交流無源一端口網絡等效參數的測定

一、實驗目的
　　1、學習無源一端口網絡等效參數的測定方法；
　　2、學習間接測量過程中的誤差分析方法；
　　3、了解電路變量與參數的選擇在提高實驗準確度中的意義。

　　二、原理說明
　　1、任意一個交流無源一端口網絡，不管其內部結構如何復雜，其等效參數都可以用一個等效阻抗（入端阻抗）來表示，如圖6.9.1（a）所示，當端口電壓和端口電流的參考方向一致時，其復數阻抗可以寫作：

　　　其相量關系如圖6.9.1（b）所示。

　　　圖6.9.1 交流無源一端口網絡示例

　　（a） （b）

　　圖6.9.2 電壓三角形法測量交流無源一端口網絡等效參數

　　2、交流無源一端口網絡等效參數的測定方法很多，基本上可分為兩類：一是儀器測試法，如用萬用表測電阻，用電橋測電容、電感等；二是實際測試法，即在網絡的端口加工作電流和電壓，通過計算得到等效參數，屬于間接測量。

　　電壓三角形法即間接測量的一種，其測量原理如圖6.9.2（a）所示，其中R1為一已知電阻，Z2為交流無源一端口網絡的等效阻抗，且 。用電壓表分別測量電壓U、U1、U2的值，然后根據三個電壓值繪出電壓相量圖，如圖6.9.2（b）所示。根據相量圖有：

　　于是可得到：

　　當假設 不變（即電壓表與電流表的相對誤差不隨R1而變）時，我們進一步得到：

　　由上兩式可以看出，當調節R1的值，使電路滿足U1=U2時，等效參數中電抗部分的測量誤差將達到最小。

　　三、實驗任務

　　圖6.9.3 無源一端口網絡

　　1、本實驗中使用的交流無源一端口網絡如圖6.9.3所示，其中R為100 /2W的線繞電阻，C為4只10μF/50V的電解電容器的并聯。確定采用電壓三角形法測量時使用的電壓調節范圍，畫出實驗接線圖。
　　2、選定外接電阻R1的型號，以及數值。
　　3、調節R1使得電路中U1＝U2，記錄實驗數據，計算一端口網絡的等效阻抗。
　　4、分別測量R、C的數值，計算該一端口網絡的等效阻抗。
　　5、分析比較以上兩種方法的測量不確定度。

　　四、實驗儀器設備
　　1、數字萬用表
　　2、電工綜合實驗臺
　　3、DG08動態元件實驗組件
　　4、DG11單相變壓器實驗組件

　　五、預習思考及注意事項
　　1、電壓三角形法中，R1的電阻值應根據什么原則來選取？調節的最終目標是什么？
　　2、實驗中，電流的選取應考慮哪些因素？
　　3、注意用電安全，應事先確定交流電源的電壓可調范圍。
　　4、注意電阻元件的允許電流和電容元件的耐壓范圍。

　　六、實驗報告要求
　　1、記錄實驗數據，分析測量結果；
　　2、計算不同測量方法下，一端口網絡的等效阻抗；
　　3、比較最后的測量結果，分析產生誤差的原因。