一、实验目的
本实验旨在正弦稳态交流电路中的电压与电流相量关系，掌握日光灯线路的接线技巧，深入理解改善电路功率因数的意义并掌握其实际操作方法，验证在R、L、C串联电路中总电压与分电压之间的关系，并学习使用万用表及交流电流表进行测量。
二、实验原理
1. 基本关系：在单相正弦交流电路中，各支路电流与电压满足相量形式的基尔霍夫定律。在RC串联电路中，UR与UC之间存在90°的相位差，当电阻R的阻值变化时，UR的相量轨迹呈现为半圆，与U、UC共同构成直角形的电压三角形。
2. 功率因数：交流电路的功率因数定义为有功功率与视在功率之比（cosφ=P/S），其中φ为电路总电压与总电流之间的相位差。感性负载（如日光灯）会导致功率因数降低，通过并联电容器可以补偿感性负载的电流相位差，从而提高功率因数。
3. 测量原理：电压表需并联在线路中，其量程需达到或超过被测电压；电流表应串联在线路中进行测量。对于交流电路中大电流的测量，常通过配置电流互感器来实现。
三. 实验器材
本实验所需的器材包括：交流电源（220V±10%），电阻箱、电感线圈、电容箱，万用表（500型），交流电流表（T-MA），示波器（用于观察波形），功率表，日光灯组件（包括灯管、镇流器、启辉器）以及补偿电容器。
四、实验步骤
1. RC串联电路实验：按照电路图接线，使用220V、15W白炽灯泡作为电阻R，电容器选用4.7μF/450V。调节自耦调压器输出至220V，记录U、UR、UC的数值，验证电压三角形关系。
2. 日光灯电路实验：正确连接日光灯线路（包括灯管、镇流器、启辉器）。缓慢增大输出电压至日光灯启辉点亮，记录三表指示值。将电压调至220V，测量功率P、电流I、电压U以及UL、UA等数值。
3. 功率因数改善实验：在日光灯电路上并联不同容量的电容器。测量不接电容时日光灯支路的电流IRL和电源实际电压U，以及并联不同电容量时的总电流I和各支路电流。计算不同情况下的功率因数cosφ。
五、实验数据与计算
1. 电压测量数据：详细记录测量项和测量值，验证关系式U = √(UR² + UC²)。
2. 功率因数计算：计算不接电容时的功率因数cosφRL，以及并联电容后的功率因数cosφ。
3. 电路参数计算：根据实验数据计算电阻R和电感L的值。
六、注意事项
1. 确保单相交流电源电压在正常范围内（204.6V-235.4V）。
2. 连接电路时必须确保断电操作，并在指导教师检查后方可通电。
3. 使用示波器观察波形时，需正确设置时间和电压量程。
4. 测量大电流时应使用电流互感器，避免直接测量。
5. 实验结束后，务必先断电再拆除线路。
七、思考题
1. 感性负载并联电容过大可能导致电路谐振的原因是什么？
2. 如何通过相量图分析RC串联电路的移相作用？
3. 提高功率因数对电力系统的实际意义是什么？
