交流等效品质因数参数测定及功率因数提高实验数据处理

国家级电工电子实验教学示范中心
基础实验室
“电路”实验教学大纲
课程中文名称 : 电 路
课程英文名称 : Electric Circuits
课程编号 : ELEC2007
实验学时 : 16
学 分 : 4.5
适用专业 : 电气工程与自动化、电子科学与技术、自动化、信息工程、生物医学工程、测控技术与仪器等专业
先修课程 : 高等数学、大学物理、线性代数
开课学院 : 电气工程学院
开课学期 : 第 3 学期
教材及实验指导书 :
  邱关源、罗先觉主编,《电路 ( 第五版 ) 》,高等教育出版社, 2006 年
  赵录怀主编,《电路与电磁场实验》,高等教育出版社, 2001 年
一、实验课程简介
电路实验,在精简、整合、更新传统内容后,实验数目减至 6 个计 12 学时,相应增加 4 个学时的 PSpice 仿真分析,共计 16 学时。
整合后,单个实验的内容有所增加。其中,电阻网络的等效表示和正弦稳态电路的功率测量两个实验涉及多端网络的概念,线性动态电路的研究实验增加了功率 MOSFET 开关器件,耦合电感实验让学生运用所学知识自行设计电路 并 观察互感现象。此外,还加强了运算放大器实验的操作难度,要求学生在面包板上自插电路,自行调试,自行排除故障。  
PSpice 仿真实验要求学生从直流、瞬态、正弦小信号、参数等不同方面对电路实验进行分析,以帮助学生建立电路理论的整体概念。
二、实验课性质、目的和任务
性质:“电路”实验为电气与电子信息类专业的技术基础实验。它既是电气与电子信息类专业课程体系中大学物理等基础实验的后续实验,又是电气与电子信息类所有专业的后续技术基础实验课和专业基础实验课的基础。在整个电气信息类专业的人才培养方案和课程体系中起着承前启后的重要作用。
目的 : 培养学生严谨的科学态度和实事求是的科学作风,训练学生基本的实验技能, 提高学生分析问题和解决问题的能力。
任务:通过本实验课程的训练,使 学生能正确掌握基本仪器、仪表的使用, 掌握 信号波形的观测方法和特性曲线的测定方法 。同时,通过对各类电路的物理现象的观察,使学生了解电路的特性,从而达到认识电路和掌握电路理论的目的。
三、实验课教学基本要求  学会使用一些常用仪器仪表,如电流表、电压表、万用表、功率表、功率因数表、稳压电源、示波器、函数发生器和晶体管毫伏表等。
1、学会一些常用的测试方法,如电压、电流等物理量和电阻、电容、电感等元件参数的测量方法,信号波形的观测方法和特性曲线的测定方法,功率的测量。
2、会按照实验电路图正确连接实验电路,分析并排除一些简单故障,合理地读取和记录实验数据。
3、会整理实验数据,绘制相关曲线,分析并解释实验结果,撰写合格的实验报告。
4、学会用 PSpice 工程软件分析电路的基本方法。
四、实验教学的内容与基本要求
1.电阻网络的等效表示
实验目的:熟悉网络参数的测量方法,了解三端网络的几种表示形式。
教学基本要求:熟悉 戴维宁定理,掌握测量线性二端电阻网络的等效电路的方法。了解线性三端电阻网络的几种等效表示形式,通过测量确定其方程的系数。熟悉电路故障检测的方法。
实验内容提要:测量线性二端电阻网络的等效电路,确定线性三端电阻网络的电压控制形式及电流控制形式的方程系数,排查电路故障。
实验类型:综合性
必修或选修:必修
使用的主要仪器:直流稳压电源、直流电流表、直流电压表、数字多用表、十进式电阻箱、自制故障电路板。
2.示波器的使用
实验目的:了解示波器的结构和波形显示原理,了解示波器的扫描、触发系统,学习并掌握双踪示波器和低频信号发生器的使用方法,学习电物理量的示波器的测量方法。
教学基本要求:熟悉示波器面板上各旋钮的作用,掌握双踪示波器和低频信号发生器的使用方法。
实验内容提要:测量方波信号及正弦波信号的周期、频率,测量 RC 串联电路中 u s 和 u R 波形及 u C 和 u R 波形的相位差。
实验类型:验证性
必修或选修:必修
使用的主要仪器:双踪示波器、低频信号发生器。
3.线性动态电路的研究
实验目的:观察一阶电路响应的波形,掌握用示波器测定时间常数的方法。观察二阶电路不同状态下的响应波形。
教学基本要求:掌握双踪示波器和低频信号发生器的使用方法,掌握电物理量的示波器的测量方法。
实验内容提要:观察 一阶 RC 串联电路的零状态响应波形,测定其时间常数。观察二阶电路三种不同状态下的响应波形,确定其临界电阻。
实验类型:验证性
必修或选修:必修
使用的主要仪器:双踪示波器、低频信号发生器、 直流稳压电源、功率 MOSFET 。
4.正弦稳态电路功率的测量
实验目的:学习用电压表、电流表和功率计测定正弦稳态等效参数的方法。掌握功率计的使用方法。学习测量三相电路功率的方法。
教学基本要求:掌握交流电压表、电流表和功率计的使用方法。掌握二瓦计法测量三相电路功率的方法。
实验内容提要:测定电感线圈的等效电阻 R 及等效电感 L ,用 二瓦计法 测量三角形连接负载的总功率。观察负载为不对称星形连接时,不接中线与接上中线灯泡的亮度变化,体会中线的作用。掌握 三相电源的相序判断方法。
实验类型:验证性
必修或选修:必修
使用的主要仪器:单相调压器、交流电压表、交流电流表、低功率因数功率计、普通功率计、三相负载(灯箱)。
5.耦合电感
实验目的:观察并分析交流电路中的互感现象。掌握测量互感及判定同名端的方法。培养独立设计实验电路的初步能力。
教学基本要求:掌握交流电压表、电流表和功率计的使用方法。培养学生独立设计实验电路的初步能力。
实验内容提要:自行设计观察互感现象的电路及测试互感值的电路。
实验类型:设计性
必修或选修:必修
使用的主要仪器:单相调压器、交流电压表、交流电流表、低功率因数功率计、电感线圈、圆柱形铁芯、指示灯泡、铁板、铝板等。
6.基本运算电路
实验目的:熟悉由运算放大器组成的基本运算电路,掌握运算电路的调试和实验方法, 了解运算放大器的主要技术参数。
教学基本要求:掌握运算电路的调试和实验方法。
实验内容提要:调试反相比例运算电路及积分电路,测量输入失调电压。
实验类型:验证性
必修或选修:必修
使用的主要仪器:双路直流稳压电源、示波器、信号发生器、数字多用表、运算放大器 μA741 。
7.PSpice 仿真实验
实验目的:引导学生学习工程分析软件 PSpice 的使用方法。根据电路课程的特点,完成电路的直流分析、瞬态分析、交流小信号分析及参数分析。
教学基本要求:掌握 工程分析软件 PSpice 的使用方法,能用此软件仿真 电路实验。
实验内容提要:用工程分析软件 PSpice 仿真电路实验 。内容包括:线性动态电路的研究、 RLC 串联电路的谐 振及基本运算电路。
实验类型:验证性
必修或选修:必修
使用的主要仪器:计算机 。
五、实验成绩的考核与评定办法
  本实验属电路 课程内实验 。实验成绩占电路课程成绩的 10% 。每个实验由操作成绩与报告成绩两部分组成,分别以满分 10 分计。实验成绩取所有操作成绩与报告成绩的平均值。
                             
                                大纲制定者:应柏青(执笔)
                                大纲校对者:应柏青
                                大纲审定者:罗先觉
                                大纲批准者:罗先觉打开微信扫一扫
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《工艺参数-电路实验-操作方法》(2书+2光盘)
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(1)《电路基础实验》图书
(2)《现代电路实验综合教程》图书
(3)《最新电路实验技术内部资料集锦》正版光盘(2张),内容含有文字和图,有1000多页内容,独家内部资料
详细目录如下:
(1)《电路基础实验》图书
内容简介
  《高等院校电子信息类本科规划教材:电路基础实验》是高等院校电类专业的电路课程配套的实验教材,全书共4章,介绍了实验的基础知识、常用仪器仪表的使用、NI&Multisim仿真和电路基础实验。本书结构合理,内容丰富,软硬件结合,注重实用,宜教宜学。
  《高等院校电子信息类本科规划教材:电路基础实验》可作为高等院校电类专业本、专科生的电路实验教材,也可作为相关教学研究人员和工程技术人员的电路实验参考书。
目录
前言
教学建议
走进电路实验室之前
第1章&基础知识
1.1&电子测量
1.1.1&电子测量的特点
1.1.2&电子测量的方法
1.2&测量误差
1.2.1&几个概念
1.2.2&测量误差的表示方法
1.2.3&测量误差的分类
1.3&测量数据处理
1.3.1&有效数字的处理
1.3.2&实验数据的图解处理
第2章&常用仪器仪表的使用
2.1&DF1731直流电源
2.2&低频信号发生器
2.2.1&AS1033低频信号发生器
2.2.2&DF1027A低频信号发生器
2.3&万用表
2.3.1&500型万用表
2.3.2&SB2238B数字万用表
2.4&AS2295A双输入交流毫伏表
2.5&元器件的识别和测量
2.5.1&电阻器
2.5.2&电容器
2.5.3&电感器
2.5.4&半导体二极管
2.6&电压测量法
2.7&XJ4323双踪示波器
2.8&测量实例
2.8.1&电压的测量
2.8.2&时间的测量
2.8.3&相位的测量
第3章&NI&Multisim仿真
3.1&NI&Multisim&简介
3.1.1&NI&Multisim的特点
3.1.2&NI&Multisim的基本界面
3.2&NI&Multisim创建电路实例
3.3&NI&Multisim&元器件库
3.3.1&电源库
3.3.2&基本元件库
3.3.3&二极管库
3.3.4&晶体管库
3.3.5&模拟器件库
3.3.6&TTL器件库
3.4&NI&Multisim&仪器仪表
3.4.1&数字万用表
3.4.2&示波器
3.4.3&函数信号发生器
3.4.4&瓦特表
3.4.5&波特图仪
3.4.6&测量探针
3.5&NI&Multisim&分析方法
3.5.1&直流工作点分析
3.5.2&瞬态分析
3.5.3&交流分析
3.5.4&直流扫描分析
3.5.5&参数扫描分析
3.5.6&其他分析方法
第4章&电路基础实验
4.1&电阻元件伏安特性的测量
4.2&受控源研究
4.3&线性电路叠加性和齐次性的研究
4.4&戴维南定理——含源二端网络等效参数的测定
4.5&一阶RC电路的设计
4.6&二阶电路暂态过程的研究
4.7&交流串联电路的研究
4.8&提高功率因数的研究
4.9&RLC串联谐振电路的研究
4.1&0带通滤波器的设计
4.1&1互感线圈电路的研究
4.1&2双口网络的研究
(2)《现代电路实验综合教程》图书
内容简介
  《现代电路实验综合教程》是与“电路理论”课程相配套的实验教材。《现代电路实验综合教程》共分5章。第1章介绍了电路实验中所需要的重要工具——电工测量仪表,并在读者了解了电工测量仪表的基本结构及原理的基础上,介绍了测量误差及测量不确定度的概念。第2章介绍了仪表的选用及实验数据的处理技术。第3章介绍了电路基本实验。第4章主要以课题的形式给出了一些综合设计型实验。第5章重点介绍了常用电路仿真软件PSpice及其应用。此外,附录中介绍了传统电测量指示仪表、电桥和模拟示波器。
目录
第1章&电工测量基础知识
1.1&基本概念
1.1.1&测量基本方程与测量单位
1.1.2&测量方法分类
1.2&电工测量设备与仪表
1.2.1&电工测量设备分类
1.2.2&电工测量仪表分类
1.2.3&电工测量指示仪表的分类
1.2.4&数字万用表简介
1.2.5&虚拟仪器系统简介
1.3&测量误差
1.3.1&常用术语
1.3.2&测量误差中的三个误差分量
1.3.3&测量误差的工程表示
1.3.4&引用误差和仪表准确度等级
1.4&最大测量误差的估计
1.4.1&直接测量方式的最大误差
1.4.2&间接测量方式的最大误差
1.5&测量不确定度简介
1.5.1&不确定度的概念
1.5.2&标准不确定度
1.5.3&标准合成不确定度和扩展不确定度
1.5.4&A类和B类标准不确定度及其评定
1.5.5&间接测量结果不确定度的估算
第2章&测量仪表选用和实验数据处理
2.1&电测量指示仪表的主要技术指标
2.2&电测量指示仪表的表面标记
2.3&仪表的选择和使用
2.3.1&仪表的选择
2.3.2&保证仪表的正常工作条件
2.4&常用电工测量技术
2.4.1&电流表的内接法和外接法
2.4.2&供电电路中滑动变阻器的限流接法和分压接法
2.4.3&仪器及量程的选择
2.4.4&实物图连接的一般步骤
2.4.5&综合分析
2.5&测量数据的读取和处理
2.5.1&测量数据的读取
2.5.2&测量数据的表示方法
2.6&有效数字的计算规则和方法
2.6.1&有效数字的概念
2.6.2&有效数字的有效位数确定
2.6.3&有效数字的正确表示方法
2.6.4&有效数字的修约规则
2.6.5&有效数字的运算规则
第3章&电路基本实验
3.1&电阻元件伏安特性的测绘
3.1.1&实验目的
3.1.2&原理说明
3.1.3&实验设备
3.1.4&实验内容
3.1.5&实验注意事项
3.1.6&预习与思考题
3.1.7&实验报告要求
3.2&受控源研究
3.2.1&实验目的
3.2.2&原理说明
3.2.3&实验设备
3.2.4&实验任务
3.2.5&实验注意事项
3.2.6&预习与思考题
3.2.7&实验报告要求
3.3&线性电路叠加性和齐次性的研究
3.3.1&实验目的
3.3.2&原理说明
3.3.3&实验设备
3.3.4&实验内容
3.3.5&实验注意事项
3.3.6&预习与思考题
3.3.7&实验报告要求
3.4&戴维南定理--线性有源二端网络等效参数的测定
3.4.1&实验目的
3.4.2&原理说明
3.4.3&实验设备
3.4.4&实验内容
3.4.5&实验注意事项
3.4.6&预习与思考题
3.4.7&实验报告要求
3.5&一阶RC电路过渡过程的测试
3.5.1&实验目的
3.5.2&原理说明
3.5.3&实验设备
3.5.4&实验内容
3.5.5&实验注意事项
3.5.6&预习与思考题
3.5.7&实验报告要求
3.6&二阶电路暂态过程的研究
3.6.1&实验目的
3.6.2&原理说明
3.6.3&实验设备
3.6.4&实验内容
3.6.5&预习内容
3.6.6&实验报告要求
3.6.7&二阶电路参数
3.7&交流电路的研究
3.7.1&实验目的
3.7.2&原理说明
3.7.3&实验设备
3.7.4&实验内容
3.7.5&实验注意事项
3.7.6&预习要求
3.7.7&实验报告要求
3.8&提高功率因数的研究
3.8.1&实验目的
3.8.2&原理说明
3.8.3&实验设备
3.8.4&实验内容
3.8.5&预习要求
3.8.6&实验注意事项
3.8.7&实验报告要求
3.9&RLC串联谐振电路的研究
3.9.1&实验目的
3.9.2&原理说明
3.9.3&实验设备
3.9.4&实验内容
3.9.5&实验注意事项
3.9.6&预习与思考题
3.9.7&实验报告要求
3.10&互感电路
3.10.1&实验目的
3.10.2&原理说明
3.10.3&实验设备
3.10.4&实验内容
3.10.5&实验注意事项
3.10.6&预习与思考题
3.10.7&实验报告要求
3.11&三相电路电压、电流及功率的测量
3.11.1&实验目的
3.11.2&原理说明
3.11.3&实验设备
3.11.4&实验内容
3.11.5&实验注意事项
3.11.6&预习与思考题
3.11.7&实验报告要求
3.12&直流双口网络的研究
3.12.1&实验目的
3.12.2&原理说明
3.12.3&实验设备
3.12.4&实验内容
3.12.5&实验注意事项
3.12.6&预习与思考题
3.12.7&实验报告要求
3.13&回转器特性测试
3.13.1&实验目的
3.13.2&原理说明
3.13.3&实验设备
3.13.4&实验内容
3.13.5&实验注意事项
3.13.6&预习与思考题
3.13.7&实验报告要求
第4章&综合设计型实验
4.1&电阻测量电路的设计
4.1.1&题目
4.1.2&实验目的
4.1.3&实验报告要求
4.2&直流分压电路的设计
4.2.1&题目
4.2.2&实验目的
4.2.3&实验报告要求
4.3&万用表设计与组装
4.3.1&题目
4.3.2&实验目的
4.3.3&原理说明
4.3.4&设计任务
4.3.5&实验报告要求
4.4&直流电动机主回路电阻测量电路的设计
4.4.1&题目
4.4.2&实验目的
4.4.3&实验报告要求
4.5&正弦波相位移动电路的设计
4.5.1&题目
4.5.2&实验目的
4.5.3&原理
4.5.4&实验报告要求
4.6&电阻温度变送器的设计
4.6.1&题目
4.6.2&实验目的
4.6.3&相关知识
4.6.4&设计任务
4.6.5&实验报告要求
4.7&简易梯形波发生器
4.7.1&题目
4.7.2&实验目的
4.7.3&实验报告要求
4.8&交流白炽灯简易调光电路设计
4.8.1&题目
4.8.2&实验目的
4.8.3&设计思路
4.8.4&实验报告要求
4.9&备用电源自动切换电路的设计
4.9.1&题目
4.9.2&实验目的
4.9.3&设计思路
4.9.4&实验报告要求
4.10&带通滤波器的设计
4.10.1&题目
4.10.2&实验目的
4.10.3&原理
4.10.4&实验报告要求
第5章&电路的计算机仿真实验--PSpice简介
5.1&计算机仿真与OrCAD
5.2&电路仿真工具OrCAD/PSpice简介
5.2.1&初识OrCAD/PSpice
5.2.2&PSpice中的数字、单位和运算式
5.3&电路输入模块Capture简介
5.3.1&创建工程
5.3.2&OrCAD对电路的描述
5.3.3&元器件库
5.4&使用Capture输入电路
5.4.1&普通元器件的放置(Place&part)
5.4.2&元器件属性编辑
5.4.3&电源的放置
5.4.4&模拟电路接地点的放置
5.4.5&元器件的连接
5.4.6&电路原理图的查错
5.4.7&电路原理图的搜索
5.5&使用OrCAD/PSpice进行电路仿真分析
5.5.1&Bias&Point仿真分析
5.5.2&DC&Sweep仿真分析
5.5.3&Time&Domain动态分析
5.5.4&AC&Sweep/Noise仿真分析
附录A&传统电测量指示仪表
A.1&传统指示仪表的结构
A.2&磁电式指示仪表
A.2.1&结构和工作原理
A.2.2&技术特性及应用
A.3&电磁式仪表
A.3.1&结构与工作原理
A.3.2&电磁式仪表的技术特性
A.4&电动式仪表
A.4.1&电动式仪表的测量机构与工作原理
A.4.2&技术特性及应用
附录B&电桥
B.1&直流电桥
B.2&交流电桥
附录C&模拟示波器
C.1&模拟示波器的组成
C.2&模拟示波器的工作原理
C.3&模拟示波器的使用&
(3)《最新电路实验技术内部资料集锦》正版光盘(2张),内容含有文字和图,有1000多页内容,独家内部资料
目录如下:
1&&一种模拟ABS的实验电路
2&&一种汽车空调电磁离合器工作演示实验台架电路
3&&一种变排量汽车空调压缩机工作演示实验台架电路
4&&一种电路实验万能板
5&&带连接指示电路的实验电路
6&&手动输入直观演示桥式斩波与逆变实验电路
7&&星形连接三相电路实验板
8&&一种中学物理电路学习实验用具
9&&一种电路实验用元件单元盒
10&&一种电路实验用网孔单元模块
11&&一种网孔电路实验板
12&&直接驱动桥式逆变实验电路
13&&一种简易汽车点火线圈实验电路
14&&一种大功率dv/dt实验电路
15&&一种可编程的数字逻辑电路基础实验板
16&&环形分配器的电路实验装置
17&&用于电路测试的电子电路实验箱
18&&以EP2C5T144为核心的数字电子电路实验装置
19&&演示电容器特性的电路及实验箱
20&&数字逻辑器件预置型数字电路实验装置
21&&传感器整体电路实验箱
22&&用于反窃电综合实验装置中接入演示的无源负载电路器件
23&&一种在反窃电综合实验装置上配套设置的实验插座电路器件
24&&与反窃电综合实验装置配套的有源负载电路器件
25&&单片机控制Lin总线传输的中央控制门锁实验台架电路
26&&单片机控制Lin总线传输的中央控制门锁实验台架电路
27&&用于X线机整流电路的模拟实验箱
28&&一种基于单片机控制的虚拟汽车自动空调实验台架电路
29&&带电池盒的面包板电路实验台
30&&带电池盒的面包板电路实验台
31&&一种物理实验中电路的分区域切断装置
32&&一种基于CPLD的数字电路实验开发平台
33&&一种霍尔传感器信号模拟实验电路
34&&一种发动机火花塞点火显示实验电路
35&&螺孔式电路实验板
36&&一种用于电路虚拟实验教学中的电感特性实验装置
37&&磁性实验电路模块
38&&汽车发动机爆震传感器实验台架及电机控制电路
39&&汽车发动机爆震传感器实验台架及电机控制电路
40&&综合电路实验板
41&&电路实验板
42&&一种实验箱电路连接板
43&&一种针对电路类虚拟实验的远程自动批改方法及系统
44&&汽车发动机爆震传感器实验台架及电机控制电路
45&&用于微处理器的模块化实验电路
46&&一种模拟电子电路实验实训装置
47&&综合交流电路实验仪(FB306型)
48&&电路实验装置
49&&多功能电路实验教学装置
50&&一种数字电路实验实训装置
51&&三相电路实验仪
52&&数字电路实验综合演示器
53&&带有多功能切换电路的数控维修实验台
54&&电机控制电路故障排查实验装置
55&&数字电路计算机实验装置
56&&汽车车身电器系统的基础电路教学实验盒
57&&中学电路实验教学模板
58&&逻辑电路实验器
59&&电子电路实验报告智能批改系统
60&&电子电路实验用黑箱系统
61&&一种混沌电路实验装置
62&&电路综合实验系统
63&&一种非线性液位仿真电路实验装置
64&&透明体磁吸电路实验板
65&&基于可编程逻辑器件的实验电路开发平台
66&&直流电路电工技术实验实训装置
67&&初中物理电学实验电路断路查找装置
68&&高强度气体放电灯整流效应精确模拟实验电路
69&&边槽式电子电路实验板
70&&边槽式电子电路实验板
71&&电路实验板
72&&汽车电器电路系统装备保障技能实验的方法与装置
73&&电子电路组合式实验板
74&&汽车电器电路故障诊断维修教学实验台
75&&电子电路组合式实验板
76&&免插接线电路实验仪
77&&一种电子电路实验装置
78&&实验装置的漏电保护电路
79&&磁性电子电路实验板
80&&逻辑电路实验器
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示波法测定交流等效参数
【摘要】:正 交流等效参数的测定是高校普通物理实验中的很重要的内容.目前多采用交流电桥法,Q表法和三表法.本文介绍的示波法较上述方法具有形象直观,简便易行的优点.
【作者单位】:
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【正文快照】:
交流等效参数的测定是高校普通物理实验中的很重要的内容。目前多采用交流电桥法川,Q表法[zl和三表法15].本文介绍的示波法较上述方法具有形象直观,简便易行的优点。式中。是信号源输出的角频率,。=2兀/T,T可以由示波器的时间测量旋钮读出。u与f的相位差甲=0一0二一0。 一、
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