实验1 基尔霍夫定律的验证
1、实验目的
1、验证基尔霍夫定律的正确性，加深对基尔霍夫定律普遍性的理解。2、进一步学会使用电压表、电流表。 2、原理说明
基尔霍夫定律是电路的基本定律。
1) 基尔霍夫电流定律对电路中任意节点，流入、流出该节点的代数和为零。即∑I=0
2)基尔霍夫电压定律在电路中任一闭合回路，电压的代数和为零。即∑U=0
三、实验设备
序号 | 名 称 | 型号与规格 | 数量 | 备 注 |
1 | 导线 | | 若干 | |
2 | 直流电压表 | 0~30V | 1 | |
3 | 直流电流表 | 0~10mA | 1 | |
4 | 电压源 | +12V，+6V | 2 | |
5 | 电路板 | | 1 | |
| | | | |
四、实验内容
实验线路如图1-1所示，用DGJ-03挂箱的“基尔夫定律/叠加原理”线路。
（代替510计算）
图 1-1
1、预习：计算出电流的值以及电压的值，并记录在表格中。（写计算过程）
解: I1=I2+I3
510·I1+510·I3-12=0
510·I2+6+510·I3=0
解上列三试得: I1=9mA , I2=2mA , I3=7mA
2、实验结果记录
表1 验证基尔霍夫电流定律
| 计算值 | 测量值 |
| 9mA | 9.1mA |
| 2mA | 1.9mA |
| 7mA | 7mA |
| =--=0 | =--=0 |
| | |
表1 验证基尔霍夫电压定律
| U 1(V) | U2(V) | UFA(V) | UAB(V) | UAC(V) |
计算值 | 12V | 6V | | | |
测量值 | 11.5V | 6V | 4.9V | 1.2V | 7.1V |
ACFA回路 | 0V |
BACB回路 | 0.1V |
FABCF回路 | 0.1V |
| | | | | |
（要求：在下面列出各个回路的基尔霍夫电压方程后并计算结果）
=--=0mA
=9.1mA
=1.9mA
=7mA
∑UACFA=-U1+UFA+UAC=0V
∑UBACB=U2+UAB-UAC=0.1V
∑UFABCF=UFA+UAB+U2-U1=0.1V
3、对实验结果进行分析，并分析实验中产生误差的原因
（1） 电阻值不恒等电路标出值，电阻误差较大。
（2） 导线连接不紧密产生的接触误差。
（3） 仪表的基本误差。
实验2 叠加定律的验证
一、实验目的
验证线性电路叠加原理的正确性，加深对线性电路的叠加性和齐次性的认识和理解。
3、原理说明
叠加原理指出: 在有多个独立源共同作用下的线性电路中，通过每一个元件的电流或其两端的电压，可以看成是由每一个独立源单独作用时在该元件上所产生的电流或电压的代数和
线性电路的齐次性是指当激励信号(某独立源的值) 增加或减小K 倍时，电路的响应(即在电路中各电阻元件上所建立的电流和电压值) 也将增加或减小K 倍。
三、实验设备
序号 | 名 称 | 型号与规格 | 数量 | 备 注 |
1 | 导线 | | 若干 | |
2 | 直流电压表 | 0~30V | 1 | |
3 | 电阻 | 510，1K | 3 | |
4 | 电路板 | | 1 | |
5 | 直流电压源 | 0~+12V | 1 | |
| | | | |
四、实验内容
实验线路如图1-1所示，用DGJ-03挂箱的“基尔夫定律/叠加原理”线路。
（代替510计算）
图 1-1
一、 预习：
（1）用叠加定理计算出电流的值以及电压的值
解:当U1单独作用时:I1=I2+I3
510I1+1000I3=I2
510I2=1000I3
解上试得:I1=14.15mA I2=9.37mA I3=4.78mA
既UFA=7.22V UAB=4.78V UAC=14.15V
当U2单独作用时:I2=I1+I3
510I2+1000I3-6=0
510I1+1000I3=0
解上试得I1=-23mA I2=-11.2mA I3=11.8mA
既UFA=-11.73V UAB=-5.71V UAC=11.8V
（2）在叠加原理实验中，要令U1、U2分别单独作用，应如何操作？
通过调节开关K1和K2，分别将电源单独作用在电路中。
（3）实验电路中，若有一个电阻器改为二极管， 试问叠加原理的迭加性与齐次性还成立吗？为什么？
答：不成立，因为叠加定理适用于线性电路，含二极管的电路是非线性电路，所以不成立。
二、实验结果记录
表1 叠加定理的验证
实验项目 | U1 (V) | U2 (V) | I1 (mA) | I2 (mA) | I3 (mA) | UAB (V) | UAC (V) | UFA (V) |
U1单独作用 | 12 | 0 | 14 | 9 | 5 | 5 | 4.5 | 7 |
U2单独作用 | 0 | 6 | -5 | -7 | 2 | -4 | 2.5 | -2.5 |
U1、U2共同作用 | 12 | 6 | 9 | 2 | 7 | 1 | 7 | 4.5 |
| | | | | | | | |
表2 齐次性的验证
U1单独作用
测量项目 实验内容 | U1 (V) | U2 (V) | I1 (mA) | I2 (mA) | I3 (mA) | UAB (V) | UAC (V) | UFA (V) |
U1=12V | 12 | 0 | 14 | 9 | 5 | 5 | 4.5 | 7 |
U1=6V | 6 | 0 | 7.5 | 5 | 2.5 | 2.5 | 2.5 | 4 |
| | | | | | | | |
U2单独作用
测量项目 实验内容 | U1 (V) | U2 (V) | I1 (mA) | I2 (mA) | I3 (mA) | UAB (V) | UAC (V) | UFA (V) |
U2=6V | 0 | 6 | -5 | -7 | 2 | -4 | 2.5 | -2.5 |
U2=12V | 0 | 12 | -9.3 | -14 | 4.5 | -7 | 4.3 | -4.8 |
| | | | | | | | |
1. 根据实验数据表格，进行分析、比较，归纳、总结实验结论，即验证线性电路的叠加性与齐次性。
2. 各电阻器所消耗的功率能否用叠加原理计算得出？ 试用上述实验数据，进行计算并作结论。
答：不能，U1=12V时P=77.8W ，U2=6V时，P= -29.9W不相等
实验三 戴维南定理和诺顿定理的验证
一、实验目的
验证戴维南定理和诺顿定理的正确性。
二、原理说明
1. 任何一个线性含源网络，如果仅研究其中一条支路的电压和电流，则可将电路的其余部分看作是一个有源二端网络（或称为含源一端口网络）。 戴维南定理指出：任何一个线性有源网络，总可以用一个电压源与一个电阻的串联来等效
代替，此电压源的电动势Us等于这个有源二端网络的开路电压Uoc， 其等效内阻R0等于该网络中所有独立源均置零（理想电压源视为短接，理想电流源视为开路）时的等效电阻。
诺顿定理指出：任何一个线性有源网络，总可以用一个电流源与一个电阻的并联组合来等效代替，此电流源的电流Is等于这个有源二端网络的短路电流ISC，其等效内阻R0定义同戴维南定理。
Uoc（Us）和R0或者ISC（IS）和R0称为有源二端网络的等效参数。
2. 有源二端网络等效参数的测量方法
(1) 开路电压、短路电流法测R0
在有源二端网络输出端开路时，用电压表直接测其输出端的开路电压Uoc，然后再将其输出端短路，用电流表测其短路电流Isc，则等效内阻为
如果二端网络的内阻很小，若将其输出端口短路 ，则易损坏其内部元件，因此不宜用此法。
(2) 伏安法测R0
用电压表、电流表测出有源二端网络的外特性曲线，如图3-1所示。 根据外特性曲线求出斜率tgφ，则内阻;也可以先测量开路电压Uoc， 再测量电流为额定值IN时的输出端电压值UN，则内阻为
(3) 半电压法测R0
如图3-2所示，当负载电压为被测网络开 路电压的一半时，负载电阻（由电阻箱的读数 确定）即为被测有源二端网络的等效内阻值。
(4) 零示法测UOC 图3-3
在测量具有高内阻有源二端网络的开路电压时，用电压表直接测量会造成较大的误差。为了消除电压表内阻的影响，往往采用零示测量法，如图3-3所示。
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 | 名称 | 型号与规格 | 数量 | 备注 |
1 | 导线 | | 若干 | |
2 | 直流电流表 | 0~10mA | 1 | |
3 | 直流电压表 | 0~30V | 1 | |
4 | 电压源 | 0~+12V | 1 | |
5 | 电路板 | | 1 | |
6 | 万用表 | | 1 | |
7 | 电阻 | 51、200、510、1K、2K | 5 | |
8 | 滑动变阻器 | 0~1K | 1 | |
9 | 电流源 | 0~10mA | 1 | |
| | | | |
Uoc （V） | ISC （mA） | R0=Uoc/ISC （） |
4 | 12 | 333.33 |
| | |
四、实验内容
被测有源二端网络如图3-4(a)。
1. 用开路电压、短路电流法测定戴维南等效电路的Uoc、R0和诺顿等效电路的ISC、R0。按 图3-4(a)接入稳压电源Us=12V和恒流源Is=10mA， 不接入RL。测出UOc和Isc,并计算出R0。（测UOC 时，不接入mA表。）
2. 负载实验
按图3-4(a)接入RL。改变RL阻值，测量有源二端网络的外特性曲线。
| 0 | 51 | 200 | 510 | 1K | 2K |
| 0 | 0.5 | 1.5 | 2.5 | 3.1 | 3.5 |
| 12 | 10 | 7.4 | 4.5 | 3 | 1.5 |
| | | | | | |
3. 验证戴维南定理：从电阻箱上取得按步骤“1”所得的等效电阻R0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3-4(b)所示，仿照步骤“2”测其外特性，对戴氏定理进行验证。
| 0 | 51 | 200 | 510 | 1K | 2K |
| 0 | 0.5 | 1.5 | 2.6 | 3 | 3.5 |
| 12 | 10.1 | 7.5 | 4.5 | 3 | 1.5 |
| | | | | | |
4. 验证诺顿定理：从电阻箱上取得按步骤“1”所得的等效电阻R0之值， 然后令其与直流恒流源（调到步骤“1”时所测得的短路电流ISC之值）相并联，如图3-5所示，仿照步骤“2”测其外特性，对诺顿定理进行验证。
| 0 | 51 | 200 | 510 | 1K | 2K |
| 0 | 0.5 开路电压 | 1.6 | 2.4 | 3 | 3.5 |
| 12 | 10.1 | 7.5 | 4.6 | 3 | 1.6 |
| | | | | | |
5. 有源二端网络等效电阻（又称入端电阻）的直接测量法。见图3-4（a）。将被测有源网络内的所有独立源置零（去掉电流源IS和电压源US，并在原电压源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表的欧姆档去测定负载RL开路时A、B两点间的电阻，此即为被测网络的等效内阻，或称网络的入端电阻。 333.333
6. 用半电压法和零示法测量被测网络的等效内阻及其开路电压。线路及数据表格自拟。
五、实验注意事项
1. 测量时应注意电流表量程的更换。
2. 步骤“5”中，电压源置零时不可将稳压源短接。
3. 用万表直接测R0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。
六、预习思考题：
用戴维南定理求解电路图的开路电压和等效电阻，并画出戴维南等效电路图。
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