!~实验四 交流电压表的测量及分析
交流串联实验实验报告
一、实验目的1. 了解交流电路的基本组成及工作原理。
2. 掌握交流电的有效值、峰值、频率等基本概念。
3. 学习交流串联电路的分析方法。
4. 培养实验操作能力和数据处理能力。
二、实验原理交流电路是由电源、负载和导线组成的电路，其特点是电压和电流随时间变化。
本实验主要研究交流串联电路，即两个或多个交流电源串联在一起，共同作用于负载的电路。
1. 交流电的基本概念：（1）峰值（Vmax）：交流电压或电流的最大值。
（2）有效值（Vrms）：交流电压或电流在热效应上等效于直流电压或电流的值。
（3）频率（f）：单位时间内交流电完成的周期数，单位为赫兹（Hz）。
2. 交流串联电路的电压分配：在交流串联电路中，各电源的电压值与其阻抗值成正比，即电压分配与阻抗成正比。
三、实验仪器与设备1. 交流电源2. 电容3. 电感4. 电阻5. 电压表6. 电流表7. 示波器8. 万用表9. 导线四、实验步骤1. 搭建实验电路：根据实验要求，将电容、电感、电阻和电源按照串联方式连接起来，并确保连接正确。
2. 测量电路参数：（1）使用电压表测量电源电压和各元件电压；（2）使用电流表测量电路中的电流；（3）使用示波器观察电压和电流的波形。
3. 数据处理：（1）计算各元件的阻抗；（2）根据电压分配原理，计算各元件的电压；（3）比较理论计算值和实验测量值，分析误差原因。
4. 实验结果分析：（1）分析实验数据，得出交流串联电路中电压分配与阻抗的关系；（2）分析实验误差，找出可能的原因。
五、实验结果与分析1. 实验数据：| 元件 | 阻抗（Ω） | 电压（V） | 电流（A） || ---- | -------- | -------- | -------- || 电容 | 10 | 5 | 0.5 || 电感 | 20 | 10 | 0.5 || 电阻 | 30 | 15 | 0.5 |2. 结果分析：（1）根据实验数据，可以看出在交流串联电路中，电压分配与阻抗成正比。
实验四 交流阻抗参数的测量和功率因数的改善
实验四交流阻抗参数的测量和功率因数的改善一、实验目的1．测量交流电路的参数。
2．验证提高感性负载功率因数的方法，体会提高功率因数的意义。
3．设计感性负载电路中补偿电容的大小。
4．学会使用单相功率表。
二、预习要求1．掌握交流电路中电流、电压间的相量关系及提高功率因数的意义和方法。
2．当外加电压不变，感性负载并联电容后，线路的总电流如何变化？它对R、L串联支路电流及功率有无影响？画出相量图。
3．熟悉功率表的选择与使用方法。
二、实验原理1、日光灯电路及其原理说明：（1）日光灯电路如图4-1所示，它由日光灯管，镇流器和启辉器主要部件组成。
A、灯管是一根玻璃管，其内壁涂有荧光粉，两端各有一个阳极和灯丝，前者为镍丝，后者为钨丝，二者焊在一起，管内充有惰性气体和水银蒸气。
B、启辉器由封在充有惰性气体的玻璃泡内的双金属片和静触片组成，双金属片和静触片都具有触头。
C、镇流器是一个带铁心的电感线圈。
图4-1（2）工作原理：当日光灯刚接通电源时，启辉器的两个触头是断开时，电路中没有电流，电源电压全加在起辉器的两个触头之间产生辉光放电，电流通过起辉器，灯丝和镇流器构成通路，对灯丝加热，灯丝发出大量电子。
起辉器放电时产生大量的热量，使双金属片受热膨胀至使触头闭合，导致放电结束。
双金属片冷却后两触头断开，通路被切断，在触头被切断的瞬间镇流器产生相当高的自感电动势与电源电压串联加在灯管的两端，启动管内的水银蒸气放电，这时辐射出的紫外线照到管内壁的荧光粉上发出白光。
灯管放电后，电源电压大部分加在镇流器上，灯管两端电压（既启辉器两触头之间的电压）较低，不能使起辉器光线光放电，因而其触头不能再接触。
在电网交流电的作用下，灯管两端的灯丝和阳极之间电位不断地发生变化，一端为正电位时另一端为负电位。
负电位端发射电子，正电位端吸收电子，从而形成为电流通路。
启辉过程：电源（220V）接通→氖气电离放电产生热→两电极通→灯丝热发射电子→辉光管极间电压为0，断开→镇流器产生感应电动势（>220V）→水银蒸汽游离放电→荧光灯发光2、功率因数的提高：（1）功率因数：对于一个无源二端网络，如下图4-2所示，它所吸收的功率P=UIcos φ，其中cosφ称为功率因数。
大学电路实验报告数据
一、实验目的1. 掌握交流电路的基本参数测量方法。
2. 熟悉交流电表的原理和操作。
3. 培养对交流电路参数的实验分析能力。
二、实验原理交流电路参数主要包括电阻、电容、电感、阻抗、导纳等。
本实验通过测量交流电路的电压、电流和功率，计算得到电路的阻抗和导纳。
三、实验设备1. 交流电源：50Hz，220V2. 交流电压表：0~500V3. 交流电流表：0~5A4. 电阻箱：0~100Ω5. 电容箱：0~100μF6. 电感箱：0~100mH7. 万用表：0~10kΩ8. 电阻器：10Ω、100Ω、1kΩ9. 电容器：10μF、100μF10. 电感器：10mH、100mH11. 电路实验箱12. 连接线四、实验步骤1. 搭建交流电路，连接电阻、电容和电感元件，确保电路连接正确。
2. 使用交流电压表测量电路的电压，记录数据。
3. 使用交流电流表测量电路的电流，记录数据。
4. 使用万用表测量电阻、电容和电感的值，记录数据。
5. 计算电路的阻抗和导纳。
五、实验数据1. 电压表测量数据：- 电压U1 = 220V- 电压U2 = 220V- 电压U3 = 220V2. 电流表测量数据：- 电流I1 = 2A- 电流I2 = 2A- 电流I3 = 2A3. 万用表测量数据：- 电阻R = 10Ω- 电容C = 100μF- 电感L = 10mH4. 计算结果：- 阻抗Z = √(R^2 + (Xc - Xl)^2)其中，Xc = 1/(2πfC)，Xl = 2πfL阻抗Z = √(10^2 + (3140.0001 - 3140.01)^2) ≈ 10.019Ω- 导纳Y = 1/Z导纳Y ≈ 0.0998S六、实验分析1. 通过实验测量数据，验证了交流电路中电压、电流和功率之间的关系。
2. 实验结果显示，电路的阻抗和导纳与电阻、电容和电感元件的参数密切相关。
3. 在实际应用中，根据电路的阻抗和导纳，可以分析电路的稳定性和工作效率。
电位与电压测量实验总结
电位与电压测量实验总结引言：电位与电压测量实验是电学实验中常见的一种实验方法，用于测量电路中的电势差或电压大小。
本文将对电位与电压测量实验进行总结，包括实验原理、实验步骤、实验注意事项以及实验结果分析等方面的内容。
一、实验原理电位是指电场中某一点相对于某一参考点的电势差，通常以参考点的电势为零点。
在电路中，常用的参考点是接地点，即电势为零。
电位的测量通常使用电位计进行，通过测量电势差来确定电位的大小。
电压是指电路中两点之间的电势差，通常用伏特(V)作为单位。
电压的测量可以通过电压表或万用表进行，将其连接在待测电路的两个测量点之间，即可测量出电压的大小。
二、实验步骤1. 准备实验所需的电路及实验器材，包括电池、电阻、导线、电位计、电压表或万用表等。
2. 按照电路图连接电路，确保连接正确无误。
3. 将电位计的一端连接在参考点上，另一端连接在待测电位点上。
4. 调节电位计的游标，使其指示在合适的刻度上。
5. 将电压表或万用表连接在待测电压的两个测量点之间。
6. 打开电路开关，记录电位计和电压表或万用表的示数。
7. 关闭电路开关，将电位计和电压表或万用表的示数归零。
三、实验注意事项1. 在连接电路时，要确保电路连接正确，避免短路或断路现象的发生。
2. 在调节电位计游标时，要注意慢慢调节，避免过快或过大的调节造成电路故障。
3. 在记录示数时，要注意读数的准确性，尽量避免示数模糊或偏差较大的情况发生。
4. 在测量电位时，要注意参考点的选择，确保电位的准确测量。
5. 在测量电压时，要注意选择合适的电压量程，避免电压超出量程而导致仪器损坏。
四、实验结果分析通过电位与电压测量实验，我们可以得到电路中的电位差和电压大小。
根据实验结果，我们可以进一步分析电路的性质和特点，如电势分布情况、电路中的电流大小等。
同时，通过与理论计算值的比较，可以验证实验结果的准确性和可靠性。
总结：电位与电压测量实验是电学实验中常用的一种实验方法，通过测量电势差和电压大小，可以了解电路中的电势分布和电路特性。
功率电压测量实验报告
实验名称：功率电压测量实验实验时间：2023年X月X日实验地点：物理实验室一、实验目的1. 理解功率和电压在电路中的关系。
2. 掌握使用功率表和电压表测量电路功率和电压的方法。
3. 分析不同电压下电路功率的变化规律。
二、实验原理1. 功率（P）：功率是描述单位时间内能量转换速率的物理量，其公式为P=VI，其中V为电压，I为电流。
2. 电压（V）：电压是描述电场力做功本领的物理量，其单位为伏特（V）。
3. 电阻（R）：电阻是描述导体对电流阻碍作用的物理量，其单位为欧姆（Ω）。
4. 串联电路：串联电路中，电流处处相等，电压在各电阻上的分配与电阻成正比。
5. 并联电路：并联电路中，电压处处相等，电流在各电阻上的分配与电阻成反比。
三、实验器材1. 功率表（0～10W）2. 电压表（0～15V）3. 电阻（0.5Ω、1Ω、2Ω、3Ω、4Ω）4. 电源（6V）5. 开关6. 导线若干四、实验步骤1. 根据实验原理图连接电路，将电阻串联接入电路中。
2. 将功率表和电压表分别接入电路，确保连接正确。
3. 闭合开关，调节电源电压，使电压表读数为6V。
4. 观察功率表的读数，记录下功率值。
5. 改变电阻，重复步骤3和4，记录不同电阻下的功率值。
6. 将电阻并联接入电路，重复步骤3和4，记录不同电阻下的功率值。
7. 整理器材，完成实验报告。
五、实验数据及处理实验次数电压（V）电阻（Ω）功率（W）1 6 0.5 3.62 6 1 3.63 6 2 3.64 6 3 3.65 6 4 3.6实验次数电压（V）电阻（Ω）功率（W）1 6 0.5 0.92 6 1 0.93 6 2 0.94 6 3 0.95 6 4 0.9六、实验结果与分析1. 通过实验数据可以看出，在电压不变的情况下，电阻串联时功率保持不变，电阻并联时功率也不变。
2. 串联电路中，随着电阻的增加，电流减小，功率保持不变。
这是因为在串联电路中，电流处处相等，根据功率公式P=VI，电压不变，功率也不变。
实验四 电压表波形响应的测量
所用仪表 测得电压值 绝对误差 相对误差
数字万用表
示波器
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4.1.2直流稳压电源电压的测量
直流稳压电源 （V） 0.5 1 2 5 8 10 15 20 25 30 万用表测量值 （V）
绝对误差 相对误差
直流稳压电源 （V） 0.5 1 2 5 8 10 15 20 25 30
实验四 电压表波形响应的研究
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一、实验目的
1.1掌握不同检波类型电压表的工作原理 1.2掌握不同检波类型电压表的使用方法 1.3掌握测量误差的分析方法在测量各种
非正弦波电压时的波形响应以及对读数 的修正 1.4研究电压表的频率特性
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二、实验原理
2.1 直流电压 2.2 交流电压
示波器测量值 （V） 绝对误差 相对误差
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4.2 交流电压的测量与误差分析
用数字万用表、毫伏表对函数发生器的发 生的1kHz正弦交流电压进行测量。（表中给出 的电压是峰峰值）
所用仪表 1V
2v
3v
5V
8V
万用表
毫伏表
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4.3 电压表波形响应的研究
用函数信号发生器分别产生1kHz的正弦波,三角波 和方波,用示波器显示其峰峰值电压分别相等,然后用 毫伏表和万用表测量下表三种波形对应的电压值.
1.瞬时值 2.有效值 3.平均值
2.3 波形因数和波峰因数
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2.4电压表的频率特性
U
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F
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交流 直流 电路实验报告
交流直流电路实验报告实验目的：通过搭建、测量和分析直流电路，理解并掌握交流和直流电路的特性以及相关的基本电路定律。
实验器材和仪器：直流电源、电流表、电压表、电阻、导线、万用表等。
实验原理：直流电路是电流方向不变的电路，其中的电压、电流都是恒定的。
而交流电路是电流方向周期性变化的电路，其中的电压、电流会随时间而变化。
实验中我们将使用直流电源，通过串联电阻、并联电阻等方式搭建直流电路，并根据实验数据进行计算和分析，从而掌握其特性。
实验步骤：1. 第一步：搭建串联电阻电路a) 将直流电源的正端和负端分别与两个电阻的一端相连，另一端通过导线连接起来；b) 使用电流表分别测量两个电阻上的电流，并记录下来；c) 使用电压表测量两个电阻之间的电压。
2. 第二步：搭建并联电阻电路a) 将直流电源的正端和负端分别与两个电阻的一端相连，另一端通过导线连接起来；b) 使用电流表测量并联电阻上的电流，并记录下来；c) 使用电压表测量并联电阻两端的电压。
3. 第三步：测量串联电阻电路的总电阻a) 断开串联电阻电路的一个电阻，将电流表连接到所断开的位置上；b) 通过直流电源，使电流表达到相同测量范围的最大值，并记录下来。
4. 第四步：测量并联电阻电路的总电阻a) 断开并联电阻电路的一个电阻，将电流表连接到所断开的位置上；b) 通过直流电源，使电流表达到相同测量范围的最大值，并记录下来。
实验数据处理与分析：根据实验所得的电流和电压数据，可以按照欧姆定律进行计算、分析和比较，得出实验结果。
具体计算过程和结果如下：1. 串联电阻电路的计算：a) 根据欧姆定律，计算两个电阻上的电流值；b) 根据电压表测量值，计算两个电阻之间的电压值。
2. 并联电阻电路的计算：a) 根据欧姆定律，计算并联电阻上的电流值；b) 根据电压表测量值，计算并联电阻两端的电压值。
3. 串联电阻电路的总电阻计算：a) 根据测量数据，计算两个电阻串联时的总电流值；b) 根据直流电源的电压和总电流，计算串联电阻电路的总电阻。
实验四 常用电子仪器的使用
实验四 常用电子仪器的使用预习部分一、实验目的1. 学习电子电路实验中常用的电子仪器──示波器、 函数信号发生器、直流稳压电源、交流毫伏表等的主要技术指标、性能及正确使用方法。
2. 初步掌握用双踪示波器观察正弦信号波形和读取波形参数的方法。
二、实验原理在模拟电子电路实验中，经常使用的电子仪器有示波器、函数信号发生器、直流稳压电源、交流毫伏表及频率计等。
它们和万用电表一起，可以完成对模拟电子电路的静态和动态工作情况的测试。
实验中要对各种电子仪器进行综合使用，可按照信号流向，以连线简捷，调节顺手，观察与读数方便等原则进行合理布局，各仪器与被测实验装置之间的布局与连接如图2-1-1所示。
接线时应注意，为防止外界干扰， 各仪器的共公接地端应连接在一起，称共地。
信号源和交流毫伏表的引线通常用屏蔽线或专用电缆线，示波器接线使用专用电缆线，直流电源的接线用普通导线。
1. 示波器这里对YB4324 型双踪示波器的使用作说明如下： 1) 寻找扫描光迹点 在开机半分钟后，如仍找不到光点，可调节垂直（position ↓↑）和水平（positiom ← →）移位旋钮，将光点移至荧光屏的中心位置。
2) 为显示稳定的波形，需注意YB4324 示波器面板上的下列几个控制开关（或旋钮）的位置。
a 、“扫描速率(sec/div)”开关──它的位置应根据被观察信号的周期来确定。
b 、“触发源（trigger source ）”选择开关（内、外）──CH1（CH2）：在双踪显示时，触发信号来自CH1（CH2）通道，在单踪显示时，触发信号来自被显示的通道；交替（ALT ）：在双踪交替显示时，触发信号来自于两个Y通道，此方式用于同时观察两路不相关的信号；图 2-1-1 模拟电子电路中常用电子仪器布局图电源（line）：触发信号来自于市电；外接（ext）：用于外触发，外触发输入端口（ext input）。
耦合方式（coupling）用于外触发。
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实验四 交流电压表的测量及分析
一、实验目的和要求
1． 了解交流电压测量的基本原理。
2． 熟悉实验所用模拟电压表和数字电压表的性能参数，掌握电压表的基本测量方法。
3． 分析几种典型电压波形对不同检波特性电压表的响应，以及它们之间的换算关系。
能对不同检波特性电压表的读
数进行解释和修正，并对测量结果做误差分析。
二、实验仪器设备
1．数字双踪示波器 TDS －1002B 2．DDS 函数信号发生器 DG1022
3．交流模拟毫伏表（平均值检波） WY2174A 4．交流数字毫伏表（有效值检波）TD1914C 5．超高频毫伏表（峰值检波）WY2282 6．数字万用表 VC88E
三、实验原理
一个交流电压的大小，可以用峰值，平均值
，有效值U ，以及波形因数K F ，波峰因数K P 等表征，
全波平均值为
有效值为
波形因数为
波峰因数为
用来测量电压的指针式电压表中的检波器有多种形式，一般来说，具有不同检波特性的电压表都是以正弦电压的有效值来定度的，但是，除有效值电压表外，电压表的示值本身并不直接代表任意波形被测电压的有效值。
可知，用具有有效值响应的电压表和平均值响应的电压表分别对各种波形的电压测量时，就算读数相同，要正确求出被测电压的均值、有效值U 和峰值，很多情况下还需进一步的换算。
四、实验内容及数据分析
1. 将WY2174A 交流毫伏表置于1V 档位，并将输入线短接，然后接通电源，让仪器预热，让指针稳定。
2．从DG1022函数信号发生器的CH1输出一个频率为100kHz ，幅值为2Vpp 的正弦波信号，接到WY2174A 交流毫伏表的输
入端。
3．调节函数信号发生器的幅值输出，使WY2174A 交流毫伏表的指针指示到0.7V 。
4．用数字示波器读出正弦波信号的峰值（最大值）和有效值（均方根值），填入表4－2。
U ˆ
U ⎰=T
dt
t u T U 0
)(1⎰=
T dt t u T U 0
2
)(1U U
K F =
U U
K P ˆ=
U U ˆ
5．将函数信号发生器的输出分别改为方波和三角波（锯齿波的对称性为50.0％时就是三角波），并调节其幅值使交流毫伏表指示均为0.7V，然后由数字示波器读出方波和三角波信号的峰值（最大值）和有效值（均方根值），填入表4－2。
6．将WY2174A交流毫伏表（平均值检波）换为TD1914C交流数字毫伏表（有效值检波），选择1V档位，并将其输入线短接，然后接通电源，让仪器预热和自动调零。
7．从DG1022函数信号发生器的CH1输出一个频率为100kHz，幅值为2Vpp的正弦波信号，接到TD1914C交流数字毫伏表的输入端。
调节函数信号发生器的输出幅值，使交流数字毫伏表的读数显示为0.7V，并从数字示波器上读出正弦波信号的峰值（最大值）和有效值（均方根值），填入表4－2。
8．将函数信号发生器的输出分别改为方波和三角波，并调节其幅值使交流数字毫伏表指示均为0.7V，然后由数字示波器读出方波和三角波信号峰值（最大值）和有效值（均方根值），填入表4－2。
9．将TD1914C交流数字毫伏表换为WY2282超高频数显毫伏表（峰值检波），选择4V档位，然后接通电源，让仪器预热和自动调零（如果存在细小的零点误差是正常的）。
10．从DG1022函数信号发生器的CH1输出一个频率为100kHz，幅值为2Vpp的正弦波信号，接到超高频数显毫伏表的输入端。
调节函数信号发生器的输出幅值，使超高频毫伏表的显示为0.7V，并从数字示波器上读出正弦波信号峰值（最大值）和有效值（均方根值），填入表4－2。
11．将函数信号发生器的输出分别改为方波和三角波，并调节其幅值使超高频毫伏表指示均为0.7V，然后由数字示波器读出方波和三角波信号峰值（最大值）和有效值（均方根值），填入表4－2。
Uˆ
12．根据三种毫伏表的读数并参照表4－1及教材表5.1各种波形参数的关系计算出三种波形的峰值和有效值U，然后和由数字示波器直接读出的峰值和有效值相比较，计算它们的绝对误差和相对误差（假设数字示波器的读数是准确的），并进行误
差分析。
13．从DG1022函数信号发生器的CH1输出一个频率为100kHz的正弦波信号，并调节其输出电压幅值，使数字示波器的峰值读数为1V，接着用WY2174A表、TD1914C表和WY2282表进行测量，把读数填入表4－3。
14．将函数信号发生器的输出分别改为方波和三角波，并调节其输出电压幅值，使数字示波器的峰值读数为1V，接着用WY2174A表、TD1914C表和WY2282表进行测量，把读数填入表4－3。
15．根据表4－3三种毫伏表各自所测得的数据，分别计算正弦波、方波及三角波的平均值、有效值和峰值，要求自己设计表格，把计算结果填在表格里，并根据三种不同波形由测量值所计算出的峰值，求出计算峰值与示波器读数峰值之间的
16．先将WY2174A交流毫伏表置于300mV档位，VC88E数字万用表设置在交流电压位置，然后从DG1022函数信号发生器的CH1输出一个频率为200Hz，幅值为200mV RMS的正弦波，分别接到WY2174A交流毫伏表和VC88E数字万用表上，记录两个电表的电压读数。
17．接着保持低频信号发生器的输出电压不变，输出频率则逐渐提高为300Hz、400Hz、500Hz、600Hz、800Hz、1kHz、1.5kHz、2kHz、5kHz、10kHz，在每一个频率点上，都分别记录下两个电表的电压读数。
从对比这两个电表所测得的两组数据，
五、思考题
1．我们经常使用的万用表也有测量交流电压的功能，能否用以代替毫伏表测量交流信号的电压？为什么？请根据实验结果并查阅有关资料作答。
2．查阅教材和其它相关资料，总结数字电压表都有哪些主要的工作特性（性能指标）？
3．查阅相关资料，回答超高频毫伏表输入探头的功用及输入端所接三通头的作用？。