实验五 日光灯电路与功率因数的提高一、 实验目的1． 了解日光灯电路的结构、工作原理和线路的联接。
2． 把握提高功率因数的方式，熟悉提高功率因数的意义。
3． 进一步熟练交流电压表、电流表和功率表的利用。
二、 实验仪器交流电流表 交流电压表 功率表 日光灯电路组件 可变电容器 自耦变压器 三、 预习要求1． 温习有关正弦交流电路功率和谐振电路的内容。
2． 温习功率表的利用方式。
3． 了解日光灯电路的组成和工作原理。
四、 实验原理1． 提高功率因数的意义。
在正弦电路中，一端口上有功功率与视在功率之间的关系为：φφcos cos S UI P == 式中：φcos 为功率因数，φ是电压与电流的相位差，也是无独立源一端口的阻抗角。
当功率因数较低时，一方面会使设备的容量无法被充分利用；另一方面，当电源电压和负载功率一按时端线电流较大，功率损耗增加。
因此，提高负载的功率因数，关于降低电能损耗，提高输电效率具有重要的经济意义。
2． 提高功率因数的方式提高功率因数，能够依照负载的性质在电路中接入适当的电抗元件。
在实际电路中，用电负载多为感性，如电动机、电器、日光灯等，它们的等效电路相当于电阻与电感元件的串联。
在不改变负载的结构和工作状态的前提下，简单易行的方式是在这种感性负载两头并联补偿电容器，如图1-32所示。
图1-32 提高功率因数实验电路 图1-33 相量图U I ..由于感性负载中的感性无功电流，与并联电容中的容性无功电流，二者彼此补偿，相当于提高了功率因数。
由图1-33所示相量图分析可知，并联电容后，使电路的总电压与总电流之间的相位差减小，即提高了并联电路的功率因数，而负载本身仍能够正常工作。
固然，所并联的电容值应该有一个适当的范围，若是太大可能会使整个并联电路呈现容性，达不到提高功率因数的目的。
通过对相量图的分析，还能够看出，功率因数增大时，电路中的总电流减小，功率因数减小时，总电流增大。
L是电感，C是电容在含有电容和电感的电路中，如果电容和电感并联，可能出现在某个很小的时间段内：电容的电压逐渐升高，而电流却逐渐减少；与此同时电感的电流却逐渐增加，电感的电压却逐渐降低。
而在另一个很小的时间段内：电容的电压逐渐降低，而电流却逐渐增加；与此同时电感的电流却逐渐减少，电感的电压却逐渐升高。
电压的增加可以达到一个正的最大值，电压的降低也可达到一个负的最大值，同样电流的方向在这个过程中也会发生正负方向的变化,此时我们称为电路发生电的振荡。
电容和电感串联，电容器放电,电感开始有有一个逆向的反冲电流，电感充电;当电感的电压达到最大时,电容放电完毕，之后电感开始放电，电容开始充电，这样的往复运作，称为谐振。
而在此过程中电感由于不断的充放电，于是就产生了电磁波。
电路振荡现象可能逐渐消失，也可能持续不变地维持着。
当震荡持续维持时,我们称之为等幅振荡，也称为谐振。
谐振时间电容或电感两锻电压变化一个周期的时间称为谐振周期，谐振周期的倒数称为谐振频率。
所谓谐振频率就是这样定义的。
它与电容C和电感L的参数有关,即:f=1/√LC。
在研究各种谐振电路时，常常涉及到电路的品质因素Q值的问题，那末什么是Q 值呢？下面我们作详细的论述。
1是一串联谐振电路,它由电容C、电感L和由电容的漏电阻与电感的线电阻R所组成。
此电路的复数阻抗Z为三个元件的复数阻抗之和。
Z=R+jωL+(—j/ωC)=R+j(ωL—1/ωC) ⑴上式电阻R是复数的实部，感抗与容抗之差是复数的虚部，虚部我们称之为电抗用X表示, ω是外加信号的角频率。
当X=0时，电路处于谐振状态,此时感抗和容抗相互抵消了,即式⑴中的虚部为零，于是电路中的阻抗最小。
因此电流最大，电路此时是一个纯电阻性负载电路，电路中的电压与电流同相.电路在谐振时容抗等于感抗，所以电容和电感上两端的电压有效值必然相等，电容上的电压有效值UC=I*1/ωC=U/ωCR=QU 品质因素Q=1/ωCR，这里I 是电路的总电流。
江苏省XY中等专业学校2022-2023-2教案编号：备课组别电子组课程名称电工基础所在年级一年级主备教师授课教师授课系部授课班级授课日期课题：8－11电感线圈和电容器的并联谐振电路1教学目标1．掌握并联谐振电路的条件和特点。
2．了解并联谐振的应用重点1．并联谐振电路的条件和特点。
2．并联谐振电路与串联谐振电路的异同。
难点并联谐振电路的条件和特点。
教法理实一体化教学设备教学平台、虚拟实验室、实验室教学环节教学活动内容及组织过程个案补充教学内容课前复习串联谐振的条件和特性1．谐振条件及谐振频率2．谐振特点（4点）3．选择性与通频带的关系第七节电感线圈和电容器的并联谐振电路一、电感线圈和电容器的并联电路1．电路教学内容2．相量图：以端电压为参考相量3．讨论（1）当电源频率很低时，电感支路中阻抗较小，结果电路中电流较大。
（2）当电源频率很高时，电容支路中阻抗较小，结果电路中电流仍较大。
（3）在上述频率之间总会有一频率使电感支路中电流与电容器中电流大小近似相等，相位近似相反，电路中电流很小，且与端电压同相，这种情况叫做并联谐振。
二、电感线圈和电容器的并联谐振电路1．谐振时的相量图2．谐振的条件（1）推导I C = I RL sin ϕCXU =22LXRU+22LLXRX+整理后可得（2）电路发生谐振的条件ω0C =22020L R Lωω+——电路发生谐振的条件当ω0L=R 时，可得 X L≈X C（3）谐振频率ω0 = 221L R LC - 当ω0L >> R 时ω0 ≈LC 1；f 0 ≈LCπ213．谐振时电路的特点（1）电路的阻抗最大，且为纯电阻|Z 0| =RCL（2）电路中电流最小，且与端电压同相I 0= 0Z U = LURC（3）电感和电容上的电流接近相等，并为总电流的Q 倍。
在一般情况下，ω0L >> R ，R 可忽略不计，则I C≈ I RL ≈LX U =220L UωRL0ωR = RL0ωLCRL U 2=RL 0ωRC L U= QI 0Q =RL0ω—— 电路的品质因数并联谐振和串联谐振的谐振曲线形状相同，选择性和通频带也一样。
