图 6-3
零示法测量原理是用一低内阻的稳压电源与被测有源二端网络进行比较，当稳压电源的输出电压与有源二端网络的开路电压相等时，电压表的读数将为“0”，然后将电路断开，测量此时稳压电源的输出电压，即为被测有源二端网络的开路电压。
三、实验设备 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 名 称 可调直流稳压电源 可调直流恒流源 直流数字电压表 直流数字毫安表 万用电表 可调电阻箱 电 位 器 戴维南定理实验线路板 型号与规格 0～30V 0～200mA 0～99999.9Ω 1KΩ/1W 数量 1 1 1 1 1 1 1 1 备 注 PEE-04 PEE-04 PEE-02 四、实验内容
被测有源二端网络如图表6-4（a）所示。
（a） （b）
图 6-4
1．用开路电压、短路电流法测定戴维南等效电路的Uoc和Ro。
按图6-4（a）电路接入稳压电源ES和恒流源IS及可变电阻箱RL，测定Uoc和Ro。
Uoc（v） 2．负载实验
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ISC（mA） Ro=Uoc/ ISC（Ω）
按图6-4（a）改变RL阻值，测量有源二端网络的外特性。 RL（Ω） U（v） I（mA） 0 ∞ 3．验证戴维南定理
用一只1KΩ的电位器，将其阻调整到等于按步骤“1”所得的等效电阻Ro之值，然后令其与直流稳压电源（调到步骤“1”时所测得的开路电压Uoc之值）相串联，如图6-4（b）所示，仿照步骤“2”测其外特性，对戴氏定理进行验证。 RL（Ω） U（v） I（mA） 0 ∞ 4．测定有源二端网络等效电阻（又称入端电阻）的其它方法：将被测有源网络内的所有独立源置零（将电流源IS断开：去掉电压源，并在原电压端所接的两点用一根短路导线相连），然后用伏安法或者直接用万用电表的欧姆档去测定负载RL开路后输出端两点间的电阻，此即为被测网络的等效内阻Ro或称网络的入端电阻Ri。
5．用半电压法和零示法测量被测网络的等效内阻Ro及其开路电压Uoc，线路及数据表格自拟。
五、实验注意事项
1．注意测量时，电流表量程的更换。
2．步骤“4”中，电源置零时不可将稳压源短接。
3．用万用电表直接测Ro时，网络内的独立源必须先置零，以免损坏万用表，其次，欧姆档必须经调零后再进行测量。
4．改接线路时，要关掉电源。
六、预习思考题
1．在求戴维南等效电路时，作短路实验，测ISC的条件是什么？在本实验中可否直接作负载短路实验？请实验前对线路6-4（a）预先作好计算，以便调整实验线路及测量时可准确地选取电表的量程。
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。
七、实验报告
1．根据步骤2和3，分别绘出曲线，验证戴维南定理的正确性，并分析产生误差的原因。 2．根据步骤1、4、5各种方法测得的Uoc与Ro与预习时电路计算的结果作比较，你能得出什么结论。
3．归纳、总结实验结果。 4．心得体会及其他。
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实验七 单相交流电路电量的测量及功率因数的提高
一、实验目的
1．研究正弦稳态交流电路中电压、电流相量之间的关系。 2．掌握日光灯线路的接线。 3．掌握功率表的接线方法。
4．理解改善电路功率因数的意义并掌握其方法。
二、原理说明
1．在单相正弦交流电路中，用交流电流表测得各支路的电流值，用交流电压表测得回路各元件两端的电压值，它们之间的关系应满足基尔霍夫定律的相量形式，即
ΣI=0 和 ΣU=0
2．如图6-1所示的RC串联电路，在正弦稳态信号U的激励下，的相位差，UR与UC保持有90°即当阻值R改变时，UR的相量轨迹是一个半圆，U、UC与UR三者形成一个直角形的电压三角形。R值改变时，可改变?角的大小，从而达到移相的目的。
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图7-1
3．日光灯电路结构和工作原理
日光灯电路简述：图7-2是日光灯电路的接线图，它是由灯管、镇流器和启辉器等主要部件组成的。
(1) 灯管
日光灯的灯管是一根玻璃管，在管的内壁均匀地涂有一层薄的荧光粉。灯管两端各有一个阳极和灯丝，灯丝是用钨丝绕制的，作用是发射电子。灯丝上焊有两根镍丝作为阳极，与灯丝具有同样电位，它有帮助管子点燃的作用。但主要的作用是它的电位为正(即交流的正半波)时吸收部分的电子，以减少电子对灯丝的冲击。管内充有惰性气体和水银蒸气，当管内产生弧光放电时，会放射出紫外线，激励管壁上荧光粉，使它发出像日光的光线。
镇流器开关电源电容器灯管A启辉器B
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图7-2
(2) 启辉器
其构造是封在玻璃泡(内充惰性气体)内的一条双金属片和静触片，外带一个小电容器，同装在一个铝壳内。双金属片由两个膨胀系数相差很大的金属片粘合而成。启辉器的作用是与镇流器配合使日光灯放电和点燃。
(3) 镇流器
镇流器是带铁芯的电感线圈。其作用一是产生足够的自感电动势(即瞬时高压)使灯管放电；二是在正常情况下限制灯管电流(简称限流作用)。
下面具体说明日光灯电路的工作原理。当日光灯刚接通电源时，灯管尚未放电，启辉器的两个触点是断开的，电路中没有电流，电源电压全部加在启辉器上，使它的两端点间产生辉光放电。这时，电流通过灯丝、启辉器、镇流器构成电路，灯丝发热，放射出大量电子。启辉放电时产生大量的热量，使双金属片受热膨胀变曲而使两端点互相接触，导致放电熄灭。双金属冷却后，使动静触头断开，回路被切断。在触点被断开的瞬间，镇流器产生了相当高的自感电动势与电源电压一起加在灯管的两端，足以启动管内的水银蒸气放电。放电时辐射出的紫外线照到灯管内壁的荧光粉上，就发出可见光。
灯管放电后，一半以上的电压降落在镇流器上，灯管两端电压即启辉器两端点之间电压较低，不足以使启辉器辉放电。因此，它的触点不再闭合。
在灯管内，两端电极交替地起着阳极的作用。即A端电位为正时，B端发射电子，而A端吸收电子；当B端电位为正时，A端发射电子，而B端吸收电子。
日光灯属感性负载。它工作时，不仅从电源吸收有功，还要吸收无功，且电路的功率因数较低。为提高功率因数，可并联电容器，当并联的电容值合适时，可使电路的总功率因数提高到接近1，如果并联电容值过大，将引起过补偿而使整个电路成为容性电路。
三、实验设备 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 名 称 单相交流电源 三相自耦调压器 交流电压表 交流电流表 功率表 镇流器 电容器 启辉器 日光灯灯管 电门插座 型号与规格 0～220V 与30W灯管配用 1μf、2.2μf、 4.7μf/450V 与30W灯管配用 30W 数量 1 1 1 1 1 1 1 1 3 PEE-03 PEE-04 PEE-03 PEE-03 备 注 四、实验内容
1．日光灯线路接线与测量
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、
图7-3
按图7-3组成实验线路，经指导教师检查后，接通市电220V电源，调节自耦变压器的输出使其达到220V，测量功率P，功率因数cos?，电流I，电压U，UL，UA等值，记录于表7-1中，验证电压相量关系。
表7-1 数据记录表 正常工作值 P（W） cos? 测量数据 I（A） U（V） UL（V） UA（V） 计算值 r(?) 2．并联电容——电路功率因数的改善
图7-4
按图7-4组成实验线路，经指导教师检查后，接通市电220V电源，将自耦变压器的输出调至220V，记录功率表、电压表、功率因数表的读数，通过一只电流表和三个电流插孔分别测量三条支路的电流，改变电容值，进行重复测量，将据记录于表7-2中。
表7-2 数据记录表
电容值 （μf） 1 2.2 3.2 测 量 数 据 P（W） U（V） I（A） IL（A） IC（A） cosφ 10