电路原理实验思考题答案

实验一电阻元件伏安特性的测绘1、设某器件伏安特性曲线的函数式为I=f（U），试问在逐点绘制曲线时，其坐标变量应如何放置？在平面内绘制xOy直角坐标系，以x轴为电压U，y轴为电流I，观察I和U的测量数据，根据数据类型合理地绘制伏安特性曲线。2、稳压二极管与普通二极管有何区别，其用途如何？普通二极管的主要特性是单向导电性，也就是在正向电压的作用下，导电电阻很小；而在反向电压作用下导电电阻极大或无穷大。正因为二极管具有上述特性，电路中常把它用在整流。稳压二极管的特点就是加反向电压击穿后，其两端的电压基本保持不变。稳压二极管用来稳压或在串联电路中作基准电压。普通二极管和稳压二极管都是PN半导体器件，所不同的是普通二极管用的是单向导电性，稳压二极管是利用了其反向特性，在电路中反向联接。实验二网络的等效变换于电源的等效变换1、通常直流稳压电源的输出端不允许短路，直流恒流源的输出端不允许开路，为什么？如果电压源短路，会把电源给烧坏，相当于负载无限小，功率RPU2为无穷大。如果电流源开路，相当于负载无穷大，那么功率RPI2为无穷大，也会烧坏电流源。2、电压源与电流源的外特性为什么呈下降趋势，稳压源和恒流源的输出在任何负载下是否保持恒值？因为电压源有一定内阻，随着负载的增大，内阻的压降也增大，因此外特性呈下降趋势。电流源实际也有一个内阻，是与理想恒流源并联的，当电压增加时，同样由于内阻的存在，输出的电流就会减少，因此，电流源的外特性也呈下降的趋势。不是。当负载大于稳压源对电压稳定能力时，就不能再保持电压稳定了，若负载进一步增加，最终稳压源将烧坏。实际的恒流源的控制能力一般都有一定的范围，在这个范围内恒流源的恒流性能较好，可以基本保持恒流，但超出恒流源的恒流范围后，它同样不具有恒流能力了，进一步增加输出的功率，恒流源也将损坏。实验三叠加原理实验1、在叠加原理实验中，要令U1、U2分别单独作用，应如何操作？可否直接将不作用的电源（U1或U2）置零连接？在叠加原理实验中，要令U1单独作用，则将开关K1投向U1侧，开关K2投向短路侧；要令U2单独作用，则将开关K1投向短路侧，开关K2投向U2侧。不能直接将不作用的电源置零连接，因为实际电源有一定的内阻，如这样做，电源内阻会分去一部分电压，从而造成实验数据不准确，导致实验误差。2、实验电路中，若有一个电阻器改为二极管，试问叠加原理的叠加性与齐次性还成立吗？为什么？成立。当电流沿着二极管的正向流过二极管时，叠加原理的叠加性与齐次性都成立，但当反向流过二极管时，会由于二级管的单向导电性而使得无法验证叠加原理的正确性，但这只是由于二极管的性质造成的。实验四戴维南定理和诺顿定理的验证——线性有源二端网络等效参数的测定1、在求戴维南或诺顿等效电路时，做短路试验，测ISC的条件是什么？在本实验中可否直接做负载短路实验？测ISC的条件是：插入毫安表，端接A、B端。在本实验中可直接做负载短路实验，测出开路电压U与短路电流I，等效电阻IUR。2、说明测有源二端网络开路电压及等效内阻的几种方法，并比较其优缺点。（1）测开路电压：①零示法，优点：可以消除电压表内阻的影响；缺点：操作上有难度，尤其是精确度的把握。②直接用电压表测量，优点：方便简单，一目了然；缺点：会造成较大的误差。（2）测等效内阻：①直接用欧姆表测量，优点：方便简单，一目了然；缺点：会造成较大的误差。②开路电压、短路电流法，优点：测量方法简单，容易操作；缺点：当二端网络的内阻很小时，容易损坏其内部元件，因此不宜选用。③伏安法，优点：利用伏安特性曲线可以直观地看出其电压与电流的关系；缺点：需作图，比较繁琐。④半电压法，优点：方法比较简单；缺点：难于把握精确度。实验五典型电信号的观察与测量1、示波器面板上“t/div”和“V/div”的含义是什么？“t/div”指的是扫描速率，顺时针旋转该旋钮，波形在X方向变大。“V/div”指的是电压灵敏度，顺时针旋转该旋钮，波形在Y方向变大。2、观察本机“标准信号”时，要在荧光屏上得到两个周期的稳定波形，而幅度要求为3格，试问Y轴电压灵敏度应置于哪一档位置？“t/div”又应置于哪一档位置？“标准信号”为0.6V，1KHz。则峰峰值Upp=0.6V,Upp/3=0.2V=200Mv，则Y轴电压灵敏度应置于1:200mV的位置。因要在荧光屏上得到两个周期的稳定波形，所以2T=2×1/f=2ms，假设两个周期共占据4格，则2ms/4=0.5ms=500μs，即“t/div”应置于500μs的位置。实验六一阶动态电路的研究1、什么样的电信号可作为RC一阶电路零输入响应、零状态响应和完全响应的激励源？阶跃信号可作为RC一阶电路零输入响应激励源；脉冲信号可作为RC一阶电路零状态响应激励源；正弦信号可作为RC一阶电路完全响应的激励源，2、已知RC一阶电路R=10KΩ，C=0.1μF，试计算时间常数τ，并根据τ值的物理意义，拟定测量τ的方案。mssRC111.010101010363。测量τ的方案：如右图所示电路，测出电阻R的值与电容C的值，再由公式τ=RC计算出时间常数τ。3、何谓积分电路和微分电路，他们必须具备什么条件？它们在方波序列脉冲的激励下，其输出信号波形的变化规律如何？这两种电路有何功用？积分电路：输出电压与输入电压的时间积分成正比的电路；应具备的条件：dtRCuuSC1。微分电路：输出电压与输入电压的变化率成正比的电路；应具备的条件：dtdRCuuSR。在方波序列脉冲的激励下，积分电路的输出信号波形在一定条件下成为三角波；而微分电路的输出信号波形为尖脉冲波。功用：积分电路可把矩形波转换成三角波；微分电路可把矩形波转换成尖脉冲波。实验七用三表法测量电路等效参数在50Hz的交流电路中，测得一只铁心线圈的P、I和U，如何算得它的阻值及电感量？若测得一只铁心线圈的P、I和U，则联立以下公式：阻抗的模IUZ，电路的功率因数UIPcos，等效电阻cos2ZPRI，等效电抗sinZX，fLXXL2可计算出阻值R和电感量L。实验八正弦稳态交流电路相量的研究1、在日常生活中，当日光灯上缺少了启辉器时，人们常用一根导线将启辉器的两端短接一下，然后迅速断开，使日光灯点亮；或用一只启辉器去点亮多只同类型的日光灯，这是为什么？当开关接通的时候，电源电压立即通过镇流器和灯管灯丝加到启辉器的两极。220伏的电压立即使启辉器的惰性气体电离，产生辉光放电。辉光放电的热量使双金属片受热膨胀，两极接触。电流通过镇流器、启辉器触极和两端灯丝构成通路。灯丝很快被电流加热，发射出大量电子。这时，由于启辉器两极闭合，两极间电压为零，辉光放电消失，管内温度降低；双金属片自动复位，两极断开。在两极断开的瞬间，电路电流突然切断，镇流器产生很大的自感电动势，与电源电压叠加后作用于管两端。灯丝受热时发射出来的大量电子，在灯管两端高电压作用下，以极大的速度由低电势端向高电势端运动。在加速运动的过程中，碰撞管内氩气分子，使之迅速电离。氩气电离生热，热量使水银产生蒸气，随之水银蒸气也被电离，并发出强烈的紫外线。在紫外线的激发下，管壁内的荧光粉发出近乎白色的可见光。2、为了改变电路的功率因数常在感性负载上并联电容器此时增加了一条电流支路问电路的总电流增大还是减小，此时感性原件上的电流和功率是否改变？总电流减小；此时感性原件上的电流和功率不变。3、提高线路功率因数，为什么只采用并联电容器法，而不用串联法，所并的电容器是否越大越好？采用并联电容补偿，是由线路与负载的连接方式决定的：在低压线路上（1KV以下），因为用电设备大多数是电机类的，都是感性负载，又是并联在线路上，线路需要补偿的是感性无功，所以要用电容器并联补偿。串联无法补偿。电容器是无功元件，如果补偿过头，造成过补偿，线路中的容性无功功率过大，线路的功率因数一样会降低。所以补偿要恰到好处（适量），不是越大越好。1.参阅课外资料，了解日光灯的启辉原理。工作原理是：当开关接通的时候，电源电压立即通过镇流器和灯管灯丝加到启辉器的两极。220伏的电压立即使启辉器的惰性气体电离，产生辉光放电。辉光放电的热量使双金属片受热膨胀，两极接触。电流通过镇流器、启辉器触极和两端灯丝构成通路。灯丝很快被电流加热，发射出大量电子。这时，由于启辉器两极闭合，两极间电压为零，辉光放电消失，管内温度降低；双金属片自动复位，两极断开。在两极断开的瞬间，电路电流突然切断，镇流器产生很大的自感电动势，与电源电压叠加后作用于管两端。灯丝受热时发射出来的大量电子，在灯管两端高电压作用下，以极大的速度由低电势端向高电势端运动。在加速运动的过程中，碰撞管内氩气分子，使之迅速电离。氩气电离生热，热量使水银产生蒸气，随之水银蒸气也被电离，并发出强烈的紫外线。在紫外线的激发下，管壁内的荧光粉发出近乎白色的可见光。3.为了改善电路的功率因数，常在感性负载上并联电容器，此时增加了一条电流支路，试问电路的总电流是增大还是减小，此时感性元上的电流和功率是否改变？感性元件上的电流和功率不变，因为对感性负荷并联电容器的目的就是减少原来供电回路上的工作电流，从而达到减少线损、减少对变压器功率的占用、提高工作电压的目的。并联上电容器后，有一部分电流在感性负荷与电容器之间来回流动，所以感性负荷上的电流没有任何减小，它的功率也不受任何影响。电路的总电流有变化，在欠补偿条件下是使电流减小的，在严重过补偿时电流是增加的。负载的功率不会变化，只是总的输入电流会降低。提高了电路的功率因数，用得比不并电容更少的电能。4.提高线路功率因数为什么只采用并联电容器法，而不用串联法？并联的电容器是否越大越好？在并联电容之前，电感单独于电源进行能量交换，它所消耗的无功功率全部由电源供给。并联电容后，电感与电容也进行着能量交换，或者说电容“产生”的无功功率部分的补偿了电感所“消耗”的无功功率。从而减少了电源提供的无功功率，这样就提高了功率因数。而串联电容会改变日光灯的工作电压可能使日光灯无法点亮电容器也是无功元件，如果补偿过头，造成过补偿，线路中的容性无功功率过大，线路的功率因数一样会降低。所以补偿要恰到好处（适量），不越大越好。实验九三相交流电路的研究1、试分析三相星形联接不对称负载在无中线的情况下，当某相负载开路或短路时会出现什么情况？如果接上中线，情况又如何？三相星形联接不对称负载在无中线的情况下，当某相负载开路或短路时负载重的那相的电压就变低；如果接上中线，三相电压趋于平衡。2、本次实验中为什么要通过三相调压器将380V的市电线电压降为220V的线电压使用？这是为了用电安全，因为实验台是金属做的，为了防止漏电，导致威胁到实验操作者的人身安全，也为了保护电路，使得电路作三相不对称负载时，不会因电压过大而烧坏电路，所以要通过三相调压器将380V的市电线电压降为220V的线电压使用。