电工基础仿真实验.ppt

ZW,主编,第1章Multisim 10概述第2章Multisim 10的元器件库与虚拟元器件第3章元器件创建与元器件库管理第4章Multisim 10虚拟仪器仪表的使用第5章电路原理图的设计第6章电路仿真分析第7章仿真分析结果显示与后处理第8章电工基础仿真实验第9章模拟电子技术仿真实验第10章数字电子技术仿真实验,附录,第8章电工基础仿真实验,8.1欧姆定律仿真实验8.2基尔霍夫电压定律仿真实验8.3基尔霍夫电流定律仿真实验8.4直流电路的电功率仿真实验8.5节点电压分析法仿真分析8.6网孔电流分析法仿真实验8.7叠加定理仿真实验8.8戴维南定理仿真实验8.9RC一阶动态电路仿真实验8.10RLC二阶动态电路仿真实验8.11感抗仿真实验,第8章电工基础仿真实验,8.12容抗仿真实验8.13串联交流电路的阻抗仿真实验8.14交流电路的功率和功率因数仿真实验8.15交流电路基尔霍夫电压定律仿真实验8.16交流电路基尔霍夫电流定律仿真实验8.17三相交流电路仿真实验8.18三相电路功率测量仿真实验,8.1欧姆定律仿真实验,1.仿真实验目的1)学习使用万用表测量电阻。2)验证欧姆定律。2.元器件选取1)电源：Place SourcePOWER_SOURCESDC_POWER,选取直流电源,设置电源电压为12V。2)接地：Place SourcePOWER_SOURCESGROUND，选取电路中的接地。3)电阻：Place BasicRESISTOR,选取R1=10,R2=20。4)数字万用表：从虚拟仪器工具栏调取XMM1。5)电流表：Place IndicatorsAMMETER，选取电流表并设置为直流档。,8.1欧姆定律仿真实验,3.仿真实验电路,图8-1数字万用表测量电阻阻值的仿真实验电路及数字万用表面板,8.1欧姆定律仿真实验,4.电路原理简述5.仿真分析(1)测量电阻阻值的仿真分析1)搭建图8-1a所示的用数字万用表测量电阻阻值的仿真实验电路，数字万用表按图设置。2)单击仿真开关，激活电路，记录数字万用表显示的读数。3)将两次测量的读数与所选电阻的标称值进行比较，验证仿真结果。(2)欧姆定律电路的仿真分析1)搭建图8-2a所示的欧姆定律仿真电路。2)单击仿真开关，激活电路，数字万用表和电流表均出现读数，记录电阻R1两端的电压值U和流过R的电流值I。,8.1欧姆定律仿真实验,3)根据电压测量值U、电流测量值I及电阻测量值R验证欧姆定律。4)改变电源V1的电压数值分别为2V、4V、6V、8V、10V、14V，读取U和I的数值，填入表8-1，根据记录数值验证欧姆定律，画出U(I)特性曲线。,表8-1记录U和I的数值,6.思考题1)当电压一定时，如果电阻阻值增加，流过电阻的电流将如何变化?,8.1欧姆定律仿真实验,2)根据所作的U(I)特性曲线，说明相应的电阻是非线性电阻还是线性电阻?,8.2基尔霍夫电压定律仿真实验,1.仿真实验目的1)验证基尔霍夫电压定律。2)根据电路的电流和电压确定串联电阻电路的等效电阻。2.元器件选取1)电源：Place SourcePOWER_SOURCESDC_POWER,选取直流电源，设置电源电压为12V。2)接地：Place SourcePOWER_SOURCESGROUND，选取电路中的接地。3)电阻：Place BasicRESISTOR,选取阻值为1k、3k和6k的电阻。,8.2基尔霍夫电压定律仿真实验,图8-3串联等效电阻仿真电路及数字万用表面板,4)数字万用表：从虚拟仪器工具栏调取XMM1。,8.2基尔霍夫电压定律仿真实验,5)电流表：Place IndicatorsAMMETER，选取电流表并设置为直流档。6)电压表：Place IndicatorsVOLTMETER，选取电压表并设置为直流档。3.仿真实验电路,图8-4基尔霍夫电压定律仿真电路,8.2基尔霍夫电压定律仿真实验,4.电路原理简述1)两个或两个以上的元件首尾依次连接在一起称为串联，串联电路中流过每个元件的电流相等。2)基尔霍夫电压定律指出，在电路中环绕任意闭合路径一周，所有电压降的代数和必须等于所有电压升的代数和。5.仿真分析(1)电阻串联仿真电路1)搭建图8-3a所示的串联等效电阻仿真电路。2)单击仿真开关，激活电路，数字万用表会显示测量到的电阻串联的等效电阻值，记录测量值，并与计算值比较。(2)基尔霍夫电压定律仿真电路1)搭建图8-4所示的基尔霍夫电压定律仿真电路。,8.2基尔霍夫电压定律仿真实验,2)单击仿真开关，激活电路，记录电流表显示数据I12、I34、I56和电压表显示数据U23、U45、U60。3)利用测量的数据，验证基尔霍夫电压定律。6.思考题1)试将等效电阻R的计算值和测量值进行比较，情况如何？2)电源电压U1与U23+U45+U60有什么关系？哪些是电压降，哪些是电压升？,8.3基尔霍夫电流定律仿真实验,1.仿真实验目的1)测量并联电阻电路的等效电阻并比较测量值和计算值。2)测量并联电阻支路电流，验证基尔霍夫电流定律。2.元器件选取1)电源：Place SourcePOWER_SOURCESDC_POWER,选取直流电源并设置电源电压为12V。2)接地：Place SourcePOWER_SOURCESGROUND，选取电路中的接地。3)电阻：Place BasicRESISTOR,选取阻值为1k、2k和4k的电阻。4)数字万用表：从虚拟仪器工具栏调取XMM1。,8.3基尔霍夫电流定律仿真实验,图8-5并联等效电阻仿真电路及数字万用表面板,5)电流表：Place IndicatorsAMMETER，,8.3基尔霍夫电流定律仿真实验,选取电流表并设置为直流档。6)电压表：Place IndicatorsVOLTMETER，选取电压表并设置为直流档。3.仿真电路,图8-6基尔霍夫电流定律仿真电路,4.电路原理简述,8.3基尔霍夫电流定律仿真实验,5.仿真分析(1)电阻并联仿真电路1)搭建图8-5a所示的并联等效电阻仿真电路。2)单击仿真开关，激活电路，用数字万用表欧姆档测量并联电路的等效电阻R。3)将测得的等效电阻值与公式计算得到的等效电阻值相比较。(2)基尔霍夫电流定律仿真电路1)搭建图8-6所示的基尔霍夫电流定律仿真电路。2)单击仿真开关，激活电路，记录电流表显示数据I12、I30、I40、I50。3)利用测量的数据，验证基尔霍夫电流定律。6.思考题,8.3基尔霍夫电流定律仿真实验,1)并联电阻的测量值与计算值比较情况如何?2)比较电压测量值U30、U40和U50，情况如何?由此可得到什么结论？3)电流I12与电流I30、I40、I50之和有什么关系?应用这个结果能证实基尔霍夫电流定律的正确性吗?,8.4直流电路的电功率仿真实验,1.仿真实验目的1)研究功率与电压电流之间的关系。2)根据电流和电压计算灯泡的损耗功率。3)研究负载电阻的大小与获得最大输出功率的关系。2.元器件选取1)电源：Place SourcePOWER_SOURCESDC_POWER,选取直流电源并设置电压为12V。2)接地：Place SourcePOWER_SOURCESGROUND，选取电路中的接地。3)电阻：Place BasicRESISTOR,选取阻值为1和1k的电阻。4)功率表：从虚拟仪器工具栏调取XWM1和XWM2。,8.4直流电路的电功率仿真实验,5)电流表：Place IndicatorsAMMETER，选取电流表并设置为直流档。6)电压表：Place IndicatorsVOLTMETER，选取电压表并设置为直流档。7)灯泡：Place IndicatorsLAMP，选取12V、25W的灯泡。3.仿真电路,图8-7测量灯泡损耗功率的仿真电路及功率表面板图,8.4直流电路的电功率仿真实验,图8-8负载电阻获得最大传输功率仿真电路及功率表面板图,4.电路原理简述5.仿真分析(1)测量灯泡的损耗功率仿真电路,8.4直流电路的电功率仿真实验,1)搭建图8-7a所示的测量灯泡损耗功率的仿真电路。2)单击仿真开关，激活电路，测量并记录灯泡两端的电压U和流过的电流I。3)将光标移动到功率表图标上双击鼠标左键，打开功率表面板，读取并记录功率表的读数。4)根据步骤2)测量的电压U和电流I，计算灯泡的损耗功率P0，并与步骤3)读取的功率表读数进行比较。(2)负载电阻获得最大传输功率仿真电路1)搭建图8-8a所示的负载电阻获得最大传输功率仿真电路。2)单击仿真开关，激活电路，观察记录XWM1和XWM2显示的读数。,8.4直流电路的电功率仿真实验,表8-2不同负载实验记录,3)以负载电阻R2为横坐标、负载功率PO为纵坐标画出负载功率曲线图，并在曲线上标出最大功率点和相应的R2值。4)以负载电阻R2为横坐标、效率为纵坐标画出效率变化曲线图，并在曲线上标出最高效率点和相应的R2值。6.思考题1)灯泡损耗功率的计算值等于灯泡功率的额定值吗?2)当负载电阻R2增大时，负载电压U和负载电流I发生什么变化?,8.4直流电路的电功率仿真实验,3)为了获得从电源到负载的最大传输功率，需要多大的负载电阻R2?负载电阻R2与电源内阻R1之间有什么关系?4)需要多大的负载电阻R2才能得到最高功率传输效率?与获得最大输出功率的电阻值相同吗?,8.5节点电压分析法仿真分析,1.仿真实验目的1)掌握求解三节点电路的节点电压方法。2)将节点电压分析法列方程求解结果与仿真测量结果进行比较。2.元器件选取1)电流源：Place SourceSIGNAL_CURRUNTDC_CURRUN,选取电流源并根据电路设置电流值。2)接地：Place SourcePOWER_SOURCESGROUND，选取电路中的接地。3)电阻：Place BasicRESISTOR,选取电阻并根据电路设置电阻值。4)电流表：Place IndicatorsAMMETER，选取电流表并设置为直流档。,8.5节点电压分析法仿真分析,5)电压表：Place IndicatorsVOLTMETER，选取电压表并设置为直流档。3.仿真电路,图8-9节点电压分析法仿真电路,4.电路计算5.仿真分析1)搭建图8-9所示的节点电压分析法仿真电路。,8.5节点电压分析法仿真分析,2)单击仿真开关，激活电路，读取电压表和电流表的显示数值，记录在表8-3中，并比较计算值与测量值，验证节点电压分析法。,表8-3节点电压分析法仿真数据,6.思考题1)比较节点电压U10的仿真测量值与计算值，情况如何?2)比较节点电压U20的仿真测量值与计算值，情况如何?,8.6网孔电流分析法仿真实验,1.仿真实验目的1)学会用网孔电流分析法求解支路电流。2)掌握网孔电流仿真实验方法，并比较测量值与计算值。2.元器件选取1)电源：Place SourcePOWER_SOURCESDC_POWER,选取电压源并根据电路设置电压。2)接地：Place SourcePOWER_SOURCESGROUND，选取电路中的接地。3)电阻：Place BasicRESISTOR,选取电阻并根据电路设置电阻值。4)电流表：Place IndicatorsAMMETER，选取电流表并设置为直流档。,8.6网孔电流分析法仿真实验,3.仿真电路,图8-10网孔电流分析法仿真电路,4.电路计算5.仿真分析1)搭建图8-10所示的网孔电流分析法仿真电路。,8.6网孔电流分析法仿真实验,2)单击仿真开关，激活电路，将电流表显示数值记录在表8-4中，并比较计算值与测量值，验证网孔电流分析法。,表8-4网孔电流分析法仿真数据,6.思考题1)比较支路电流值I1、I2和I3的测量值与计算值，情况如何?2)说明网孔电流与支路电流的区别。,8.7叠加定理仿真实验,1.仿真实验目的1)学会用叠加定理求解电路中某电阻两端的电压。2)掌握叠加定理仿真实验方法，并比较测量值与计算值。2.元器件选取1)电源：Place SourcePOWER_SOURCESDC_POWER,选取电源并根据电路设置电压。,图8-11叠加定理仿真电路,8.7叠加定理仿真实验,2)接地：Place SourcePOWER_SOURCESGROUND，选取电路中的接地。3)电阻：Place BasicRESISTOR,选取电阻并根据电路设置电阻值。4)电压表：Place IndicatorsVOLTMETER，选取电压表并设置为直流档。3.仿真电路4.电路计算5.仿真分析1)搭建图8-11所示的叠加定理仿真电路。2)单击仿真开关，激活电路，将电压表显示数值记录在表8-5中，并比较计算值与测量值，验证叠加定理。,8.7叠加定理仿真实验,表8-5叠加定理仿真数据,6.思考题1)比较电阻R2两端的电压降UR2计算值与仿真值，情况如何?2)说明叠加定理的应用。,8.8戴维南定理仿真实验,1.仿真实验目的1)学会用戴维南定理求解电路。2)掌握戴维南定理仿真实验方法，并比较测量值与计算值。2.元器件选取1)电压源：Place SourcePOWER_SOURCESDC_POWER,选取电压源并根据电路设置电压。2)电流源V1：Place SourceSIGNAL_CURRUNTDC_CURRUN,选取电流源并根据电路设置电流值。3)接地：Place SourcePOWER_SOURCESGROUND，选取电路中的接地。4)电阻：Place BasicRESISTOR,选取电阻并根据电路设置电阻值。,8.8戴维南定理仿真实验,5)数字万用表：从虚拟仪器工具栏调取XMM1。3.仿真电路,图8-12戴维南定理仿真电路,8.8戴维南定理仿真实验,4.戴维南定理与电路计算5.仿真分析1)搭建图8-12b所示的测量电流的仿真电路，单击仿真开关，激活电路，测量流过R上的电流，并将测量数据填入表8-6。2)搭建图8-12c所示的测量开路电压的仿真电路，R两端开路。3)搭建图8-12d所示的测量短路电流仿真电路，单击仿真开关，激活电路，测量短路电流ISC，填入表8-6。,表8-6戴维南定理仿真数据,6.思考题1)根据UOC和ISC的测量值，计算戴维南电路等效电阻。2)画出图8-12所示电路的戴维南等效电路。,8.9RC一阶动态电路仿真实验,1.仿真实验目的1)研究RC电路充放电时电容两端电压的变化规律。2)研究一阶RC电路全响应时电容两端电压的变化规律。3)测量RC电路的时间常数并比较测量值与计算值。2.元器件选取1)电压源：Place SourcePOWER_SOURCESDC_POWER,选取电压源并设置电压为10V。2)接地：Place SourcePOWER_SOURCESGROUND，选取电路中的接地。3)电阻：Place BasicRESISTOR,选取电阻值为10k的电阻。4)电容：Place BasicCAPACITOR,选取电容值为1F的电容。5)函数发生器：从虚拟仪器工具栏调取XFG1。,8.9RC一阶动态电路仿真实验,6)示波器：从虚拟仪器工具栏调取XSC1。3.仿真电路,图8-13RC电路的电容充电仿真电路,8.9RC一阶动态电路仿真实验,图8-14一阶RC全响应仿真电路,4.仿真分析,8.9RC一阶动态电路仿真实验,(1)RC电路的电容充电(零状态响应)仿真电路1)搭建图8-13所示的RC电路的电容充电仿真电路。2)执行SimulateAnalysisTransient Analysis命令，即可打开图8-15所示的Transient Analysis对话框。,图8-15Transient Analysis对话框,8.9RC一阶动态电路仿真实验,3)单击仿真按钮，即可得到RC电路零状态响应曲线，如图8-16所示。(2)RC电路的电容放电(零输入响应)仿真电路1)按一下图8-13中开关S1的控制键A，活动刀片与下端闭合，形成RC电路的电容放电仿真电路，如图8-17所示。,图8-16零状态响应曲线,8.9RC一阶动态电路仿真实验,图8-17RC电路的电容放电仿真电路,2)双击图8-17中电容符号，,8.9RC一阶动态电路仿真实验,可打开图8-18所示的电容参数设置对话框，单击Value选项卡，勾选Initial conditions(初始条件)复选框，设置电容的初始电压为10V。,图8-18电容器参数设置对话框,8.9RC一阶动态电路仿真实验,图8-19零输入响应曲线,3)单击仿真按钮，即可得到RC电路零输入响应曲线，,8.9RC一阶动态电路仿真实验,如图8-19所示。(3)一阶RC全响应仿真电路1)搭建图8-14a所示的一阶RC全响应仿真电路。2)双击图8-14a中函数发生器XFG1的图标，在打开的函数发生器面板参数设置中，选择方波信号，设置频率为50Hz，占空比为50%，幅值为10V。3)打开仿真开关，双击示波器XSC1图标，打开其面板，即可看到输入的方波信号和一阶RC电路的全响应波形，如图8-20所示。,图8-20输入方波和输出电容电压全响应波形,8.9RC一阶动态电路仿真实验,5.思考题1)在图8-13中，当充满电后电容两端的电压U有多大？与电源电压比较，情况如何？2)在图8-16中，比较时间常数的测量值与计算值，情况如何？,8.10RLC二阶动态电路仿真实验,1.仿真实验目的1)研究RLC二阶动态电路欠阻尼情况下电容两端电压的变化规律。2)研究RLC二阶动态电路过阻尼情况下电容两端电压的变化规律。3)研究RLC二阶动态电路临界阻尼情况下电容两端电压的变化规律。2.元器件选取1)电压源：Place SourcePOWER_SOURCESDC_POWER,选取电压源并设置电压为6V。2)接地：Place SourcePOWER_SOURCESGROUND，选取电路中的接地。,8.10RLC二阶动态电路仿真实验,3)电阻：Place BasicRESISTOR,选取电阻值为100、10k、2k的电阻。4)电容：Place BasicCAPACITOR,选取电容值为100nF的电容。5)电感：Place BasicINDUCTOR,选取电感值为100mH的电感。6)开关：Place Elector_MechanicalLIMIT_NO，选取开关。7)示波器：从虚拟仪器工具栏调取XSC1。,图8-21RLC二阶动态电路欠阻尼仿真电路,8.10RLC二阶动态电路仿真实验,3.仿真电路1)RLC二阶动态电路欠阻尼仿真电路如图8-21所示。2)RLC二阶动态电路过阻尼仿真电路如图8-22所示。3)RLC二阶动态电路临界阻尼仿真电路如图8-23所示。,图8-22RLC二阶动态电路过阻尼仿真电路,8.10RLC二阶动态电路仿真实验,图8-23RLC二阶动态电路临界阻尼仿真电路,4.仿真分析,8.10RLC二阶动态电路仿真实验,(1)RLC二阶动态电路欠阻尼仿真电路1)搭建图8-21所示的RLC二阶动态电路欠阻尼仿真电路。2)打开仿真开关，双击示波器XSC1图标，打开其面板。3)单击开关J1，即可看到RLC二阶动态电路欠阻尼仿真电路电容两端的电压波形，如图8-24所示。,图8-24欠阻尼时电容两端的电压波形,8.10RLC二阶动态电路仿真实验,(2)RLC二阶动态电路过阻尼仿真电路1)搭建图8-22所示的RLC二阶动态电路过阻尼仿真电路。2)打开仿真开关，双击示波器XSC1图标，打开其面板。3)单击开关J1，即可看到RLC二阶动态电路过阻尼仿真电路电容两端的电压波形，如图8-25所示。(3)RLC二阶动态电路临界阻尼仿真电路1)搭建图8-23所示的RLC二阶动态电路临界阻尼仿真电路。2)打开仿真开关，双击示波器XSC1图标，打开其面板。3)单击开关J1，即可看到RLC二阶动态电路临界阻尼仿真电路电容两端的电压波形，如图8-26所示。5.思考题1)RLC二阶动态电路能实现等幅振荡吗？,8.10RLC二阶动态电路仿真实验,2)如何计算RLC二阶动态电路的阻尼电阻？,图8-25过阻尼时电容两端的电压波形,8.10RLC二阶动态电路仿真实验,图8-26临界阻尼时电容两端的电压波形,8.11感抗仿真实验,1.仿真实验目的1)测定交流电压和电流在电感中的相位关系。2)通过测出的电感交流电压和电流有效值确定电感的感抗，并比较测量值与计算值。3)测定电感的感抗和电感值之间的关系。4)测定电感的感抗和正弦交流电频率之间的关系。2.元器件选取1)交流电压源：Place SourcePOWER_SOURCESAC_POWER,选取交流电压源并设置电压有效值为12V、频率为1000Hz。2)接地：Place SourcePOWER_SOURCESGROUND，选取电路中的接地。3)电阻：Place BasicRESISTOR,选取阻值为1的电阻。,8.11感抗仿真实验,4)电感：Place BasicINDUCTOR,选取电感值为100mH的电感。5)示波器：从虚拟仪器工具栏调取XSC1。6)电流表：Place IndicatorsAMMETER，选取电流表并设置为交流档。7)电压表：Place IndicatorsVOLTMETER，选取电压表并设置为交流档。3.仿真电路,图8-27感抗仿真电路及示波器面板,8.11感抗仿真实验,4.电路原理简述5.仿真分析1)建立图8-27a所示的感抗仿真电路。2)单击仿真开关，激活电路。3)记录电压表和电流表的读数于表8-7中。,表8-7感抗仿真数据,6.思考题1)根据电感电压和电流的有效值计算电感L的感抗XL。2)用正弦交流电的频率f和电感值L计算感抗XL。,8.12容抗仿真实验,1.仿真实验目的1)测定交流电压和电流在电容中的相位关系。2)通过测出的电容交流电压和电流有效值确定电容的容抗，并比较测量值与计算值。3)测定电容的容抗和电容值之间的关系。4)测定电容的容抗和正弦交流电频率之间的关系。2.元器件选取1)交流电压源：Place SourcePOWER_SOURCESAC_POWER,选取交流电压源并设置电压有效值为12V、频率为1000Hz。2)接地：Place SourcePOWER_SOURCESGROUND，选取电路中的接地。3)电阻：Place BasicRESISTOR,选取阻值为1的电阻。,8.12容抗仿真实验,4)电容：Place BasicCAPACITOR,选取电容值为50nF的电容。5)示波器：从虚拟仪器工具栏调取XSC1。6)电流表：Place IndicatorsAMMETER，选取电流表并设置为交流档。7)电压表：Place IndicatorsVOLTMETER，选取电压表并设置为交流档。3.仿真电路,图8-28容抗仿真电路及示波器面板图,8.12容抗仿真实验,4.电路原理简述5.仿真分析1)建立图8-28a所示的容抗仿真电路。2)单击仿真开关，激活电路。3)记录电压表和电流表的读数于表8-8中。,表8-8容抗仿真数据,6.思考题1)根据电容电压和电流的有效值计算电容C的容抗XC。2)用正弦交流电的频率f和电容值C计算容抗XC。,8.13串联交流电路的阻抗仿真实验,1.仿真实验目的1)测量串联RL电路的阻抗和交流电压与电流之间的相位差，并比较测量值与计算值。2)测量串联RC电路的阻抗和交流电压与电流之间的相位差，并比较测量值与计算值。3)测量串联RLC电路的阻抗和交流电压与电流之间的相位差，并比较测量值与计算值。2.元器件选取1)交流电压源：Place SourcePOWER_SOURCESAC_POWER,选取交流电压源并设置电压有效值为12V、频率为1000Hz。2)接地：Place SourcePOWER_SOURCESGROUND，选取电路中的接地。,8.13串联交流电路的阻抗仿真实验,3)电阻：Place BasicRESISTOR,选取阻值为1k的电阻。4)电容：Place BasicCAPACITOR,选取电容值为1F的电容。5)电感：Place BasicINDUCTOR,选取电感值为100mH的电感。6)电流表：Place IndicatorsAMMETER，选取电流表并设置为交流档。7)电压表：Place IndicatorsVOLTMETER，选取电压表并设置为交流档。8)示波器：从虚拟仪器工具栏调取XSC1。3.仿真电路,8.13串联交流电路的阻抗仿真实验,图8-29RL串联阻抗实验电路及示波器面板图,8.13串联交流电路的阻抗仿真实验,图8-30RC串联阻抗实验电路及示波器面板图,8.13串联交流电路的阻抗仿真实验,图8-31RLC串联阻抗实验电路及示波器面板,4.电路原理简述5.仿真分析,8.13串联交流电路的阻抗仿真实验,(1)RL串联阻抗仿真电路1)建立图8-29a所示的RL串联阻抗仿真电路。2)单击仿真开关，激活电路。3)观察示波器显示的波形，记录于表8-9中。,表8-9RL串联仿真数据,(2)RC串联阻抗仿真电路1)建立图8-30a所示的RC串联阻抗仿真电路。2)单击仿真开关，激活电路。3)观察示波器显示的波形，记录于表8-10中。,8.13串联交流电路的阻抗仿真实验,表8-10RC串联仿真数据,(3)RLC串联阻抗仿真电路1)建立图8-31a所示的RLC串联阻抗仿真电路。2)单击仿真开关，激活电路。3)观察示波器显示的波形，记录于表8-11中。,表8-11RLC串联仿真数据,6.思考题,8.13串联交流电路的阻抗仿真实验,1)用交流电压有效值UZ和电流有效值IZ计算RL串联电路的阻抗大小。2)用电感值L和正弦交流电的频率f计算电感的感抗XL。3)用电阻值R和电感L的感抗XL计算RL串联电路阻抗Z的大小。4)用交流电压有效值UZ和电流有效值IZ计算RC串联电路的阻抗大小。5)用电容值C和正弦交流电频率f计算电容的容抗XC。6)用电阻值R和电容C的容抗XC计算RC串联电路阻抗Z的大小。7)用交流电压有效值UZ和电流有效值IZ计算RLC串联电路的阻抗大小。8)用电阻值R和电容C的容抗XC、电感L的感抗XL，计算RLC串联电路阻抗Z的大小。,8.14交流电路的功率和功率因数仿真实验,1.仿真实验目的1)测定RL串联电路的有功功率和功率因数。2)测定RC串联电路的有功功率和功率因数。3)确定RL串联电路提高功率因数所需要的电容。2.元器件选取1)交流电压源：Place SourcePOWER_SOURCESAC_POWER,选取交流电压源并设置电压有效值为120V、频率为60Hz。2)接地：Place SourcePOWER_SOURCESGROUND，选取电路中的接地。3)电阻：Place BasicRESISTOR,选取阻值为1k的电阻。4)电感：Place BasicINDUCTOR,选取电感值为1H的电感。,8.14交流电路的功率和功率因数仿真实验,5)电容：Place BasicCAPACITOR,选取电容值为1F、8F的电容。6)功率表：从虚拟仪器工具栏调取XWM1。7)电流表：Place IndicatorsAMMETER，选取电流表并设置为交流档。8)电压表：Place IndicatorsVOLTMETER，选取电压表并设置为交流档。3.仿真电路,图8-32测量RL串联电路功率的仿真电路及功率表面板图,8.14交流电路的功率和功率因数仿真实验,图8-33测量RC串联电路功率的仿真电路及功率表面板图,8.14交流电路的功率和功率因数仿真实验,图8-34测量RLC串联电路功率的仿真电路及功率表面板图,8.14交流电路的功率和功率因数仿真实验,图8-35功率因数校正仿真电路及功率表面板图,4.电路原理简述,8.14交流电路的功率和功率因数仿真实验,5.仿真分析(1)测量RL串联电路功率的仿真电路1)建立图8-32a所示测量RL串联电路功率的仿真电路。,8.14交流电路的功率和功率因数仿真实验,2)单击仿真开关，激活电路，记录RL电路两端的总电压有效值U、电流有效值I、电感两端的电压有效值UL、有功功率P及功率因数cos于表8-12中。,表8-12测量RL串联电路功率的仿真数据,(2)测量RC串联电路功率的仿真电路1)建立图8-33a所示测量RC串联电路功率的仿真电路。2)单击仿真开关，激活电路，记录RC电路两端的总电压有效值U、电流有效值I、电容两端的电压有效值UC、有功功率P及功率因数cos于表8-13中。,8.14交流电路的功率和功率因数仿真实验,表8-13测量RC串联电路功率的仿真数据,(3)测量RLC串联电路功率的仿真电路1)建立图8-34a所示测量RLC串联电路功率的仿真电路。2)单击仿真开关，激活电路，记录RLC电路两端的总电压有效值U、电流有效值I、电容两端的电压有效值UC、电感两端的电压有效值UL、有功功率P及功率因数cos于表8-14中。,8.14交流电路的功率和功率因数仿真实验,表8-14测量RLC串联电路功率的仿真数据,(4)功率因数校正仿真电路1)图8-35a所示为功率因数校正仿真电路。2)单击仿真开关，激活电路，记录RLC电路两端的总电压有效值U、电流有效值I、有功功率P及功率因数cos于表8-15中。,表8-15功率因数校正电路的仿真数据,6.思考题,8.14交流电路的功率和功率因数仿真实验,1)根据RL串联电路功率的仿真数据，计算RL串联电路的有功功率P、无功功率Q和视在功率S，并作出功率三角形。2)根据RC串联电路功率的仿真数据，计算RC串联电路的有功功率P、无功功率Q和视在功率S，并作出功率三角形。3)根据RLC串联电路功率的仿真数据，计算RLC串联电路的有功功率P、无功功率Q和视在功率S。4)根据功率因数校正电路的仿真数据，计算使功率因数接近于1所需要的电容C。,8.15交流电路基尔霍夫电压定律仿真实验,1.仿真实验目的1)测定RLC串联电路中每个元件两端的交流电压有效值，并比较测量值与计算值。2)研究在RLC串联电路中频率变化对交流电流和电压有效值的影响。2.元器件选取1)交流电压源：Place SourcePOWER_SOURCESAC_POWER,选取交流电压源并设置电压为120V、频率为60Hz。2)接地：Place SourcePOWER_SOURCESGROUND，选取电路中的接地。3)电阻：Place BasicRESISTOR,选取电阻值为100的电阻。4)电感：Place BasicINDUCTOR,选取电感值为100mH的电感。,8.15交流电路基尔霍夫电压定律仿真实验,5)电容：Place BasicCAPACITOR,选取电容值为10F的电容。6)电压表：Place IndicatorsVOLTMETER，选取电压表并设置为交流档。7)电流表：Place IndicatorsAMMETER，选取电流表并设置为交流档。,图8-36交流电路基尔霍夫电压定律仿真电路,8.15交流电路基尔霍夫电压定律仿真实验,3.仿真电路4.电路原理简述,5.仿真分析1)建立图8-36所示交流电路基尔霍夫电压定律仿真电路。2)单击仿真开关，激活电路，记录交流电流表和电压表测量的电路电流有效值I、电感两端的电压有效值UL、电容两端的电压有效值UC、电阻两端的电压有效值UR于中。,8.15交流电路基尔霍夫电压定律仿真实验,表8-16交流电路基尔霍夫电压定律仿真数据,6.思考题1)根据交流电路基尔霍夫电压定律仿真数据，计算是否满足基尔霍夫电压定律。2)电感与电容两端电压的相量和大概是多少?电阻R两端的电压有效值与加在总阻抗两端的电压有效值之间有什么关系?,8.16交流电路基尔霍夫电流定律仿真实验,1.仿真实验目的1)测量RLC并联电路中每条支路的电流有效值。2)研究基尔霍夫电流定律在交流电路中的应用。2.元器件选取1)交流电压源：Place SourcePOWER_SOURCESAC_POWER,选取电压源并设置电压为120V、频率为60Hz。2)接地：Place SourcePOWER_SOURCESGROUND，选取电路中的接地。3)电阻：Place BasicRESISTOR,选取电阻值为100的电阻。,8.16交流电路基尔霍夫电流定律仿真实验,图8-37交流电路基尔霍夫电流定律仿真电路,4)电感：Place BasicINDUCTOR,选取电感值为100mH的电感。,8.16交流电路基尔霍夫电流定律仿真实验,5)电容：Place BasicCAPACITOR,选取电容值为10F的电容。6)电流表：Place IndicatorsAMMETER，选取电流表并设置为交流档。3.仿真电路4.电路原理简述5.仿真分析1)建立图8-37所示交流电路基尔霍夫电流定律仿真电路。2)单击仿真开关，激活电路。,表8-17交流电路基尔霍夫电流定律仿真数据,6.思考题,8.16交流电路基尔霍夫电流定律仿真实验,1)根据交流电路基尔霍夫电流定律仿真数据，计算是否满足基尔霍夫电流定律。2)电感与电容电流的相量和大概是多少?电阻R的电流有效值与加在并联电路的总电流有效值之间有什么关系?,8.17三相交流电路仿真实验,1.仿真实验目的1)学会三相对称负载联结时线电压和相电压的测量方法。2)学会三相对称负载联结时线电流和相电流的测量方法。3)了解不对称负载联结时中性线的作用。2.元器件选取1)交流电压源：Place SourcePOWER_SOURCESAC_POWER,选取电压源并设置电压为220V、频率为50Hz。2)接地：Place SourcePOWER_SOURCESGROUND，选取电路中的接地。3)电阻：Place BasicRESISTOR,选取电阻并依据仿真图要求设置阻值。4)电感：Place BasicINDUCTOR,选取电感值为1H的电感。,8.17三相交流电路仿真实验,5)电压表：Place IndicatorsVOLTMETER，选取电压表并设置为交流档。6)电流表：Place IndicatorsAMMETER，选取电流表并设置为交流档。3.仿真电路1)图8-38为三相负载联结线电压与相电压仿真电路。,图8-38三相负载联结线电压与相电压仿真电路,8.17三相交流电路仿真实验,2)图8-39所示为三相负载联结线电流与相电流仿真电路。,图8-39三相负载联结线电流与相电流仿真电路,8.17三相交流电路仿真实验,图8-40三相负载不对称时电流仿真电路,3)图8-40所示为三相负载不对称时电流仿真电路。,8.17三相交流电路仿真实验,4.电路原理简述(1)三相三线制1)当负载为联结且负载对称时，线电流Il与相电流Ip相等，即Ip；线电压Ul与相电压Up的关系式为Ul=3Up，可采用三相三线供电方式。2)当负载为联结时，采用三相三线制，线电压Ul与相电压Up相等，即Ul=Up；线电流Il与相电流Ip的关系式为Il=3Ip。(2)三相四线制不论负载对称与否，均可以采用联结，并有：Ul=3Up，Il=Ip。5.仿真分析(1)三相负载联结线电压与相电压仿真电路1)搭建图8-38所示三相负载联结线电压与相电压仿真电路。,8.17三相交流电路仿真实验,2)单击仿真开关，激活电路，根据交流电压表的读数，记录线电压UUV、UVW、UWU和相电压Up的读数于表8-18中。,表8-18三相负载联结线电压与相电压仿真数据,(2)三相负载联结线电流与相电流仿真电路1)搭建图8-39所示三相负载联结线电流与相电流仿真电路。2)单击仿真开关，激活电路，根据各交流电流表的读数，记录线电流IU、IV、IW和相电流IUV、IVW、IWU的读数于表8-19中。,表8-19三相负载联结线电流与相电流仿真数据,(3)三相负载不对称时电流仿真电路1)搭建图8-40所示三相负载不对称时电流仿真电路。,8.17三相交流电路仿真实验,2)单击仿真开关，激活电路，根据交流电压表和电流表的读数，记录线电流IU、IV、IW和中性线电流I0以及相电压UU、UV、UW的读数于表8-20中。,表8-20三相负载不对称时电流仿真数据,6.思考题1)若三相不对称负载联结且无中线时，各相电压的分配关系将会如何？说明中性线的作用和实际应用中需注意的问题。2)画出三相对称负