电工实验指导.doc

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1、实验一基尔霍夫定律和叠加原理的验证一、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的理解。2、验证线性电路中叠加原理的正确性及其适用范围。3、加深对线性电路的叠加性和齐次性的认识和理解。4、进一步掌握仪器仪表的使用方法。二、实验原理（一）基尔霍夫定律基尔霍夫定律是电路理论中最基本的定律之一，它阐明了电路整体结构必须遵守的规律，应用极为广泛。基尔霍夫定律有两条：一是电流定律，另一是电压定律。测量某电路的各支路电流及多个元件两端的电压，应能分别满足基尔霍夫电流定律和电压定律。（1）基尔霍夫电流定律（简称KCL）是：在任一时刻，

2、流入到电路任一节点的电流总和等于从该节点流出的电流总和，换句话说就是在任一时刻，流入到电路任一节点的电流的代数和为零。这一定律实质上是电流连续性的表现。运用这条定律时必须注意电流的方向，如果不知道电流的真实方向，可以先假设每一电流的正方向（也称参考方向），根据参考方向就可写出基尔霍夫的电流定律表达式。例如图1.1a所示为电路中某一节点N，共有五条支路与它相连，五个电流的参考正方向如图所示，根据基尔霍夫定律就可写出：I1+I2+I3=I4+I5如果把基尔霍夫定律写成一般形式就是ΣI=0。显然，这条定律与各支路上接的是什么样的元件无关，不

3、论是线性电路还是非线性电路，它是普遍适用的。电流定律原是运用于某一节点的，我们也可以把它推广运用于电路中的任一假设的封闭面，例如图1.1b所示封闭面S所包围的电路有三条支路与电路其余部分相连接，其电流为I1、I2、I3，则I1+I2+I3=0，因为对任一封闭面来说，电流仍然必须是连续的。（2）基尔霍夫电压定律（简称KVL）是：在任一时刻，沿闭合回路电压降的代数和总等于零。把这一定律写成一般形式，即为ΣU=0，例如在图1.1c所示的闭合回路中，电阻两端的电压参考正方向如箭头所示，如果从节点a出发，顺时针方向绕行一周又回到a点，便可写出：

4、U1+U2-U3-U4=0,显然，基尔霍夫电压定律也是和沿闭合回路上元件的性质无关，因此，不论是线性电路还是非线性电路，它是普遍适用的。（二）叠加原理17几个电压源在某线性网络中共同作用时（也可以是几个电流源共同作用，或电压源和电流源混合共同作用），它们在电路中任一支路产生的电流或在任意两点间所产生的电压降，等于这些电压源或电流源分别单独作用时，在该部分所产生的电流或电压降的代数和，这一结论称为线性电路的叠加原理。如果网络是非线性的（如电路中含有稳压管等非线性元件），叠加原理不适用。总而言之，叠加原理即为：在有几个独立源共同作用的线性

5、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（即在电路其它各电阻元件上所产生的电流和电压值）也将增加或减小K倍。本实验中，先使电压源分别单独使用，测量各点间的电压和各支路的电流，然后再使电压源共同作用，测量各点间的电压和各支路的电流，验证是否满足叠加原理。三、实验设备1、RXDI-1A电路原理实验箱1台2、万用表1台四、实验内容及步骤（一）基尔霍夫定律的实验线路如图1.2所示：1、实验前先任

6、意设定三条支路的电流参考方向，如图中的I1、I2、I3所示。2、分别将两路直流稳压电源（如：一路U2为+12V电源，另一路U1为0~24V可调直流稳压源）接入电路，令U1=6V，U2=12V。3、电路实验箱上的直流电流表分别接入三条支路中，记录电流值，此时应注意电流表的极性应与电流的假设方向一致。4、用数字万用表分别测量两路电源及电阻元件上的电压值，并记录。被测量I1（mA）I2（mA）I3（mA）U1（V）U2（V）UFA（V）UAB（V）UAD（V）UCD（V）UDE（V）计算值测量值误差（二）叠加原理的实验线路图如图1.3所示1

7、、按图1.3电路接线，取U1=12V，U2为可调直流稳压电源，调至U2=+6V。2、令U117单独作用时（使BC短接），用直流电流表和数字万用表测量各支路电流及各电阻元件两端电压，将数据记入表格中。3、令U1和U2共同作用时，重复上述的测量和记录。测量项目实验内容U1（V）U2（V）I1（mA）I2（mA）I3（mA）UAB（V）UAD（V）UCD（V）UDE（V）UFA（V）U1（单独作用）计算值测量值误差U2（单独作用）计算值测量值误差U1+U2（共同作用）计算值测量值误差五、注意事项实验过程中注意仪表量程的及时更换。六、实验报告

8、1、根据实验数据，选定实验电路图1.2中的A节点，验证KCL的正确性。2、根据实验数据，选定实验电路图1.2中任一闭合回路，验证KVL的正确性。3、根据实验数据验证线性电路的叠加性与齐次性。4、分析误差原因。5、实验体会