实验⼀基尔霍夫定律及电位、电压关系的验证
⼀、实验⽬的
1、验证基尔霍夫电流定律和电压定律，巩固所学的理论知识。
2、学习电位的测量⽅法，加深对电位、电压概念的理解。 ⼆、实验原理
基尔霍夫定律是电路的基本定律。它包括基尔霍夫电流定律（KCL）和基尔霍夫电压定律（KVL）。 1．基尔霍夫电流定律
对电路中的任⼀节点，各⽀路电流的代数和等于零，即∑=0
I。此定律阐述了电路任⼀节点上各⽀路电流间的约束关系，且这种约束关系与各⽀路元件的性质⽆关，⽆论元件是线性的或⾮线性的、含源的或⽆源的、时变的或⾮时变的。
2．基尔霍夫电压定律
对任何⼀个闭合电路，沿闭合回路的电压降的代数和为零，即∑=0
U。此定律阐述了任⼀闭合电路中各电压间的约束关系，这种关系仅与电路结构有关，⽽与构成电路的元件性质⽆关，⽆论元件是线性的或⾮线性的、含源的或⽆源的、时变的或⾮时变的。
3．参考⽅向
KCL、KVL表达式中的电流和电压都是代数量，除具有⼤⼩外，还有⽅向，其⽅向以量值的正负表⽰。通常，在电路中要先假定某⽅向为电流和电压的参考⽅向。当它们的实际⽅向与参考⽅向相同时，取值为正；相反时，取值为负。
开路电压4．电位参考点
测量电位⾸先要选择电位参考点，电路中某点的电位就是该点与参考点之间的电压。电位参考点的选择是任意的，且电路中各点的电位值随所选电位参考点的不同⽽变，但任意两点间的电位差即电压不因参考点的改变⽽变化。所以，电位具有相对性，⽽电压具有绝对性。
三、实验仪器和设备
1．双路直流稳压电源 1台
2．直流毫安表 1块
3．直流电压表1块
4．直流电路单元板1块
5．导线若⼲
四、预习要求
1．复习基尔霍夫定律，根据本次实验电路的参数，估算出待测电流、电压。
2．复习电位、电压的概念及其计算⽅法，根据本次实验电路的参数，估算出不同参考点时的待测电位值及电压。
五、实验内容及步骤
1．验证基尔霍夫电流定律（KCL）
本实验通过直流电路单元板进⾏。按图1.1接好线路。在接⼊电源U S1、U S2之前，应将直流稳压电源输出“细调”旋钮调⾄最⼩位置，然后打开电源开关，调整输出“细调”旋钮，使直流稳压电源两路输出
分别为U S1 = 10V，U S2 = 18V，然后将U S1和U S2接到电路上。
图中X1-X2、X3-X4、X5-X6分别为节点B的三条⽀路电流测量接⼝。测量某⽀路电流时，将电流表的两⽀表笔插⼊该⽀路接⼝上，并将另两个接⼝⽤导线短接。实验前先设定三条⽀路电流的参考⽅向，可假定流⼊节点的电流为正（反之亦可），并将
表笔负极接在靠近节点的接⼝上，表笔正极接在远离节点的接⼝上。若测量时指针正向偏转，则为正值；若反向偏转，则调换表笔正负极，重新读数，其值取负。将测量结果填⼊表1.1。
注：图中X1-X2、X3-X4、X5-X6若为电流插⼝时，可将电流插头的两个接头与电流表接好，然后再将其插⼊电流插⼝，即可从电流表上读数。
2．验证基尔霍夫电压定律（KVL）
实验电路同图1.1，⽤导线将三个电流接⼝短接。取回路ABEFA和回路BCDEB，⽤电压表依次测量两个回路中的各⽀路电压U AB、U BE、U EF、U FA和U BC、U CD、U DE、U EB, 将测量结果填⼊表1.2中。测量时，可选顺时针绕⾏⽅向为正⽅向，并注意电压表的指针偏转⽅向及取值的正、负。如测量电压U AB，将“正”表笔接在A点，“负”表笔接在B点。若指针正向偏转，则取值为正；若指针反向偏转，则应调换表笔，重新读数，其值取负。
3．电位、电压的测量
实验电路同图1.1，分别以电路的D点、F点为参考点，测量电路中的A、B、C、D、E、F各点电位，将测量结果填⼊表1.3中。测电位时，应将电压表的“正”表笔接在被测点，“负”表笔接在电位参考点上。若指针正向偏转，则取值为正；若指针反向偏转，则应调换表笔，重新读数，其值取负。
测量上述每两点间的电压U AB 、U BC 、U CD 、U BE 、U DE 、U EF 、U FA 、U AD ，将测量结果填⼊表1.4中。根据以D 、F 点为参考点⽽测量的电位值，分别计算上述电压值，将计算结果也填⼊表1.4中。
表1.1
表1.2 单位：伏特
表1.3
表1.4
+ U S1 – + U S2 18V –
图1.1 基尔霍夫定律及电位、电压关系的验证实验电路
六、实验报告要求
1．写明本次实验所⽤仪器仪表的型号、规格及量程。
2．利⽤表1.1和表1.2中的测量结果验证KCL、KVL定律。
3．根据表1.3和表1.4中的数据，总结电位和电压的关系，分析参考点对电位和电压的影响。
实验⼆叠加原理和等效电源定理
⼀、实验⽬的
1．验证叠加原理和戴维宁定理。
2．熟悉电路的开路和短路情况，掌握测量等效电动势与等效内阻的⽅法。
⼆、实验原理
1．叠加定理
在线性电路中，有多个电源同时作⽤时，任⼀⽀路的电流或电压都是电路中每个独⽴电源单独作⽤时在该⽀路中所产⽣的电流或电压的代数和。
2．等效电源定理
任何⼀个线性有源⼆端⽹络，总可以⽤⼀个理想电压源和⼀个等效电阻相串联来代替，其理想电压源的电压等于该⽹络的开路电压U oc ，等效内阻等于该⽹络中所有独⽴源为零时的等效电阻R 0。
(1) 开路电压的测试⽅法
①⼀般情况下，把外电路断开，选万⽤表电压档测其两端电压值，即为开路电压。若电压表内阻远⼤于被测⽹络的等效电阻，其测量结果相当精确。若电压表内阻较⼩，则误差很⼤，必须采⽤补偿法。
②补偿法：如图2.1所⽰，外加U s 和R 构成补偿电路，调节R 的值，使检测计G 指⽰为零，此时电压表指⽰的电压值即为开路电压U oc 。（2）等效电阻R 0 (内阻)的测试⽅法
①⽤欧姆表测：若电源能与其内阻分开，则可将电源除去后⽤欧姆表测出电阻值。若电源与其内阻分不开(如⼲电池)就不能⽤此法。
②测量⽹络两端的开路电压U oc 及短路电流I s 。按R 0=U oc/I s 计算出等效电阻。此法适⽤于⽹络两端可以被短路的情况。(建议该实验⽤此⽅法测R 0)。
③外加电压U 0，测其端电流I ，按R 0 = U 0／I 计算，⽤这种⽅法时，应先将有源⼆端⽹络的电源除去，若不能除去电源，或者⽹络不允许外加电源，则不能⽤此法。
④测量开路电压U oc 及有载电压U o ，如图2.2所⽰，按L O
OC
01R )U U (
R -=计算，若L
R 采⽤⼀个精密电阻，则此法精度也较⾼。这种⽅法适⽤⾯⼴，例如⽤于测量放⼤器的输出电阻。
三、实验仪器和设备
1. 双路直流稳压电源 1台
2. 直流毫安表 1块
3. 直流电压表 1块
4. 直流电路单元板 1块
5. 可调电阻 1只
6. 导线若⼲
四、预习要求
1．复习叠加原理和等效电源定理。
2．根据实验电路的参数，计算各⽀路电流和从C 、D 两端断开的⼆端⽹络的等效电源参数。
五、实验内容及步骤
1．验证叠加原理
本实验在直流电路单元板上进⾏。按图2.3接好线路，U S1、U S2由直流稳压电源供给，其中U S1 = 14V ，U S2 = 18V 。U S1、U S2是否作⽤于电路，分别由换路开关S 1、S 2控制，当开关投向短路⼀侧时，该电源不作⽤于电路。
（1）接通电源U S1，将S 2投向短路侧，测量U S1单独作⽤时各⽀路电流和电压（测量⽅法可参考实验⼀中电流和电压的测量），将测量结果填⼊表2.1和表2.2。测量中注意电流和电压的⽅向。
（2）将S 1投向短路侧，接通电源U S2，测量U S2单独作⽤时各⽀路电流和电压，将测量结果填⼊表2.1和表2.2。
（3）接通电源U S1和U S2，测量U S1和U S2共同作⽤下各⽀路电流和电压，将测量结果填⼊表2.1和表2.2。
图2.1 补偿法测开路电压
被测电路图2.2 等效电阻的测量
R L
表2.1 表2.2
+ U S1 – +
U S2 18V –
图2.3 叠加原理实验电路
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