电路各实验思考题

电路各实验思考题

戴维宁定理

1.举例说明测量一个线性有源二端网络的开路电压U oc

和等效入端电阻R o的两种方法。

答：测开路电压U oc : 方法一：直接测量在有源二端网络输出端开路时，直接用电压表接开路两端，即可测其输出端的开路电压U oc 方法二：零示法（如右图所示）在有源二端网络输出端外加一

个与U oc反向的可调的稳压源U。一

慢慢调节稳压源U使被测电路中的电流表

U oc

示数为零。根据补偿法可知U oc等于稳压电源电压U

（如右图所示）

测等效入端电阻R o

方法一：开路电压、短路电流法

在有源二端网络输出端开路时，用电压表直接测其输出端的开路电压U oc，然后再将其输出端短路，用电流表测其短路电流I SC，则等效内阻为：R o *

1 SC

因此，只要测出有源二端网络的开路电压U oc和短路电流I SC, R o就可得出，这种方法最简便。但是, 对于不允许将外部电路直接短路的网络（例如有可能因短路电流过大而损坏网络内部的器件时），不能采用此法。

方法二：外加电源法

令含源一端口网络中的所有独立电源置零，然后在端口处加一给定电压U测得流入端口的

I （如右图）,贝V ： R o *

也可以在端口处接入电流源 U （（如右图），则：R o 匕 2. 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

2

无限小，功率P U

R

为无穷大。 R

如果电流源开路，相当于负载无穷大，那么功率 P I 2R 为无穷大，也会烧坏电流源。

3. 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。 电流 电源 无源

网

络 I /，测得端口

a ①U

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。 功率因数的提高

1 ?为提高电路功率因数所并联的电容器的电容 值是否越大越好？

答：不是。

功率因数由cos 1提高到cos 2

，并联电容、无功 容量的确定：

P 匸刁(tan r tan 2) U

2 CU P(tan r tan 心)

综上所述可知，补偿容量不同功率因素提高也不

由上述向量图，有:

I C I L sin r I sin 2 将 1 U cos 2 , I L 代入上式，得

I C Up(tan i tan 2)

C

Q

C

一样：

欠补偿：功率因素提高适合 全补偿：电容设备投资增加，经济效果不明显

过补偿：使功率因数又由高变低（性质不同）。 综合考虑，功率因素提高到适当值为宜（

0.95

左右）。

2. 说明电容值的改变对负载的有功功率P 、总电 流I ，日光灯支路电流I RL 有何影响？ 答：电容值的改变并不会影响负载的有功功率及 日光灯支路的电流。

3. 提高电路的功率因数为什么只采用并联电容 法，而不采用串联法？

答：因为串联电容虽然也可以提高功率因数，但 它会使电路中的电流增大，从而增大日光灯的有 功功率，可能会超过它的额定功率而使日光灯损 坏。

4. 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？ 答：若测得一只铁心线圈的P 、I 和U ，则联立以 等效电阻 R ￡ |Z

|cos ,等效电抗 X |Z|sin , X X L

2 fL 可计算出阻值R 和电感量L 。 5. 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，下公式：阻抗的模I Z ￥，电路的功率因数cos P UI

此时感性原件上的电流和功率是否改变？

答：总电流减小；此时感性原件上的电流和功率不变。

三相电路

1.采用三相四线制时，为什么中线上不允许装保险丝？

答：会增加“断零”的可能性，如开关拉开。开关接触不良"断零"后接在三相四线上的220V 负载相当于星形联接接在380V上，然而三相负载不可能是平衡的，负载轻的一相电压最高，使这一相上的220V设备大量烧坏，而对单相负荷则不可能有回路。“断零"后会造成中性线对地电压升高，增加触电的可能性。因此，规定在中线上不允许安装熔断器和开关设备，并选择机械强度高的导线。

2.本实验中为什么要将每相负载设为两个40W

灯泡的串联？

答：

3.试说明对称三相电路中的品关系。

答：在三相电路的星形连接中，在电源和负载都对称情况下，线电压与相电压的数值关系为线电压是相电压的＜3倍，即：U i V3U p。

在三相电路的三角形联接中，线电压恒等于相电压。两线电流则为两个相电流的矢量差，当电源和负载都对称时，线电流在数值上为相电流的同咅，即ir.。4.试分析三相对称星形负载一相开路时各相电压的变化

情况（设A相负载开路）（了解）。

答：实验数据表明当三相对称星形负载B相开路时，在有中线的情况下，即使负载不对称，各相负载都可以得到对称的电压。在无中线的情况下，负载不对称则导致各相负载获得的电压不对称。阻抗小的负载获得的电压很低，导致负载无法工作；而阻抗大的负载获得的电压与线电压相同，可能会导致负载烧毁。

由此可推出中线的作用：无论负载对称与否，只要有中线，就可以保证各相负载获得对称

的相电压，安全供电。如果没有的话，在三相负载不对称时会造成三相负载获得的电压不相等，导致有的负载相电压高（甚至高过额定电压）有的负载的相电压降低，导致负载无法正常工作。

5.用实验结果分析，三相对称星形负载一相短路时各相

电压的变化情况（设B相负载短路）。

答:实验数据表明B相负载短路后，相电压U AO 220V ?U BO 0V ?U CO

220V。相电压提高到了220V, 若线电压是380V,贝V B相短路后A相电压和C 相电压会升高到380V,两相负载获得

的电压将会高于负载的额定工作电压，甚至会烧坏负载设备。

三相电路的功率测量

判另在图载的性如何根据两只功率表的读数的大小

三

相

负

載

答：在负载对称情况下：

（1）当负载为纯电阻时，两功率表的读数相

(2)当负载的功率因数为0.5时，将有一个功率表的

读数为零。

(3)当负载的功率因数小于0.5时，将有一个功率表

的读数为负值。

(4)当负载的功率因数大于0.5时，两个功率表的读

数均为正值。

2 ?对于照明负载来说，为什么中线上不允线接保险丝。答：因为照明负载是不对称负载，中线上有电流，而且电流是变化，当电流变化使保险丝烧断，就会发生不对称负载无中线的情况。

3.用二瓦法三瓦法测量三相四线制(不对称) 负载功率，核算三相总功率时，两种方法得到的功率值不同，为什

么，哪种对？

答：因为三相四线制(不对称)负载时，中线上 有电流，两瓦法测量的是电路上消耗的总功率， 而三瓦法测量的是各相负载上消耗的功率， 用三 瓦法测量的功率对，它反映的是三相负载消耗的 实际功率。

4. 对称三相电路无功功率的两种测量方法： 答：1)用二瓦计法测量对称三相电路的无功功

在对称三相电路中，可以用二瓦计法测得的 数值R 、P 2

来求出负载的无功功率Q 和负载的 功率因数。表达式为Q 3（P 1 "2）

2）用一瓦计法测量对称三相电路的无功功 率。 在对称三相电路中，无功功率还可以用一 只功率表来测量，如图 12-4。这时三相负载所 吸收的无功功率为Q 3P ，式中，P

是功率表的读 数。当负载为感性时，功率表正向偏转；当负载 为容性时，功率表反向偏转（读数取负值）。

5. 测量功率时为什么在线路中通常都接有电流 表和电压表？

比5

答：

信号的观察与测量（仪器与仪表的使用）

1.示波器面板上“ s/div "和"v/div "的含义是什么？

答：①、示波器面板上“ s/div ”（SEG/DIV）是扫描速度的调节开关，用于调节扫描速度。即示波器上水平方向每大格所占的扫描时间（也叫扫描时间因数）。

②、示波器面板上“v/div ”（VOLTS/DIV ）

为信号垂直偏转灵敏度衰减开关，用于调节垂直偏

转灵敏度。即示波器上垂直方向每大格所占的电压

幅值（也叫垂直偏转因数）。

2.观察本机“标准信号”是，要在荧光屏上得到两个周

期的稳定波形，而幅度要求为五格，试问Y轴电压灵敏度应置于哪一档位置？

“ s/div ”又应置于哪一档位置？

答：Y （实验被测标准信号输入通道，可自行选

择。）通道的丫轴电压灵敏度（VOLTS/DIV ）

应置于“ 0.1V ”档位置；

“s/div”又应置于“ 0.2ms”档位置。

3.用示波器观察正弦信号，荧光屏上出现下图所示情况

时，试说明测试系统中那些旋钮的位置不对？应如何调节？

A

C

D E

F

A :此情况出现的原因是选择了Y i通道作为信号输入通

道，而垂直触发方式却选择了Y2的触发方式。另外，信号输入端置地了也会出现这种情况。应检查信号输入通道与触发通道是否一致，不一致应调节为一致；

检查信号输入端是否置地，置地应调节为不置地。

B :此情况出现的原因是Y轴位移(垂直方向位移或水平方

向位移)调节不当，使得整个波形超出了示波器的显示屏。应调节Y轴位移使信号波形显示在是示波器

的显示屏幕上。

C :此情况出现的原因是扫描方式扫描不对或者电平调节不对。应重新调节。

D :此情况出现的原因是示波器面板上“ v/div ”

(VOLTS/DIV )信号垂直偏转灵敏度衰减开关调得过

小，即示波器上垂直方向每大格所占的电压幅值（也叫垂直偏转因数）调得过小。应把此值调大。

E :此情况出现的原因是示波器面板上“ s/div ”

（SEC/DIV ）扫描速度的调节开关，调节扫描速度调节的过大，即示波器上水平方向每大格所占的扫描时间（也叫扫描时间因数）调得过大。应把此值调小。F:此情况出现的原因是选择了Y通道作为信号输入通道，而垂直触发方式却选择了Y2的触发方式。并且示波器面板上“ s/div ” （ SEC/DIV ）扫描速度的调节开关，调节扫描速度调节的过大，即示波器上水平方向每大格所占的扫描时间（也叫扫描时间因数）调得过大。此情况即是A和E情况的叠加结果。此时应按

A 和E情况的调节方法调节示波器。

4.用示波器观察某信号波形时，要达到以下要求，应调节哪些旋纽？①波形清晰；②波形稳定；③改变所显示波形的周期数；④改变所显示波形的幅值。

答：①通过调节聚焦旋钮可使波形更清晰。

②通过配合调节电平、释抑旋钮可使波形稳

③调节扫描速度旋钮

④调节灵敏度旋钮。

5 ?总结如何正确使用双踪示波器、函数发生器等仪器,用示波器读取被测信号电压值、周期（频率）的方法。

答：要正确使用示波器、函数发生器等仪器，必须要弄清

楚这些仪器面板上的每个旋钮及按键的功能，按照正确的操作步骤进行操作.

用示波器读取电压时，先要根据示波器的灵敏度，知道屏幕上Y轴方向每一格所代表的电压值，再数出波形在Y轴上所占的总格数h,按公式计算出电压的有效值。

用示波器读取被测信号的周期及频率时，先要根据示波器的扫描速率，知道屏幕上X轴方向每一格所代表的时间，再数出波形在X轴上一个周期所占的格数d,按公式T= d x ms/cm，计算相应的周期和频率。

6.欲测量信号波形上任意两点间的电压应，如何测量？

答：先根据示波器的灵敏度，知道屏幕上Y轴方向每一格所代表的电压值，再数出任意两点间在垂直方向所占的格

数，两者相乘即得所测电压。

R、L、C串联谐振电路

1.改变电路的哪些参数可以使电路发生谐振？

答：由公式f f0 1(X L X C)可知，改变电路的

2 J LC

电容C、电感L或激励频率f参数可以使电路发生

谐振。

2.如果信号源给出1V的电压，电路谐振时，用交流毫伏

表测量U L和U C，应该选择多大的量限？

答：应用10V的限量。R、L、C串联电路发生谐振时，电

感与电容两端的电压相等，一般情况下，其数值高于电源电压许多倍。

3.谐振时，输出电压U RO与输入电压U i是否相等，对应的

U CO和U LO是否相等，如果不等，原因何在？

答：R、L、C串联电路发生谐振时，输出电压U R 与输入电压U i相等，电路的阻抗最小，电流最大。对应的U CO和U LO不相等，因为电感线圈的线阻是不可忽略的。

4.要提高R、L、C串联电路的品质因数，电路参数应如

何改变？

答：R、L、C串联电路的品质因数计算公式为

故要提高R、L、C串联电路的品质因数，可以增大电路的电感L的值或减少电容C的值或者减少电阻R的值。

5.某收音机的输入回路（调谐电路），可以简化为一个

线圈和一个可变电容器串联的电路，线圈的电感L 0.233mH，可变电容器的变化范围是

C i 42.5pF?360pF。试求此串联电路谐振频率的范围。

答：RLC串联电路的谐振频率为f o —1=

2 : LC

一1- 1Hz 1600kHz

f oi

2 LC i 2 . 0.23

3 10 3 42.5 1012

1- 1Hz 550kHz

2 LC2 2 . 0.23

3 10 3 360 10 12

即此串联电路谐振频率的范围为：

550kHz?1600kHz

6.可以用哪些实验方法判别电路处于谐振状态？

答：当电路处于谐振状态是整个电路阻抗最小，电流最大，可以通过电流的变化趋势得出何时处于谐振状态；也可以用示波器观察C、L两端电压相位，通过李萨如图形分析。

7.在测试电路频率特性时，信号源输出电压会随着频率的变化而变化，为什么？

答：因为信号源有内阻，当外接负载后，负载的阻抗随着频率的变化而变化，则回路中的电流也随着频率的变化而变化，内阻上压降也随着频率的变化而变化，所以信号源输出电压会随着频率的变化而变化。

8.电阻值的变化对谐振频率和带宽的影响？

答：电阻变化对谐振频率没有影响；电阻增大带宽减

小，反之增大。

9.串联谐振电路的阻抗随频率的是如何变化

的？

答：频率从小到大变化阻抗从大变小再从小变大，阻抗最小点就是谐振发生时。

RC 一阶电路的响应

1.已知RC 一阶电路的R 10k ,C 0.1 F，试计算充放电时间常数，并根据值的物理意义，拟定测定的方案。

答：根据时间常数的计算公式可得RC 10 1030.1 10 6s 1ms RC一阶电路的零输入响应和零状态响应分别按指数规律衰减和增长，其变化的快慢决定于电路的时间常数，这就是时间常数的物理意义。

对于零状态响应，亦可用其响应波形增长到0.632U 所对应的时间测得。

2.什么叫微分电路？什么叫积分电路？这两种电路有何功用？

答：输出电压在数学上与输入电压有导数关系的电路叫微分电路，且其时间常数RC T2，

其中T为电路激励的信号的周期。微分电路输

出电压在数学上与输入电压的关系是：u R iR RC讐吩；

输出电压在数学上与输入电压有积分关系的电路叫积分电路，且其时间常数RC T/2，其中T为电路激励的信号的周期。积分电路输出电压在数学上与输入电压的关系是：U C C dt Re u,dt。这两种电路都可以用于实现波形的变

换。

3.什么样的电信号可作为RC 一阶电路零输入响应、零状态响应和全响应的激信号？

答：阶跃信号或者是方波信号。

4.在电路参数己定的RC微分电路和积分电路中，当输入频率改变时，输出信号波形是否改变？为什么？

答：改变。因为频率改变时，脉宽会发生变化，时间常数与脉宽的关系就会发生变化，所以输出信号的波形也会改变。

二端口网络参数的测定

1.本实验方法可否用于交流双口网络的测定?

答：可以。

2.

互感电路的研究

1.直流法判断同名端的原理?

2.交流法判断同名端的原理?

故障电路的检测

1 ?使用万用表测量电阻、直流电压、直流电流 时，应注意些什么问题？

答：用万用表测电阻时，应将电阻与电路独立， 选用合适的量程，并进行调零，若不能调零，则 说明电池不足，需更换足量的电池。

用万用表测直流电压时，万用表应并联在所 测电压两端，并注意量程的选择以及所测电压的 极性若出现指针反偏时，应对调表笔，此时所 测量的值应该为负。

用万用表测直流电流时，万用表应串联在所 测支路当中，一定要注意电流的极性，若出现指 针反偏时，应对调表笔，此时所测量的值应该为 负。

2.

举例说明二极管、稳压二极管的型

z 号、符号，理解其含义（了解）。 答：半导体二极管型号为 2CP15。“2 ”表示 二极管、“C”表示二极管为硅材料二极 管、“P”表示二极管为普通二极管、“1 5”是二极管的出厂编

号。其符号如右图所示。

稳压二极管型号为2CW51。“2”表示二极 管、“C”表示二极管为硅材料二极管、“W”表 示二极管为稳压二极管、“51 ”是二极管的出 厂编号。其符号如右图所示。

虚拟实验

1.在EWB5.0中，如何使读数及其波形定格?

半导体二极

稳压二极管

答：是读数及其波形定格有两种方法。一是

在接通电源进行仿真前进行一下设置:

“ analysis ” f“Analysis Options ” f “Instruments ” f选定“Pause after each screen ” ；另一是在接通电源进行仿真后按下“Pause” 按钮。

2.在EWB5.0中，如何使示波器中已经定格的波

形上下左右移动？

答：在示波器界面上调整“ X position "的数值即可使已定格的波形左右移动，调整“Y position "的数值即可使已定格的波形上下移动。