電路實驗指導(dǎo)書 疊加定理和基爾霍夫定律的驗證

1、6/6電路實驗 疊加定理和基爾霍夫定律的驗證一、實驗?zāi)康?. 加深對疊加定理和基爾霍夫定律的理解，并通過實驗進(jìn)行驗證。2. 學(xué)會用電流插頭、插座測量各支路電流的方法。3. 學(xué)會高級電工電子實驗臺上直流電工儀表的正確使用方法。二、實驗原理1基爾霍夫定律（1）電流、電壓的參考方向?qū)﹄娐愤M(jìn)行分析，最基本的要求就是求解電路中各元件上的電流和電壓，而其參考方向的選擇與確定是首要的問題之一。電流、電壓的參考方向是一種假設(shè)方向，可以任意選定一個方向作為參考方向，電路中的電流和電壓的參考方向可能與實際方向一致或者相反，但不論屬于哪一種情況，都不會影響電路分析的正確性。應(yīng)注意在未標(biāo)明參考方向的前提下，討論電流或

2、電壓的正負(fù)值是沒有意義的。當(dāng)電流、電壓參考方向一致時，稱為關(guān)聯(lián)的參考方向。否則為非關(guān)聯(lián)參考方向。（2）基爾霍夫電流定律(KCL)基爾霍夫電流定律應(yīng)用于結(jié)點，它是用來確定連接在同一結(jié)點上各支路電流之間關(guān)系的，縮寫為KCL。KCL是電流連續(xù)性原理在電路中的體現(xiàn)。對電路中任何一個結(jié)點，任一瞬時流入某一結(jié)點的電流之和等于流出該結(jié)點的電流之和。KCL也適用于任意假想的閉合曲面。（3）基爾霍夫電壓定律(KVL)基爾霍夫電壓定律應(yīng)用于回路，它描述了回路中各段電壓間的相互關(guān)系，縮寫為KVL。KVL是能量守恒定律的體現(xiàn)。從回路中任一點出發(fā)，沿回路循行一周，電位降之和必然等于電位升之和。KVL也適用于電路中的假想

3、回路。2疊加定理疊加定理可描述為：在線性電路中，如果有多個獨立電源同時作用時，它們在任意支路中產(chǎn)生的電流（或電壓）等于各個獨立電源分別單獨作用時在該支路中產(chǎn)生電流（或電壓）的代數(shù)和。電源單獨作用是指：電路中某一電源起作用，而其他電源不作用。不作用電源的具體處理方法如下：理想電壓源短路，理想電流源開路。本實驗用直流穩(wěn)壓電源來模擬理想電壓源（內(nèi)阻可認(rèn)為是零），所以去掉某電壓源時，直接用短路線代替即可。應(yīng)用疊加定理時，在保持電路的結(jié)構(gòu)不變情況下，應(yīng)以原電路的電流（或電壓）的參考方向為準(zhǔn)，若各個獨立電源分別單獨作用時的電流（或電壓）的參考方向與原電路的電流（或電壓）的參考方向一致則取正號，相反則取負(fù)號

4、。線性電路的齊次性（又稱比例性），是指當(dāng)激勵信號（某獨立源的值）增加或減小K倍時，電路的響應(yīng)（即在電路其它各電阻元件上所產(chǎn)生的電流和電壓值）也將增加或減小K倍。在應(yīng)用疊加定理時，需注意一下幾點：疊加定理只適用于線性電路中電流和電壓的計算，不能用來計算功率。因為功率與電流和電壓不是線性關(guān)系。某獨立電源單獨作用時，其余各獨立電源均應(yīng)去掉。去掉其他電源也稱為置零，即將理想電壓源短路，理想電流源開路。疊加（求代數(shù)和）時以原電路中電流（或電壓）的參考方向為準(zhǔn)。若某個獨立電源單獨作用時電流（或電壓）的參考方向與原電路中電流（或電壓）的參考方向不一致，則該電流（或電壓）取負(fù)號。三、實驗儀器THGE-1型高級

5、電工電子實驗臺HE-19元件箱二極管1N4007四、實驗內(nèi)容1. 驗證疊加定理按實驗電路圖1-1接線，電路的正確接線原則是“按圖布置，先串后并，先分后合，先主后輔”。連線時在各支路中串接電流插座（可以用一只電流表測量各支路電流），將兩路直流穩(wěn)壓電源分別調(diào)至，。圖1-1 疊加定理實驗電路圖根據(jù)圖1-1中給定參數(shù)計算理論值，填入表1-1中，并依其正確選擇電壓表、電流表的量程。令電源單獨作用時（將開關(guān)投向，開關(guān)投向短路側(cè)），用直流電壓表和毫安表（接電流插頭）測量各支路電流、各電阻上的電壓，將測量數(shù)據(jù)填入表1-1中。表1-1 疊加定理實驗數(shù)據(jù)/mA/mA/mA/V/V/V計算實測計算實測計算實測計算實

6、測計算實測計算實測單獨作用5.38-0.51-4.862.69-0.51-0.69單獨作用-0.707.12-6.44-0.357.02-0.70共同作用5.347.11-12.442.677.00-0.732單獨作用11.30-0.54-10.735.67-0.55-0.73令電源單獨作用時（將開關(guān)投向，開關(guān)投向短路側(cè)），重復(fù)實驗步驟的測量和記錄。令和電源共同作用時（將開關(guān)、分別投向、），重復(fù)實驗步驟的測量和記錄。將的數(shù)值調(diào)為12V，重復(fù)實驗步驟的測量和記錄。2. 驗證基爾霍夫定律根據(jù)實驗內(nèi)容1的步驟，任取一結(jié)點將測量的電流數(shù)據(jù)填入表1-2中，任取一回路將測量的電壓數(shù)據(jù)填入表1-3中，分別驗

7、證基爾霍夫電流定律和電壓定律。表1-2 基爾霍夫電流定律實驗數(shù)據(jù) 表1-3 基爾霍夫電壓定律實驗數(shù)據(jù)結(jié)點ab回路acbadbacbda（計算值）（計算值）（測量值）-0.01mA（測量值）-0.01V-0.04V0V誤差誤差3. 驗證疊加定理不適用于非線性電路將換成一只二極管1N4007，按實驗內(nèi)容1，重復(fù)步驟-的測量過程，數(shù)據(jù)填入表1-4中。表1-4 含二極管電路實驗數(shù)據(jù)實驗內(nèi)容/mA/mA/mA/V/V/V單獨作用4.2-1.2-3.12.21-1.21-1.61單獨作用-25.9-4.0-1.036.04-2.06、共同作用2.24.7-7.11.184.83-3.672單獨作用8.5-

8、2.4-6.24.40-2.41-3.20五、實驗注意事項1. 用電流插座測量電流時，要注意電流表的極性（紅正藍(lán)負(fù)）及選取合適的量程，切勿使儀表超過量程。2. 所有需要測量的電壓值，均以電壓表測量的讀數(shù)為準(zhǔn)。防止穩(wěn)壓電源的兩個輸出端碰線短路。3. 用指針式電壓表或電流表測量電壓或電流時，如果儀表指針反偏，則必須調(diào)換儀表極性，重新測量。如果儀表指針正偏，可讀出電壓或電流值。若用數(shù)顯電壓表或電流表測量，則可直接讀出電壓或電流值。六、思考題1. 在進(jìn)行疊加定理實驗時，對不作用的電壓源和電流源應(yīng)如何處理？如果它們有內(nèi)阻，則應(yīng)如何處理？2. 用電流實測值及電阻標(biāo)稱值計算、上消耗的功率，以實例說明功率能否疊加。