用RC 电路测电容
【实验目的】
1、观察电容充放电现象,了解电容特性;
2、利用电容器的充、放电测定电容;
3、根据电容容抗的频率特性测定电容。 【仪器仪器】
两个电容(其中一个为电解电容,电容值470F μ;另一个电容值约为0.1F μ),电阻箱,直流电源,信号发生器,数字万用电表,示波器,导线.开关等。 【实验原理】
1.电容器
电容器是常用电子元件之一,其符号如图l 所示,用C 表示.
常用电容器以两层金属箔(膜)为极板。极板中间有一层绝缘材料作为介质。极板上可积聚等量异号的电荷Q,两极板的电压为U ,两
者成线性关系,其比值即为电容
U
Q
C =
电容符号电容的基本单位是F ,这个单位太大,常用单位有F μ和pF :
F μ610F 1=,pF 610F 1=μ,
电容的种类很多,分为固定电容和可变电容,固定电容有:瓷介质电容、云母电容、薄膜介质电容、纸介质电容和电解电容器等,常用的电解电容器电容值较大,且有正负极性,使用时应注意将正极接高电位,负极接低电位;如果极性接反,会将电容器击穿损坏.电容的主要参数有:电容值和额定工作电压。
由于电容的充放电特性,以及电容具有隔直流和通交流的能力,在电子技术中使用十分普遍,常用于滤渡电路、定时电路、锯齿波发生器电路、微分积分等电路.
2.RC 电路充放电特性
将一个电容和一个电阻串联构成RC 电路,电路如图2所示当开关K 合到图2中的“1”时,直流电源通过电阻R 给电容充电,电容上的电压c u 逐渐增大,最终与电源电压E 相等;然后再将开关合向“2”,电容C 将通过电阻R 放电,c u 逐渐减小,直至为零。
在RC 电路充放电过程中c u 和R u 的变化遵循以下规律:
C
图 1 电容符号
图 2 电容充放电原理图
(1)对于充电过程,有
)1(/RC t C e E u --= (1)
RC
t e R
E i /-=
或RC t R Ee u /-= (2) (2)对于放电过程,有
RC t C Ee u /-= (3)
RC
t e R
E i /--
=或RC t R Ee u /--= (4) 由上述公式可知,在充电过程中,c u 和)(R u i 均按指数规律变化,式(4)中电流的负号表示放电过程中电流的方向与充电过程相反。c u 和)(R u i 随时间变化的曲线如图3(a)和(b)所示,
令RC =τ,τ称为RC 电路的时间常数当
RC ==τt 时,由式(3)可知
E e u c 368.0E 1≈=- (5)
t
C u
(a)
(b)
图 3 电容充、放电波形 (a )电压波形;(b )电流波形
上式说明,τ表示放电过程中c u 由E 衰减到E 的36.8%所需要的时间。电阻电容数值越大.τ值越大,c u 变化越慢,即电容充放电进行得越慢。通过时间常数τ,电压c u 、时间t 以及R ,C 数值之间建立了对应关系。根据这一特性,由c u 的变化测得τ,如果已知电阻R ,可测出电容C.
电容充放电的特性在实际中得到广泛应用,例如制成延时开关,用于声光控制路灯的电路中等。
3.用示波器观察RC 电路在充放电过程中c u 和R u 的变化
实验电路如图5所示,由信号源输出周期性方波信号。可将方波信号看成一个电子开
关,其作用相当于图2电路中的选择开关K 自动连续在“l ”,“2”之间切换,使得电容轮流
持续进行充放电,调节示渡器即可得到稳定波形,这样便于观察c u 和R u 随时间变化的波形。
调节方波的半周期远大于RC 电路的时间常数τ,即使得电容充放电过程在方波的半周
期内完成,这时c u 和R u 的变化规律可近似为上述单次充放电过程.根据图5和式(5),可使用示渡器
测量时间常数τ,粗略测定电容数值。注意,这里的电阻应是电路的全电阻,不仅包括外电路电阻R ,还应包括信号源内阻r 。
4.电容阻抗和频率的关系
给RC 电路加以正弦波信号时,电路呈现出和直流电路不同的特性。类似电阻元件,电容
也具有阻抗,称为容抗C Z 。电容的容抗C Z 与电源频率f ,及电容值C 有关,有
fC
Z C π21
=
(6) 如果已知电阻R 的阻值,测量c u 和R u ,即可得到
R
C C U R
U Z =
(7) 其中以C U ,R U 表示c u 和R u 的有效值因此可得
R
fU U fZ C C R C ππ221
=
=
(8) 由式(6)可知,电容的容抗C Z 随着电源频率f 变化;f 越高,C Z 越小.因此电容具有
图5电容充放电实验电路
通交流、隔直流的作用利用这一特性可制成RC 滤波器,广泛用于整流滤波电路中。
【实验内容】
1.使用数字万用电表直流电压量程观察RC 电路中电容的充、放电理象,并通过暂态过程测定电容量。
连接电路如图2。为使充放电现象较明显,可选取较大数值的电容和电阻,电容C 为电解电容器(几百微法),注意其正极必须接高电位;R 为电阻箱.取几十千欧,电源电压为5V ,选取数字万用电表直流电压合适的量程检测c u 和R u 的变化。
(1)检测c u 。接通电源开关,将选择开关K 分别合到“1”和“2”.观察在充电过程和放电过程中c u 的变化。
(2)通过电容器的放电过程。采用(5)式并利用关系RC =τ测定电容量,按表1,在电容不变的情况下,依次测定1R 、2R 、3R 的时间常数,并分别算出电容C 。 2.用示波器观察RC 电路充放电现象
连接电路如图5,采用数值较小的电容,电阻R 取Ωk 10。
(1)先观察信号源输出的方波信号,信号源频率为Hz f 80=.注意满足“共地”,使示波器
的接地端和信号源的接地端连在一起
(2)观察将c u 。将c u 接到示渡器的输入通道进行观察,连接电路时同时需要注意满足“共 地”,观察并画出波形,根据波形计算电容量。
(3)测量电容数值使用示波器的双通道输入,一路观测信号源输出,一路观察c u ,注意两 通道的公共接点要和信号源接地端和示波器的接地端连在一起,以满足“共地”调节方波的频
率,使得其半周期远大于RC 电路的时间常数τ根据式(5),由c u 测量时间常数τ,并测定 电容数值.
3.根据电容容抗和频率的关系,测定电容
(1)电路如图4,信号源输出正弦波。用数字万用电表的交流电压量程分别测量c u ,R u 的有效值,根据式(8)计算电容数值.电容C 约为μF .060,电阻R 为Ωk 10,信号源输出电 压(有效值)为V 2=U ,信号源频率为Hz f 200=。
(2)现察电容的容抗随频率变化的规律.保持信号源输出电压U 不变,Ω=k 10R ,改变频率f ,观察并分别测量c u 和R u 。根据实验结果,作出电容器容抗随频率变化曲线。
【实验步骤】(注:写预习报告时留有适当的空白,实验后记录主要的操作过程。)【数据记录及处理】
表1 暂态过程测定电容量
表2 用示波器测电容
表3 根据容抗和频率关系测定电容量
表4 频率和容抗关系曲线
【误差分析】(分析本实验产生误差的各种原因。)
中国石油大学(华东)现代远程教育 实验报告 课程名称:电工电子学 实验名称:三相交流电路 实验形式:在线模拟 +现场实践 提交形式:在线提交实验报告 学生姓名:赵军学号: 年级专业层次:14 春石油开采技术高起专 学习中心:江苏油田学习中心 提交时间:2014 年 6 月8 日
一、实验目的 1 . 练习三相交流电路中负载的星形接法。 2 . 了解三相四线制中线的作用。 二、实验原理 1 . 对称三相电路中线、相电压和线、相电流的关系,三相电路中,负载的连接分为星形连接和三角形连接两种。一般认为电源提供的是对称三相电压。 ( 1 )星形连接的负载如图1 所示: 图1 星形连接的三相电路 A、B、C表示电源端,N为电源的中性点(简称中点),N'为负载的中性点。无论是三线制或四线制,流过每一相负载的相电流恒等于与之相连的端线中的线电流: (下标I 表示线的变量,下标p 表示相的变量) 在四线制情况下,中线电流等于三个线电流的相量之和,即 端线之间的电位差(即线电压)和每一相负载的相电压之间有下列关系:
当三相电路对称时,线、相电压和线、相电流都对称,中线电流等于零,而线、相电压满足: ( 2 )三角形连接的负载如图2 所示: 其特点是相电压等于线电压: 线电流和相电流之间的关系如下: 当三相电路对称时,线、相电压和线、相电流都对称,此时线、相电流满足: 2 . 不对称三相电路 在三相三线制星形连接的电路中,若负载不对称,电源中点和负载中点的电位不再相等,称为中点位移,此时负载端各相电压将不对称,电流和线电压也不对称。 在三相四线制星形连接的电路中,如果中线的阻抗足够小,那么负载端各相电压基本对称,线电压也基本对称,从而可看出中线在负载不对称时起到了很重要的作用。但由于负载不对称,因此电流是不对称的三相电流,这时的中线电流将不再为零。 在三角形连接的电路中,如果负载不对称,负载的线、相电压仍然对称,但线、相电流不再 对称。 如果三相电路其中一相或两相开路也属于不对称情况。
大学物理实验(I I)实验讲义 华中科技大学物理学院实验教学中心
目录 实验1:偏振光实验 (1) 实验2:迈克尔逊和法布里-珀罗干涉仪 (5) 实验3:振动力学综合实验 (13) 实验4:RLC电路和滤波器 (22)
实验1:偏振光实验 【实验目的】 1.观察光的偏振现象,加深对其规律认识。 2.了解产生和检验偏振光的光学元件及光电探测器的工作原理。 3.掌握一些光的偏振态(自然光、线偏振光、部分偏振光、椭圆偏振光、圆偏振光)的鉴别方 法以及相互的转化。 【课前预习】 1.光的波动方程以及麦克斯韦方程组。 2.电磁波的偏振性及波片的性质。 【实验原理】 1、自然光与偏振光 麦克斯韦指出光波是一种电磁波,电磁波是横波。由于光与物质相互作用过程中反应比较明显的是电矢量E,故此,常用E表征光波振动矢量,简称光矢量。一般光源发射的光波,其光矢量在垂直于传播方向上的各向分布几率相等,这种光就称为自然光。光矢量在垂直于传播方向上有规则变化则体现了光波的偏振特性。如果光矢量方向不变,大小随相位变化,这时在垂直于光波传播方向的平面上光矢量端点轨迹是一直线,则称此光为线偏振光(平面偏振光),光矢量与传播方向构成的平面叫振动面如图1(a)。图1(b)是线偏振光的图示法,其中短线表示光矢量平行于纸面,圆点表示光矢量与纸面垂直。如果其光矢量是随时间作有规律的改变,光矢量的末端在垂直于传播方向的平面上的轨迹是圆或者椭圆,这样的光相应的被称为圆偏振光或者椭圆偏振光,如图1(c)。介于偏振光和自然光之间的还有一种叫部分偏振光,其光矢量在某一确定方向上最强,亦即有更多的光矢量趋于该方向,如图1(d)。任一偏振光都可以用两个振动方向互相垂直,相位有关联的线偏振光来表示。 2、双折射现象 当一束光入射到光学各向异性的介质时,折射光往往有两束,这种现象称为双折射。冰洲石(方解石)就是典型的双折射晶体,如通过它观察物体可以看到两个像。当一束激光正入射于冰洲石时,若表面已抛光则将有两束光出射,其中一束光不偏折,即o光,它遵守通常的折射定律,称为寻常光。另一束发生了偏折,即e光,它不遵守通常的折射定律,称为非常光。用偏振片检查可以发现,这两束光都是线偏振光,但其振动方向不同,其两束光的光矢量近于垂直。晶体中可以找到一个特殊方向,在这个方向上无双折射现象,这个方向称为晶体的光轴,也就是说在光轴方向o光和e光的传播速度、折射率是相等的。此处特别强调光轴是一个方向,不是一条直线。只有一个光轴的晶体称为单轴晶体,如冰洲石,石英,红宝石,冰等,其中又分为负晶体(o光折射率大于e光折射率,即n o>n e)和正晶体(n o 实验三单相和三相交流调压电路实验 一、实验目的 (1).加深理解交流调压电路的工作原理。 (2).加深理解单相交流调压感性负载时对移相范围要求。 (2).加深理解三相交流调压阻性负载时的工作情况。 二、实验设备及仪器 (1).计算机 (2).MATLAB软件 三、注意事项 (1)在电阻电感负载时,当α 交流电源:simpowersystem\Electrical sources\AC Voltage Source 晶闸管: simpowersystem\Power Electronics\thyristor 电阻: simpowersystem\Elements\series RLC Branch (b)设置参数 根据已知条件设置电源和负载参数,晶闸管可用默认参数。 图2电阻负载主电路部分 步骤二:搭建触发电路 (a)触发电路利用脉冲发生器实现,如图3所示 图3 脉冲触发电路 触发脉冲提取路径为: simulink\Sources\Pulse Genetator (b)设置参数 脉冲类型:Time based 时间:Use simulation time 脉冲幅值:1.0 脉冲宽度:5 脉冲周期:(自己思考) 脉冲延时:(单位:秒;触发角不同,延时不同。注意:两个触发脉冲的延时是否一样?应差多少?) 步骤三:搭建测量电路 大学物理实验讲义(密度测定) 不规则物体密度的测定 【实验目的】 1、学习物理天平的使用方法; 2、掌握用流体静力称衡法测定不规则固体 密度的原理和方法; 3、掌握用助沉法测定不规则固体密度(比 水的密度小)的原理和方法; 4、掌握用密度瓶测定碎小固体密度的原理 和方法 。 【实验仪器和用品】 物理天平(500g 、50mg )、密度瓶(50ml )、烧杯(500ml )、不规则金属块(被测物)、石蜡块(被测物)、碎小石子(被测物)、清水、细线。 密 游码 平衡螺母 边刀托 杯托盘 底座 度盘 指针 中刀托 手轮 调平螺母 挂钩 吊耳 水准泡 托盘 托盘 横梁 物理天 1 m 图3 静力 【实验原理】 某种物质单位体积的质量叫做这种物质的密度。对一密度均匀的物体,若其质量为m,体积为V ,则该物体的密度: V m =ρ ( 1 ) 实验中,测出物体的质量m 和体积V ,由上式可求出样品的密度。 1、用流体静力称衡法测定不规则固体的密度(比水的密度大) 设被测物在空气中的质量为m 物 (空气浮力忽略不计),全部 浸没在水中(悬吊,不接触 烧杯壁和底)的表观质量为 m 1(如图3示),体积为V , 水的密度为ρ水 。根据阿基米德定律,有: 1()Vg m m g ρ=-水 1m m V ρ-=水 被测物密度: 1m m V m m ρρ==-水 (2) 2、流体静力称衡法和助沉法相结合测定密度小于水的不规则固体的密度 设被测物在空气中的质量为m ,用细线将被测物与另一助沉物串系起来:被测物在上,助沉物在下。设仅将助沉物没入水中而被测物在水面上时系统的表观质量为1 m ,二者均没入水中(注意悬吊,不接触烧杯壁和底)时的表观质量为2m ,如图4所示: 根据阿基米德定律,被测物受到的浮力为:1m 图4 静力称衡法和助待 测物块m 大学物理实验复习资料 复习要求 1.第一章实验基本知识; 2.所做的十二个实验原理、所用的仪器(准确的名称、使用方法、分度值、准确度)、实验操作步骤及其目的、思考题。 第一章练习题(答案)1.指出下列情况导致的误差属于偶然误差还是系统误 差? ⑴读数时视线与刻度尺面不垂直。——————————该误差属于偶然误差。 ⑵将待测物体放在米尺的不同位置测得的长度稍有不同。——该误差属于系统误差。 ⑶天平平衡时指针的停点重复几次都不同。——————该误差属于偶然误差。 ⑷水银温度计毛细管不均匀。——————该误差属于系统误差。 ⑸伏安法测电阻实验中,根据欧姆定律R x=U/I,电流表内接或外接法所测得电阻的阻值与实际值不相等。———————————————该误差属于系统误差。 2.指出下列各量为几位有效数字,再将各量改取成三位有效数字,并写成标准式。 测量值的尾数舍入规则:四舍六入、五之后非零则入、五之后为零则凑偶 ⑴63.74 cm ——四位有效数字,6.37 ×10cm 。 ⑵ 1.0850 cm ——五位有效数字,1.08cm , ⑶0.01000 kg ——四位有效数字, 1.00 ×10-2kg , ⑷0.86249m ——五位有效数字,8.62 ×10-1m , ⑸ 1.0000 kg ——五位有效数字,1.00kg , ⑹ 2575.0 g ——五位有效数字,2.58×103g , ⑺ 102.6 s;——四位有效数字,1.03 ×102s , ⑻0.2020 s ——四位有效数字, 2.02 ×10-1s , ⑼ 1.530×10-3 m. ——四位有效数字,1.53 ×10-3m ⑽15.35℃——四位有效数字,1.54×10℃3.实验结果表示 ⑴精密天平称一物体质量,共称五次,测量数据分别为:3.6127g,3.6122g,3.6121g,3.6120g,3.6125g, 试求 ①计算其算术平均值、算术平均误差和相对误差并写 出测量结果。 ②计算其测量列的标准误差、平均值标准误差和相对 误差并写出测量结果。 解:算术平均值 = m3 612 3 5 15 1 . ≈ ∑ =i i m (g) 算术平均误差m ? = - =∑ = 5 1 5 1 i i m m 0.00024 = 00003(g) 相对误差 m m E m ? = =0.0003/3.6123=0.000083≈0.009% 用算术平均误差表示测量结果:m = 3.6123±0.0003(g) 测量列的标准误差 ()()()( 1 5 3 2 6123 3 6121 3 2 6123 3 6122 3 2 6123 3 6127 3 - + - + - + - =. . . . . . =0.0003(g) 经检查,各次测量的偏差约小于3σ,故各测量值均 有效。 平均值的标准误差 5 0003 0. = = n m σ σ ≈0.00014(g) 相对误差 % . % . . 0004 100 6123 3 00014 ≈ ? = = m E m m σ 用标准误差表示的测量结果= m 3.61230±0.00014(g) ⑵有甲、乙、丙、丁四人,用螺旋测微器测量一铜球 的直径,各人所得的结果是: 甲:(1.3452±0.0004)cm;乙:(1.345±0.0004)cm 丙:(1.34±0.0004)cm;丁:(1.3±0.0004)cm 问哪个表示得正确?其他人的结果表达式错在哪里? 参考答案:甲:正确。 测量结果的最后一 其他三个的错误是测量结果的最后一位没有与误差所 在位对齐。 ⑶用级别为0.5、量程为10mA的电流表对某电路的 电流作10次等精度测量,测量数据如下表所示。试计 电路仿真实验报告 实验一直流电路工作点分析和直流扫描分析 一、实验目的 (1)学习使用Pspice软件,熟悉它的工作流程,即绘制电路图、元件类别的选择及其参数的赋值、分析类型的建立及其参数的设置、Probe窗口的设置和分析的运行过程等。 (2)学习使用Pspice进行直流工作点的分析和直流扫描的操作步骤。 二、原理与说明 对于电阻电路,可以用直观法列些电路方程,求解电路中各个电压和电流。Pspice软件是采用节点电压法对电路进行分析的。 使用Pspice软件进行电路的计算机辅助分析时,首先编辑电路,用Pspice的元件符号库绘制电路图并进行编辑。存盘。然后调用分析模块、选择分析类型,就可以“自动”进行电路分析了。 三、实验示例 1、利用Pspice绘制电路图如下 2、仿真 (1)点击Psipce/New Simulation Profile,输入名称; (2)在弹出的窗口中Basic Point是默认选中,必须进行分析的。点击确定。 (3)点击Pspice/Run(快捷键F11)或工具栏相应按钮。 (4)如原理图无错误,则显示Pspice A/D窗口。 (5)在原理图窗口中点击V,I工具栏按钮,图形显示各节点电压和各元件电流值如下。 四、选做实验 1、直流工作点分析,即求各节点电压和各元件电压和电流。 2、直流扫描分析,即当电压源的电压在0-12V之间变化时,求负载电阻R l中电流虽电压源的变化 曲线。 曲线如图: 直流扫描分析的输出波形3、数据输出为: V_Vs1 I(V_PRINT1) 0.000E+00 1.400E+00 1.000E+00 1.500E+00 2.000E+00 1.600E+00 3.000E+00 1.700E+00 4.000E+00 1.800E+00 5.000E+00 1.900E+00 6.000E+00 2.000E+00 7.000E+00 2.100E+00 8.000E+00 2.200E+00 9.000E+00 2.300E+00 1.000E+01 2.400E+00 1.100E+01 2.500E+00 1.200E+01 2.600E+00 实验09用牛顿环测曲率半径 光的干涉现象证实了光在传播过程中具有波动性。光的干涉现象在工程技术和科学研究方面有着广 泛的应用。获得相干光的方法有两种:分波阵面法(例如杨氏双缝干涉、菲涅尔双棱镜干涉等)和 分振幅法(例如牛顿环等厚干涉、迈克尔逊干涉仪干涉等)。本实验主要研究光的等厚干涉中的两个典型 干涉现象,即牛顿环和劈尖干涉,它们都是用分振幅方法产生的干涉,其特点是同一条干涉条纹 处两反射面间的厚度相等,故牛顿环和劈尖都属于等厚干涉。在实际工作中,通常利用牛顿环来测量 光波波长,检查光学元件表面的光洁度、平整度和加工精度,利用劈尖来测量微小长度、薄膜的厚度 和固体的热膨胀系数等。 【实验目的】 1.观察光的干涉现象及其特点。 2.学习使用读数显微镜。 3.利用牛顿环干涉测量平凸透镜的曲率半径R 。入射光 4.利用劈尖干涉测量微小厚度。 【仪器用具】 R 读数显微镜、钠光灯、牛顿环装置、劈尖 r K d K 【实验原理】O (a) 1.牛顿环 牛顿环干涉现象是 1675 年牛顿在制作天文望远镜时,偶 然地将一个望远镜的物镜放在平面玻璃上而发现的。 如图 8-1 所示,将一个曲率半径为R(R很大)的平凸 透镜的凸面放在一块平面玻璃板上,即组成了一个牛 顿环装置。在透镜的凸面与平面玻璃板上表面间,构成了 一个空气薄层,其厚度从中心触点O (该处厚度为零) 向外逐渐增加,在以中心触点O 为圆心的任一圆周上的各点,薄空气层的厚度都相等。因此,当波长为的单色 光垂直入射时,经空气薄层上、下表面反射的两束相干光 形成的干涉图象应是中心为暗斑的宽窄不等的明暗相间 的同心圆环。此圆环即被称之为牛顿环。由于这种干涉条 纹的特点是在空气薄层同一厚度处形成同一级干涉条纹,因 此牛顿环干涉属于等厚干涉。 D 1 X (左)X(右 ) 11 D 4 X 4(左)X 4(右 ) (b) 图8-1 牛顿环的产生 设距离中心触点O 半径为 r K的圆周上某处,对应的空气薄层厚度为 d K,则由空气薄层上、下表面反射的两束相干光的光程差为 K 2d K 2 ( 8-1) 电子电工综合实验论文 专题:裂相(分相)电路 院系:自动化学院 专业:电气工程及其自动化 姓名:小格子 学号: 指导老师:徐行健 裂相(分相)电路 摘要: 本实验通过仿真软件Mulitinism7,研究如何将一个单相的交流分裂成多相交流电源的问题。用如下理论依据:电容、电感元件两端的电压和电流相位差是90度,将这种元件和与之串联的电阻当作电源,这样就可以把单相交流源分裂成两相交流电源、三相电源。同时本实验还研究了裂相后的电源接不同的负载时电压、功率的变化。得到如下结论: 1.裂相后的电源接相等负载时两端的电压和负载值成正相关关系; 2.接适当的负载,裂相后的电路负载消耗的功率将远大于电源消耗的功率; 3.负载为感性时,两实验得到的曲线差别较小,反之,则较大。 关键词:分相两相三相负载功率阻性容性感性 引言 根据电路理论可知,电容元件和电感元件最容易改变交流电的相位,又因它们不消耗能量,可用作裂相电路的裂相元件。所谓裂相,就是将适当的电容、电感与三相对称负载相配接,使三相负载从单相电源获得三相对称电压。而生活和工作中一般没有三相动力电源,只有单相电源,如何利用单相电源为三相负载供电,就成了值得深入研究的问题了。 正文 1.实验材料与设置装备 本实验是理想状态下的实验,所有数据都通过在电路专用软件Multisim 7中模拟实验测得的;所有实验器材为(均为理想器材) 实验原理: (1). 将单相电源分裂成两相电源的电路结构设计 把电源U1分裂成U1和U2输出电压,如下图所示为RC桥式分相电压原理,可以把输入电压分成两个有效值相等,相位相差90度的两个电压源。 上图中输出电压U1和U2与US之比为 实验报告 实验项目:无中线星形联结三相交流调压电路专业班级: 姓名:学号: 实验室号:402实验组号: 实验时间:2014.12.27 批阅时间: 指导教师:成绩: 1.熟悉 Matlab 仿真软件和 Simulink 模块库。 2.掌握无中线星形联结三相交流调压电路的工作原理、工作情况和工作波形。 二.实验器材: 计算机、matlab 软件。 三.实验原理: 三相交流调压电路有星形联结和三角形联结等多种方案。其中星形联结又有无中线和有中线两种电路,三角形联结有线路控制、支路控制和中点控制的不同电路。无中线星形联结三相交流调压电路的原理图如图所示。 无中线星形联结三相交流调压电路 uc ub ua Uct ut p1p2 pulse56 Uct ut p1p2 pulse34 Uct ut p1p2 pulse12 Continuous pow ergui g1g2m AI A2VT1,3 g1g2m AI A2 VT1,2 g1g2m AI A2VT1,1 v +-v +-v + -U 输出 U 输入 Rc Rb Ra 6 Multimeter (10*u[1]/180) Fcn 30@ 无中线星形联结三相交流调压电路的仿真模型如图所示,该模型实际上由三个单相交流调压电路组成,图中VT12、VT34和VT56分别为双向晶闸管开关模块,pulse12、pulse34和pulse56是相应晶闸管的触发模块。为了观察方便,在触发模块的移相控制输入端接入了一个控制角与移相控制电压 Uct 的变化函数Uct = 10u1/180 式中,u1为控制角(度),由常数模块@设定。 五.实验数据: 1.电阻负载α = 30°无中线星形联结三相交流调压电路的输出电压和波形 2.电阻负载α = 60°无中线星形联结三相交流调压电路的输出电压和波形 一、实验目的 1.学习三相交流电路中三相负载的连接。 2.了解三相四线制中线的作用。 3.掌握三相电路功率的测量方法。 二、主要仪器设备 1.实验电路板 2.三相交流电源 3.交流电压表或万用表 4.交流电流表 5.功率表 6.单掷刀开关 7.电流插头、插座 三、实验内容 1.三相负载星形联结 按图 3-2 接线,图中每相负载采用三只白炽灯,电源线电压为220V。 图3-2 三相负载星形联结 (1) 测量三相四线制电源的线电压和相电压,记入表3-1( 注意线电压和相电压的关系) 。 U UV/V U VW/V U WU/V U UN/V U VN/V U WN/V 219218 220127 127127 表 3-1 (2)按表 3-2 内容完成各项测量,并观察实验中各白炽灯的亮度。表中对称负载时为每相开亮三 只灯;不对称负载时为 U相开亮一只灯, V 相开亮两只灯, W相开亮三只灯。 测量值相电压相电流中线电流中点电压负载情况U UN’ /V U VN’ /V U WN’ /VI U/AI V/AI W/A I N/A U N’N/V 对称有中线124 124 124 0 负载无中线125 125 123 1 不对称有中线126 125 124 负载 无中线 167 143 78 50 表 3-2 2. 三相负载三角形联结 按图 3-3 连线。测量功率时可用一只功率表借助电流插头和插座实现一表两用, 具体接法见图 3-4 所示。接好实验电路后,按表 3-3 内容完成各项测量,并观察实验中白炽灯的亮度。表中对称负载和不 对称负载的开灯要求与表 3-2 中相同。 图 3-3 三相负载三角形联结 图 3-4 两瓦特表法测功率 测量值 线电流 (A) 相电流 (A) 负载电压 (V) 功率 (W) 负载情况 I U I V I W I UV I VW I WU UV VW WU 1 2 U U U P P 对称负载 213 212 215 -111 -109 不对称负载 220 217 216 表 3-3 “运动控制系统”专题实验 实验报告 电子与信息工程学院自动化科学与技术系 (5)可调电阻(NMCL—03) (6)电机导轨及测速发电机(或光电编码器) (7)三相线绕式异步电动机 (8)双踪示波器 (9)万用表 (10)直流发电机M03 四.实验原理 1.系统组成及原理 双闭环三相异步电动机调压调速系统的主电路为三相晶闸管交流电源及三相绕线式异步电动机(转子回路串电阻)。控制系统由电流调节器(ACR),速度调节器(ASR),电流变换器(FBC),速度变换器(FBS),触发器(GT),一组桥脉冲放大器等组成。其系统原理图如图6-1所示。 图6-1 整个调速系统采用了速度,电流两个反馈控制环。这里的速度环作用基本上与直流调速系统相同而电流环的作用则有所不同。在稳定运行情况下,电流环对电网振动仍有较大的抗扰作用,但在起动过程中电流环仅起限制最大电流的作用,不会出现最佳起动的恒流特性,也不可能是恒转矩起动。 异步电机调压调速系统结构简单,采用双闭环系统时静差率较小,且比较容易实现正,反转,反接和能耗制动。但在恒转矩负载下不能长时间低速运行,因低速运行时转差功率 电子与信息工程学院自动化科学与技术系 电子与信息工程学院自动化科学与技术系 电子与信息工程学院自动化科学与技术系 (2)空载电压为200V时 n/(r/min) 1281 1223 1184 1107 1045 I G/A 0.10 0.11 0.12 0.13 0.13 U G/V 182 179 176 166 157 M/(N·m) 0.2265 0.2458 0.2636 0.2814 0.2831 2.闭环系统静特性 n/(r/min) 1420 1415 1418 1415 1416 1412 电子与信息工程学院自动化科学与技术系 实验16用霍尔效应法测量磁场 在工业生产和科学研究中,经常需要对一些磁性系统或磁性材料进行测量,被测磁场的范 围可从~10 15-3 10T (特斯拉),测量所用的原理涉及到电磁感应、磁光效应、热磁效应等。常用的磁场测量方法有核磁共振法、电磁感应法、霍尔效应法、磁光效应法、超导量子干涉器件法等近十种。 一般地,霍尔效应法用于测量10~104 -T 的磁场。此法结构较简单,灵敏度高,探头体积小、测量方便、在霍尔器件的温度范围内有较好的稳定性。但霍尔电压和内阻存在一定的温度系数,并受输入电流的影响,所以测量精度较低。 用半导体材料制成的霍尔器件,在磁场作用下会出现显着的霍尔效应,可用来测量磁场、霍尔系数、判断半导体材料的导电类型(N 型或P 型)、确定载流子(作定向运动的带电粒子)浓度和迁移率等参数。如今,霍尔效应不但是测定半导体材料电学参数的主要手段,而且利用该效应制成的霍尔器件已广泛用于非电量电测、自动控制和信息处理等方面,如测量强电流、压力、转速等,在工业生产要求自动检测和控制的今天,作为敏感元件之一的霍尔器件,将有更为广阔的应用前景。了解这一富有实用性的实验,对于日后的工作将有益处。 【实验目的】 1. 了解霍尔效应产生的机理。 2. 掌握用霍尔器件测量磁场的原理和基本方法。 3. 学习消除伴随霍尔效应的几种副效应对测量结果影响的方法。 4. 研究通电长直螺线管内轴向磁场的分布。 【仪器用具】 TH-H/S 型霍尔效应/螺线管磁场测试仪、TH-S 型螺线管磁场实验仪。 【实验原理】 1. 霍尔效应产生的机理 置于磁场中的载流体,如果电流方向与磁场方向垂直,则在垂直于电流和磁场的方向会产生一附加的横向电场,载流体的两侧会产生一电位差,这个现象是美国霍普斯金大学二年级研究生霍尔于1879年发现的,后被称为霍尔效应,所产生的电位差称为霍尔电压。特别是在半导体样品中,霍尔效应更加明显。 霍尔电压从本质上讲是运动的带电粒子在磁场中受洛仑兹力作用而引起的偏转。当带电粒子(电子和空穴)被约束在固体材料中,这种偏转就导致在垂直电流和磁场方向上产生正负电荷的积累,从而形成附加的横向电场,即霍尔电场。对于图1-1(a )所示的N 型半导体试样,若在X 方向通以电流S I ,在Z 方向加磁场B ,试样中载流子(电子)将受到洛仑兹力大小为: evB F g =(1-1) 则在Y 方向,在试样A 、A '电极两侧就开始聚积异号电荷而产生相应的附加电场——霍尔电场。电场的指向取决于试样的导电类型,对N 型半导体试样,霍尔电场逆Y 方向,P 型半导体试样,霍尔电场则沿Y 方向,即有: 当S I 沿X 轴正向、B 沿Z 轴正向、H E 逆Y 正方向的试样是N 型半导体。 大学物理实验讲义 普通物理教研室编 班级: 学号: 姓名: 学生实验守则 1、进实验室前,必须根据每个实验的预习要求,阅读有关资料。 2、按时进入实验室,保持安静和整洁,独立完成实验。 3、实验开始前,应仔细检查仪器、设备是否齐备和完好。若有不全或损坏情况,应及时报告指导教师。 4、爱护公物,正确使用实验仪器和设备,不得随意动用与本实验无关的仪器和设备。 5、接线完毕,先自行检查,再请指导教师检查,确认无误后,方可接通电源。 6、在实验过程中必须服从教师指导,严格遵守操作规程,精力高度集中,操作认真,要有严格的科学态度。 7、实验进行中,严禁用手触摸线路中带电部分,严禁在未切断电源的情况下改接线路;若有分工合作的情况,必须要分工明确,责任分明,操作要有序,以确保人身安全和设备安全。 8、实验中若出现事故或发现异常情况,应立即关断电源,报告指导教师,共同分析事故原因。 9、实验完毕,应报请指导教师检查实验报告,认为达到要求后,方可切断电源。并整理好实验装置,经指导教师检查后才能离开实验室。 目录 序言 (1) 绪论 (2) 测量误差与实验数据处理基础知识 (4) 实验一长度的测量 (15) 实验二牛顿第二定律的验证 (20) 实验三固体和液体密度的测量 (23) 实验四测量比热容 (25) 4-1 混合法测固体比热容 (25) 4-2 冷却法测液体比热容 (26) 实验五测量冰的熔解热 (28) 实验六测量线胀系数 (30) 实验七万用电表的使用 (32) 实验八磁场的描绘 (36) 实验九惠斯登电桥测中值电阻 (40) 实验十伏安法测电阻 (43) 实验十一电位差计测电池的电动势和内阻 (45) 实验十二示波器的使用 (48) 实验十三静电场的描绘 (52) 实验十四测量薄透镜焦距 (55) 实验十五等厚干涉现象的研究 (58) 【参考文献】 (60) 三相交流电路实验报告-百度文库(精) 中国石油大学(华东)现代远程教育 实验报告 课程名称:电工电子学 实验名称:三相交流电路 实验形式:在线模拟+现场实践 提交形式:在线提交实验报告 学生姓名:毕义合学号:12952112061 年级专业层次:网络12春高起专 学习中心:建设工程分院函授站 提交时间: 2013 年 6 月 23 日 一、实验目的 1. 练习三相交流电路中负载的星形接法。 2. 了解三相四线制中线的作用。 二、实验原理 1. 对称三相电路中线、相电压和线、相电流的关系,三相电路中,负载的连接分为星形连接和三角形连接两种。一般认为电源提供的是对称三相电压。 (1)星形连接的负载如图1所示: 图1 星形连接的三相电路 A、B、C表示电源端,N为电源的中性点(简称中点),N' 为负载的中性点。无论是三线制或四线制,流过每一相负载的相电流恒等于与之相连的端线中的线电流: (下标I表示线的变量,下标p表示相的变量) 在四线制情况下,中线电流等于三个线电流 的相量之和,即 端线之间的电位差(即线电压)和每一相负载的相电压之间有下列关系: 当三相电路对称时,线、相电压和线、相电流都对称,中线电流等于零,而线、相电压满足: (2)三角形连接的负载如图2所示: 其特点是相电压等于线电压: 线电流和相电流之间的关系如下: 当三相电路对称时,线、相电压和线、相电 流都对称,此时线、相电流满足: 2.不对称三相电路 在三相三线制星形连接的电路中,若负载不对称,电源中点和负载中点的电位不再相等,称 为中点位移,此时负载端各相电压将不对称,电流和线电压也不对称。 在三相四线制星形连接的电路中,如果中线的阻抗足够小,那么负载端各相电压基本对称,线电压也基本对称,从而可看出中线在负载不对称时起到了很重要的作用。但由于负载不对称,因此电流是不对称的三相电流,这时的中线电流将不再为零。 在三角形连接的电路中,如果负载不对称,负载的线、相电压仍然对称,但线、相电流不再对称。 如果三相电路其中一相或两相开路也属于不对称情况。 3.三相负载接线原则 连接后加在每相负载上的电压应等于其额定 实验3 三相交流调压电路实验 一、实验目的 (1) 了解三相交流调压触发电路的工作原理。 (2) 加深理解三相交流调压电路的工作原理。 (3) 了解三相交流调压电路带不同负载时的工作特性。 二、实验所需挂件及附件 三、实验线路及原理 交流调压器应采用宽脉冲或双窄脉冲进行触发。实验装置中使用双窄脉冲。实验线路如图3-1所示。 图中晶闸管均在DJK02上,用其正桥,将D42三相可调电阻接成三相负载,其所用的交流表均在DJK01控制屏的面板上。 四、实验内容 (1)三相交流调压器触发电路的调试。 (2)三相交流调压电路带电阻性负载。 (3)三相交流调压电路带电阻电感性负载(选做)。 图3-1三相交流调压实验线路图 五、预习要求 (1)阅读电力电子技术教材中有关交流调压的内容,掌握三相交流调压的工作原理。 (2)如何使三相可控整流的触发电路用于三相交流调压电路。 六、实验方法 (1)DJK02和DJK02-1上的“触发电路”调试 ①打开DJK01总电源开关,操作“电源控制屏”上的“三相电网电压指示”开关,观察输入的三相电网电压是否平衡。 ②将DJK01“电源控制屏”上“调速电源选择开关”拨至“直流调速”侧。 ③用10芯的扁平电缆,将DJK02的“三相同步信号输出”端和DJK02-1“三相同步信号输入”端相连,打开DJK02-1电源开关,拨动“触发脉冲指示”钮子开关,使“窄”的发光管亮。 ④观察A、B、C三相的锯齿波,并调节A、B、C三相锯齿波斜率调节电位器(在各观测孔左侧),使三相锯齿波斜率尽可能一致。 ⑤将DJK06上的“给定”输出U g直接与DJK02-1上的移相控制电压U ct 相接,将给定开关S2拨到接地位置(即U ct=0),调节DJK02-1上的偏移电压电位器,用双踪示波器观察A相同步电压信号和“双脉冲观察孔”VT1的输出波形,使α=180°。 ⑥适当增加给定U g的正电压输出,观测DJK02-1上“脉冲观察孔”的波形,此时应观测到单窄脉冲和双窄脉冲。 ⑦将DJK02-1面板上的U 端接地,用20芯的扁平电缆,将DJK02-1的 lf “正桥触发脉冲输出”端和DJK02“正桥触发脉冲输入”端相连,并将DJK02“正桥触发脉冲”的六个开关拨至“通”,观察正桥VT1~VT6晶闸管门极和阴极之间的触发脉冲是否正常。 (2)三相交流调压器带电阻性负载 使用正桥晶闸管VT1~VT6,按图3-21连成三相交流调压主电路,其触发脉冲己通过内部连线接好,只要将正桥脉冲的6个开关拨至“接通”,“U lf”端接地即可。接上三相平衡电阻负载,接通电源,用示波器观察并记录α=30°、60°、90°、120°、150°时的输出电压波形,并记录相应的输出电压有效值,填入下表: 图3 静力称衡法测密度 不规则物体密度的测定 【实验目的】 1、学习物理天平的使用方法; 2、掌握用流体静力称衡法测定不规则固体密度的原理和方法; 3、掌握用助沉法测定不规则固体密度(比水的密度小)的原理和方法; 4、掌握用密度瓶测定碎小固体密度的原理和方法 。 【实验仪器和用品】 物理天平(500g 、50mg )、密度瓶(50ml )、烧杯(500ml )、不规则金属块(被测物)、石蜡块(被测物)、碎小石子(被测物)、清水、细线。 【实验原理】 某种物质单位体积的质量叫做这种物质的密度。对一密度均匀的物体,若其质量为m,体积为V ,则该物体的密度: V m = ρ (1) 实验中,测出物体的质量m 和体积V ,由上式可求出样品的密度。 1、用流体静力称衡法测定不规则固体的密度(比水的密度大) 设被测物在空气中的质量为m (空气浮力忽略不计),吊,不接触烧杯壁和底)的表观质量为m 1(如图3示),体积为水的密度为ρ水。根据阿基米德定律,有: 1()Vg m m g ρ=-水 1 m m V ρ-= 水 密度瓶 游码 平衡螺母 边刀托 杯托盘 底座 度盘 指针 中刀托 手轮 调平螺母 挂钩 吊耳 水准泡 托盘 托盘 横梁 物理天平 被测物密度: 1 m m V m m ρρ= = -水 (2) 2、流体静力称衡法和助沉法相结合测定密度小于水的不规则固体的密度 设被测物在空气中的质量为m ,用细线将被测物与另一助沉物串系起来:被测物在上,助沉物在下。设仅将助沉物没入水中而被测物在水面上时系统的表观质量为1m ,二者均没入水中(注意悬吊,不接触烧杯壁和底)时的表观质量为2m ,如图4所示: 根据阿基米德定律,被测物受到的浮力为:12()Vg m m g ρ=-水,则被测物体积为: 12 m m V ρ-= 水 被测物密度为: 12 m m V m m ρρ= = -水 (3) 3、用密度瓶测定碎小固体(小石子)的密度 假设密度瓶的质量为1m ,将瓶内装满待测的小石子后的质量为2m ,则待测小石子的质量:21m m m =-。 然后将装有小石子的密度瓶加满水,再称其总质量3m ,为了得到小石子排开水的体积,还需要将密度瓶里的小石子倒出,再加满水称得其质量为4m 。 这样可得小石子排开水的质量为:43214321(())m m m m m m m m ---=-+- 图5 密度瓶法测小石子的密度 123 4图4 静力称衡法和助沉法测石蜡块的密度 待测物块(石蜡块) 2 实验报告 课程名称:现代电力电子技术 实验项目:单相交流调压电路实验 实验时间: 实验班级: 总份数: 指导教师:朱鹰屏 自动化学院电力电子实验室 二〇〇年月日 广东技术师范学院实验报告 学院:自动化学院专业:电气工程及其自 动化 班级:成绩: 姓名:学号:组别:组员: 实验地点:电力电子实验室实验日期:指导教师签名: 实验(七)项目名称:单相交流调压电路实验 1.实验目的和要求 (1)加深理解单相交流调压电路的工作原理。 (2)加深理解单相交流调压电路带电感性负载对脉冲及移相范围的要求。 (3)了解KC05晶闸管移相触发器的原理和应用。 2.实验原理 三、实验线路及原理 本实验采用KCO5晶闸管集成移相触发器。该触发器适用于双向晶闸管或两个反向并联晶闸管电路的交流相位控制,具有锯齿波线性好、移相范围宽、控制方式简单、易于集中控制、有失交保护、输出电流大等优点。 单相晶闸管交流调压器的主电路由两个反向并联的晶闸管组成,如图3-15所示。 图中电阻R用D42三相可调电阻,将两个900Ω接成并联接法,晶闸管则利用DJK02上的反桥元件,交流电压、电流表由DJK01控制屏上得到,电抗器L d从DJK02上得到,用700mH。 图 3-15 单相交流调压主电路原理图 3.主要仪器设备 1.电路调试 主电路放大电路: (1)KC05集成移相触发电路的调试。 (2)单相交流调压电路带电阻性负载。 (3)单相交流调压电路带电阻电感性负载。 (l)KCO5集成晶闸管移相触发电路调试 将DJK01电源控制屏的电源选择开关打到“直流调速”侧使输出线电压为200V,用两根 导线将200V交流电压接到DJK03的“外接220V”端,按下“启动”按钮,打开DJK03电源开关, 大学物理实验讲义 () 目录 实验1 复摆 (4) 预习报告 (8) 实验2 弦振动的研究 (9) 预习报告 (13) 实验3 速度和加速度的测量 (14) 预习报告 (21) 实验4 动量守恒定律的验证 (22) 预习报告 (27) 实验5 空气中声速的测量 (28) 预习报告...................................................... 错误!未定义书签。实验6 RLC电路的稳态特性 (24) 预习报告...................................................... 错误!未定义书签。实验报告.. (34) 实验7 油滴法测定基元电荷 (46) 预习报告 (53) 实验8 用双臂电桥测量低值电阻 (54) 预习报告...................................................... 错误!未定义书签。实验9 牛顿环. (60) 预习报告 (67) 实验10 光电效应及普朗克常数的测定 (68) 预习报告 (73) 实验11 单缝衍射 (60) 预习报告...................................................... 错误!未定义书签。实验12 多缝的夫琅和费衍射. (79) 预习报告...................................................... 错误!未定义书签。 实验报告——速度和加速度的测量 (83) 实验报告——牛顿环 (88) 基于multisim的晶闸管交流电路仿真实验报告 ————————————————————————————————作者:————————————————————————————————日期: 自动化(院、系)自动化专业112 班组电力电子技术课 学号21 姓名易伟雄实验日期2013.11.24 教师评定 实验一、基于Multisim的晶闸管交流电路仿真实验 一、实验目的 (1)加深理解单相桥式半控整流电路的工作原理。 (2)了解晶闸管的导通条件和脉冲信号的参数设置。 二、实验内容 2.1理论分析 在单相桥式半控整流阻感负载电路中,假设负载中电感很大,且电路已工作于稳态。在u2正半周,触发角α处给晶闸管VT1加触发脉冲,u2经VT1和VD4向负载供电。u2过零变负时,因电感作用使电流连续,VT1继续导通。但因a点电位低于b点电位,使得电流从VD4转移至VD2,VD4关断,电流不再流经变压器二次绕组,而是由VT1和VD2续流。此阶段,忽略器件的通态压降,则ud=0,不会像全控桥电路那样出现ud为负的情况。 在u2负半周触发角α时刻触发VT3,VT3导通,则向VT1加反压使之关断,u2经VT3和VD2向负载供电。u2过零变正时,VD4导通,VD2关断。VT3和VD4续流,ud又为零。此后重复以上过程。 2.2仿真设计 (院、系)专业班组课学号姓名实验日期教师评定 触发脉冲的参数设计如下图 (院、系)专业班组课学号姓名实验日期教师评定 2.3仿真结果 当开关S1打开时,仿真结果如下图 (院、系)专业班组课学号姓名实验日期教师评定 三、实验小结与改进 此次实验在进行得过程中遇到了很多的问题,例如:触发脉冲参数的设置,元器件的选择等其中。还有一个问题一直困扰着我,那就是为什么仿真老是报错。后来,通过不断在实验中的调试发现,这是因为一些元器件的参数设置过小,导致调试出错。总的来说,这次实验发现了很多问题,但在反复的调试下,最后我还是完成了实验。同时,也让我认识到实践比理论更难掌握。通过不断的发现问题,然后逐一解决问题,最后得出自己的结论,我想实验的乐趣就在于此吧。 而对于当开关S1打开时的实验结果,这是因为出现了失控现象。我从书中发现:当一个晶闸管持续导通而二极管轮流导通的情况,这使ud成为正弦半波,即半周期ud 为正弦,另外半周期ud为零,其平均值保持恒定,相当于单相半波不可控整流电路时的波形 另外,在实验过程中,我们如果进行一些改进:电路在实际应用中可以加设续流二极管,以避免可能发生的失控现象。实际运行中,若无续流二极管,则当α突然增大至180度或触发脉冲丢失时,会发生一个晶闸管持续导通而二极管轮流导通的情况,这使ud成为正弦半,即半周期ud为正弦,另外半周期ud为零,其平均值保持恒定,相当于单相半波不可控整流电路时的波形。有二极管时,续流过程由二极管完成,在续流阶段晶闸管关断,这就避免了某一个晶闸管持续导通从而导致失控的想象。同时续流期间导电回路中只有一个管压降,少了一个管压降,有利于降低损耗。实验三 单相和三相交流调压电路实验(软件仿真)1
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