虚线框中(电路只连接一次)，并写出实验步骤和表达式。 步骤：①__________________________________； ②__________________________________________________________； ③___________________________________________________________。 表达式：________________________ 3．在“测量小灯泡的额定功率”实验中，已连接的部分电路如图a所示，图中电源电压为6 V 且恒定，小灯泡上只能看到“3.8 V”字样． （1）请你用笔画线代替导线，将图中的实物电路连接完整. （2）正确连接实验电路后，开关试触时，发现灯泡不亮，电流表无示数，电压表有示数，其故障原因可能是__________________． （3）故障排除后开始实验，当变阻器滑片滑到图示位置时，电压表的示数为3.0 V，接着应将滑片向_______滑动，直至灯泡两端电压为额定电压，此时电流表的示数如图b所示．则灯泡的额定功率为_________W． （4）实验时某小组学生发现电流表损坏，他们想设计一个不用电流表测定该小灯泡额定功率的实验，于是向老师要了一个R0的定值电阻（阻值适当）和一个单刀双掷开关符号为（），
测量电功率特殊方法 同学们都熟悉用如图1的方法测量小灯泡的电功率，这是测量电功率 的标准方法，除过这种方法外，还有几种测量电功率得特殊方法，这里就 结合几道考题予以介绍。 例1、要测出一只额定电压为3.8V的小灯泡的额定功率，器材有：电 源（电压恒为6V）、阻值合适的滑动变阻器一个、开关一个、导线若干、电流表一块、电压表一块，其中电流表的量程完好，电压表的量程只有0～3V档可用。请设计电路，并回答：闭合开关，调节滑动变阻器，使电压表的示数达到＿＿＿V时，小灯泡恰好正常发光。若此时电流表的示数为0.3A，则小灯泡的额定功率为＿＿＿W。 解析：显然，小灯泡的额定电压3.8V大于电压表的最大量程3V，所以我们不能用电压表直接测量小灯泡两端的电压；但是，由于电源电压已知，我们可考虑通过测量滑动变阻器两端的电压间接测量出小灯泡两端的电压。因为电源电压为6V，小灯 泡的额定电压为3.8V，这时滑动变阻器两端的电压为2.2V，而2.2V正 好小于3V，所以可以这样来测量。因此可得如图2的电路图。然而， 由于电压表测量的是滑动变阻器两端的电压，所以，要测量小灯泡的额 定功率，电压表的示数应为2.2V。而小灯泡的额定功率应为其额定电压 （一定要注意是 3.8V而不是 2.2V）和此时电流的乘积，所以有： 3.0 .1 ? = =。 8.3= W A V P14 UI 可以看出，用这样的电路测量电功率时，当电流表示数变大时电压表示数变小；而当电流表示数变小时电压表示数变大。有时命题者也依此命题，请同学们注意。 例2、在一次测定小灯泡额定功率的实验中，老师给出了如下器材：额定电压为U0的小灯泡、电源（电压未知）、一个阻值为R的电阻、一个滑动变阻器、一只电流表、一只电压表、一个单刀双掷开关和若干导线。实验时不能忽略灯丝的电阻随温度的变化。 ⑴小张同学设计的实验电路图如图3，请你根据这个电路图写出测量小灯泡额定功率的主要步骤和需要测量的物理量（物理量用字母表示）。 ⑵本实验中，小灯泡额定功率的表达式P=＿＿＿＿＿＿＿。 ⑶若在给出的器材中只将其中的一只电流表改为一只电压表，请 你重新设计一个实验电路图，测量小灯泡的额定功率（只画出电路图， 不需要说明测量步骤）。 解析：⑴由于题目中只给了电流表，所以设法使小灯泡两端的电 压等于其额定电压是解决问题的关键。从电路图可以看出，小灯泡与定值电阻并联，它们两端的电压相等，而定值电阻两端的电压为U=I R R，这样，如果将S掷向1时，当电流表的示数为U0/R时，它们两端的电压就为小灯泡的额定电压U0。因此，我们可以这样测量小灯泡的额定功率：a、计算当R两端的电压为U0时，通过它的电流为U0/R；b、S掷向接线柱1，调节滑动变阻器，使电流表的示数为U0/R；c、保持滑动变阻器滑片不动，S掷向接线柱2，读出电流表示数I。 ⑵这一步我们来推导P的表达式：显然，L和R是并联的，当S 接1时，电流表测量的是R的电流，大小为U0/R；当S接2时，电流 表测量的是R和L的总电流I所以，通过L的电流为I-U0/R。而我们 前面已经看到这时L两端的正好是小灯泡的额定电压U0，所以小灯泡
实验十五-交流电路功率的测量
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实验十五 交流电路功率的测量 实验目的 1．学习交流电路中功率及功率因数的测定方法； 2．加深对功率因数概念的理解，进一步了解交流电路中电阻、电容、电感等元件消耗 功率的特点； 3．学习一种提高交流电路功率因数的方法． 仪器和用具 负载（铁芯电感为 40 W 日光灯镇流器，阻值为 300 Ω 左右的变阻器）、电动型瓦特表 （低功率因数瓦特表 D34 - W 型额定电流为 0.5 A 、1 A ，额定电压为 150 V 、300 V 、 600 V ，功率因数 cos φ = 0.2 ）、铁磁电动型交流电压表、电磁型电流表、电容（0.5 μF 、 l μF 、2 μF 、4 μF 、10 F 各一个）、调压变压器、示波器、音频信号发生器. MF - 20 型晶体 管万用表、双刀双掷开关两个等． 实验原理 一、交流功率及功率因数 U 在直流电路中、功率就是电压和电流的乘积，它不随时间 ? 改变．在交流电路中，由于电压和电流都随时间变化，因而它 O 图 C.13.1 U R I 们的乘积也随时间变化，这种功率称为瞬时功率 p ． 设交流电路中通过负载的瞬时电流i 为 i = I sin ωt （C.13.1） m 负载两端的瞬时电压 u 为 u = U sin (ωt + φ) （C.13.2） m 则瞬时功率 p = u ? i = U I sin (ωt )sin (ωt + φ) （C.13.3） m m 平均功率