疊加定理與基爾霍夫定律,電位的實驗報告

實驗一疊加定理、基爾霍夫定律與電位的研究一、實驗目的1．用實驗的方法驗證疊加定理和基爾霍夫定律以提高對兩定理的理解和應用能力。2．通過實驗加深對電位、電壓與參考點之間關系的理解。3．通過實驗加深對電路參考方向的掌握和運用能力。二、必備知識1．疊加定理：對于一個具有唯一解的線性電路，由幾個獨立電源共同作用所形成的各支路電流或電壓，等于各個獨立電源單獨作用時在相應支路中形成的電流或電壓的代數和。不作用的電壓源所在的支路應（移開電壓源后）短路，不作用的電流源所在的支路應開路。2．基爾霍夫電流、電壓定律：在任一時刻，流出（流入）集中參數電路中任一節(jié)點電流的代數和等于零；集中參數電路中任一回路上全部組件端對電壓代數和等于零。3．電位與電壓：電路中的參考點選擇不同，各節(jié)點的電位也相應改變，但任意兩點的電壓（電位差）不變，即任意兩點的電壓與參考點的選擇無關。三、預習要求1．復習實驗中所用到的相關定理、定律和有關概念，領會其基本要點。2．通過觀看《電路實驗常用儀器儀表使用方法簡介》光盤，預習實驗中所用到的實驗儀器的使用方法及注意事項。3．根據實驗電路計算所要求測試的理論數據，填入表中。4．寫出完整的預習報告。四、實驗儀器DF1731SL2A型直流電壓源一臺HY1770型直流電流源一臺VC97型數字萬用表一塊C65型直流電流表一塊電流插座三個電流插頭一個100、190、450滑線電阻各一只五、實驗任務1.驗證疊加定理(1)將電壓源的輸出電壓US調至10V，（用萬用表直流電壓檔測定），電流源的輸出電流IS調至20mA（用直流毫安表測定），然后關閉電源，待用。按圖1.1所示連接實驗電路，也可自行設計實驗電路。圖1.1疊加定驗證電路(3)按以下三種情況進行實驗：電壓源與電流源共同作用；電壓源單獨作用，電流源不作用；電流源單獨作用，電壓源不作用。分別測出各電阻上的電壓和各支路的電流填入表1.1中。最后計算出疊加結果，驗證是否符合疊加定理。表1.1疊加定理驗證數據測量值計算值U1/VU2/VI1/mAI2/mAU1/VU2/VI1/mAI2/mAUS與IS共同作用US單獨作用IS單獨作用疊加結果注意事項：(1)電壓源不作用時，應關掉電壓源，移開，將該支路短路。(2)電流源不作用時，應關掉電流源，將該支路真正開路，電流源的流出端為電流源的正級。(3)當電流表反偏時，將電流插座或電流表兩接線換接，電流表讀數前加負號。(4)電流插座有方向，約定紅色接線柱為電流的流入端，接電流表量程選擇端，黑色接線柱為電流的流出端，接電流表的負極。(5)實驗前應根據所選參數理論計算所測數據，為方便讀取，各支路電流應大于5mA，否則應改變電路參數。2.驗證基爾霍夫定律與電位(1)按圖1.2連接實驗電路，選擇節(jié)點a驗證基爾霍夫電流定律（KCL）,也可自行設計實驗電路。其中A1、A2、A3，代表電流插座。圖1.2基爾霍夫定律驗證電路表1.2驗證KCL數據測量值I1/mAI2/mAI3/mAΣI/mA計算值注意事項：所測電流值的正負號，應根據電流的實際流向與參考方向的關系來確定，而約束方程中前邊的正負號是由基爾霍夫電流定律根據電流的參考方向確定的。（2）選擇abca和acda兩個網孔，驗證基爾霍夫電壓定律（KVL）：表1.3驗證KVL數據回路1（abca）UabUbcUcaΣU/V測量值計算值回路2（acda）UdaUacUcdΣU/V測量值計算值注意事項：可按表格中給定的回路參考方向，也可自行規(guī)定參考方向進行測量。（3）分別以節(jié)點b和d為參考點，測量abcd各節(jié)點電位，計算端對電壓值。表1.4不同參考點的電位與電壓參考節(jié)點測量值/V計算值/VVaVbVcVdUabUbcUcdUdaUacUbdbd注意事項：當參考點選定后，節(jié)點電壓便隨之確定，這是節(jié)點電壓的單值性；當參考點改變時，各節(jié)點電壓均改變相同量值，這是節(jié)點電壓的相對性。但各節(jié)點間電壓的大小和極性應保持不變。六、實驗報告要求1．