使用毫伏表测量交流信号有效值

1．测量实物图

2．操作步骤

1）调节低频信号发生器输出的正弦交流信号频率和幅值分别为1kHz、3V。

2）接通交流毫伏表电源，使其处于测试状态。

3）将信号发生器输出的交流信号输入到交流毫伏表的输入端，如图6－实－13所示。

6－实－13　毫伏表测直流信号实物图

4）正确读数。并将被测值填入表6－实－5。

5）将低频信号发生器输出的正弦交流信号频率和幅值调节为1kHz、5V，重复上述测试过程，并将被测值填入表6－实－5。

表6－实－5　毫伏表测试技训表

【实训结果记录与评价】

把“把函数信号发生器、示波器和毫伏表的使用”的方法与步骤、收获与体会及实训评价填入实训小结表

技术与运用

交流发电机

1．工作原理

交流发电机是根据电磁感应原理制成的。图6－3－8所示是简单的交流发电机原理示意图，将一个可以绕固定转轴转动的单匝线圈abcd放置在匀强磁场中，通过两个铜环和电刷引出导线与外电路的检流计连接。

当线圈abcd在外力作用下，以角速度ω匀速运动，线圈的ab变和cd边作切割磁感线运动，线圈中产生感应电动势。ad和bc边的运动不切割磁感线，故不产生感应电动势。由于外电路是闭合的，闭合回路中将产生感应电流，我们可看到检流计指针左右摆动。产生的感应电流变化如图6－实－14所示，它遵循规律变化，故称之为正弦交流电。

图6－实－14　简单交流发电机工作原理

2．外形与结构

交流发电机的外形如图6－实－15所示，通常由定子、转子、端盖及轴承等部件构成。定子和转子是它的核心部件，如图6－实－16所示。

图6－实－15　交流发电机

图6－实－16　交流发电机核心部件

定子由定子铁芯、线包绕组、机座以及固定这些部分的其他结构件组成。转子由转子铁芯（或磁极、磁扼）绕组、护环、中心环、滑环、风扇及转轴等部件组成。

应知应会要点归纳

一、认识电工实验室实训室

1．电工实验室

二、正弦交流电

1．基本概念

大小和方向都随时间按正弦规律作周期性变化的交流电称为正弦交流电，它是一种最简单而又最基本的交流电。通常用字母“AC”或符号“～”表示。

2．表示方法

正弦交流电的表示方法有三种：解析式、波形图和旋转矢量法。

电流、电压、电动势的解析式分别为

i＝Imsin（ωt＋φio）

u＝Umsin（ωt＋φuo）

e＝Emsin（ωt＋φeo）

三、正弦交流电的三要素

描述交流电的物理量有瞬时值、最大值、有效值、周期、频率、角频率、相位和初相等。其中有效值（或最大值）、频率（或周期、角频率）、初相称为正弦交流电的三要素。

有效值与最大值之间的关系为

角频率、频率与周期之间的关系为

两个交流电的相位之差称为相位差。如果它们的频率相同，相位差就等于初相之差，即

φ＝φ01－φ02

相位差确立了两个正弦量之间的相位关系（超前或滞后）；特殊的相位关系有同相、反相和正交。

四、基本物理量的测量

1．交流电压的测量

测量交流电压一般用交流电压表，工程上通常用万用表的交流电压挡进行测量。对于交流小信号，可通过交流毫伏表进行测量。也可通过示波器观测交流电的幅值，然后再计算其有效值。

2．交流电流的测量

测量交流电流一般用交流电流表，工程上通常用万用表的交流电流挡进行测量。对于测量不能断开线路、相对较大的交流电，可用钳形电流表进行测量。

3．频率的测量

测量频率一般用频率计。也可通过示波器观测交流电的周期，再计算出频率。

复习与考工模拟

一、是非题

1．正弦交流电的大小随时间按正弦规律作周期性变化，方向不变。（　　）

2．通常照明用交流电压的有效值为220V，最大值为380V。（　　）

3．如果两同频率正弦电压在某一瞬间的值相等，那么两者一定同相。（　　）

4．若一正弦交流电的频率为100Hz，那么它的周期为0．02s。（　　）

5．测量交流电所用的电压表和电流表的读数均表示其有效值。（　　）

6．一个耐压为300V的电容器可以接到220V的交流电源上安全使用。（　　）

7．任意两个同频率的正弦交流电的相位差即是它们的初相之差。（　　）

8．可以通过示波器观察正弦交流电的波形图，并求出其有效值。（　　）

9．只要知道正弦交流电的三要素，就能写出它的解析式（瞬时值表达）。（　　）

10．钳形电流表的最大特点是可以在不断开线路的情况下测量线路的交流电流。（　　）

二、选择题

1．正弦交流电的三要素是（　　）

A．瞬时值　　频率　初相　　　B．最大值　　周期　角频率

C．频率　　　相位　　周期　　D．有效值　频率　初相

2．两同频率的正弦交流电的有效值，下列说法正确的是（　　）

A．90°　　　　　B．0°　　　　　C．180°　　　　　D．60°

3．关于正弦交流电的有效值，下列说法正确的是（　　）

A．有效值是最大值的倍

B．最大值是有效值的倍

C．最大值为311V的正弦交流电压就其热效应而言，相当于一个220V的直流电压

D．最大值为311V的交流电，可以用220V的直流电代替

4．某正弦交流电的初相为－90°，则在t＝0时，其瞬时值将（　　）

A．等于零　B．小于零　C．大于零　D．不能确定

5．已知u＝220（314t－30°）V，则它的频率、有效值、初相分别为（　　）

A．314Hz、220V、－30°　B．314Hz、220V、30°

C．50Hz、220V、－30°　　D．50Hz、220V、30°

6．已知两个正弦量的解析式为u＝100sin（100πt＋30°）V，i＝5sin（200πt－15°）A，则它们之间的相位差是（　　）

A．45°　B．－45°　C．0°　D．不能确定

7．某正弦交流电压的有效值为220V，频率为50Hz，在t＝0时的值为220V，则该正弦电压的解析式为（　　）

A．u＝220sin（314t＋90°）V　B．u＝220sin314tV

C．u＝220（314t＋45°）V　D．u＝220（314t－45°）V

8．下列仪器仪表中，可以测量交流电频率的仪表是（　　）

A．万用表　B．钳形电流表　C．毫伏表　D．频率计

9．示波器可以观察正弦交流电的波形，从波形中可以直接读出的物理量是（　　）

A．有效值　B．最大值　C．初相　D．频率

10．在图6－复习－1所示电压与电流的矢量图中，u与i的相位关系式（　　）。

图6－复习－1

A．u比i超前75°　B．u比i滞后75°

C．u比i超前30°　D．u比i滞后30°

三、分析与计算题

1．一个正弦交流电的频率是50Hz，有效值为50V，初相为45°，请写出它的解析式，并画出它的波形图。

2．已知交流电流i＝10sin（100πt＋30°）A，试求它的有效值，初相和频率，并求出t＝0．1s时的瞬时值。

3．已知两个同频率的正弦交流电，它们的频率是50Hz，电压的有效值分别为U1＝100V和U2＝150V，且前者超后者30°，试写出它们的瞬时值解析式，并在同一坐标系中作出它们的矢量图。

4．函数信号发生器有什么作用？毫伏表主要用来测什么？钳形电流表的最大特点是什么？应如何操作？

图6－复习－2

5．图6－复习－2所示为测交流电波形，若时间量程选择开关和幅度量程开关分别打在：T→0．2ms／div，U→1V／div。试求：①被测交流电的周期和频率；②被测交流电的峰－峰值、最大值和有效值。

四、实践与应用题

1．小明在使用台灯时发现台灯不亮，他首先想检测一下电源插孔中是否有电。请代小明做两件事：①说出使用万用表检测电源插孔是否有电的操作过程：②请说出用试电笔测试插孔中是否有电的操作方法。

2．小明在调试电子产品时，需要用到“1KHz、30mV”的正弦交流信号。请问：①可通过哪些方法得到此信号？②可采用什么方法检测信号的频率与大小？