基爾霍夫定律實驗報告

1、基爾霍夫定律實驗報告通過實驗可以加深對該知識的理解，那么，下面是小編給大家整理的基爾霍夫定律實驗報告，供大家閱讀參考。基爾霍夫定律實驗報告1 一、實驗目的(1) 加深對基爾霍夫定律的理解。(2) 學習驗證定律的方法和儀器儀表的正確使用。二、實驗原理及說明基爾霍夫定律是集總電路的基本定律，包括電流定律(KCL) 和電壓定律(KVL) ?；鶢柣舴蚨梢?guī)定了電路中各支路電流之間和各支路電壓之間必須服從的約束關系，無論電路元件是線性的或是非線性的，時變的或是非時變的，只要電路是集總參數電路，都必須服從這個約束關系。(1) 基爾霍夫電流定律(KCL) 。 在集總電路中，任何時刻，對任一節(jié)點，所有支路電流

2、的代數和恒等于零，即i=0 。通常約定：流出節(jié)點的支路電流取正號，流入節(jié)點的支路電流 取負號。(2) 基爾霍夫電壓定律(KVL) 。 在集總電路中，任何時刻，沿任一回路所有支路電壓的代數和恒等于零，即沿任回路有u = 0o在寫此式時，首先需要任意指定一個回路繞行的方向。凡電壓的參考方向與回路繞行方向一致者，取+號 ; 電壓參考方向與回路繞行方向相反者，取一號。(3) KCL和KVL定律適用于任何集總參數電路，而與電路中的元件的性質和參數大小無關，不管這些元件是線性的、非線性的、含源的、無源的、時變的、非時變的等，定律均適用。三、實驗儀器儀表四、實驗內容及方法步驟(1) 驗證 (KCL) 定律，

3、即i=0 。分別在自行設計的電路或參考的電路中，任選一個節(jié)點，測量流入流出該節(jié)點的各支路電流數值和方向，記入附本表1-1表1-5中并進行驗證參考電路見圖1-1 、圖 1-2 、圖 1-3 所示。(2)驗證(KVL)定律，即u=0o分別在自行設計的電路或參考的電路中任選一網孔( 回路 ) ，測量網孔內所有支路的元件電壓值和電壓方向，對應記入表格并進行驗證。參考電路見圖 1-3 。五、測試記錄表格表1-1線性對稱電路表1-2線性對稱電路表1-3線性不對稱電路表1-4線性不對稱電路表1-5線性不對稱電路注：1、USA USB電源電壓根據實驗時選用值填寫。2、U、I、R下標均根據自擬電路參數或選用電路

4、參數對應填寫。指導教師簽字： 年 月 日六、實驗注意事項(1) 自行設計的電路，或選擇的任一參考電路，接線后需經教師檢查同意后再進行測量。(2) 測量前，要先在電路中標明所選電路及其節(jié)點、支路和回路的名稱。(3) 測量時一定要注意電壓與電流方向，并標出+、 一號，因為定律的驗證是代數和相加。(4) 在測試記錄表格中，填寫的電路名稱與各參數應與實驗中實際選用的標號對應。七、預習及思考題(1) 什么是基爾霍夫定律，包括兩個什么定律? (2) 基爾霍夫定律適用于什么性質元件的電路?基爾霍夫定律實驗報告2 一、實驗目的(1) 加深對戴維南定理和諾頓定理的理解。(2) 學習戴維南等效參數的各種測量方法。

5、(3) 理解等效置換的概念。(4) 學習直流穩(wěn)壓電源、萬用表、直流電流表和電壓表的正確使用方法。二、實驗原理及說明(1) 戴維南定理是指個含獨立電源、線性電阻和受控源的一端口，對外電路來說，可以用一個電壓源和一個電阻的串聯(lián)組合來等效置換。此電壓源的電壓等于該端口的開路電壓uoc而電阻等于該端口的全部獨立電源置零后的輸入電阻，如圖2-l 所示。這個電壓源和電阻的串聯(lián)組合稱為戴維南等效電路。等效電路中的電阻稱為戴維南等效電阻Req。所謂等效是指用戴維南等效電路把有源一端口網絡置換后，對有源端口(1-1 ) 以外的電路的求解是沒有任何影響的，也就是說對端口l-1 以外的電路而言，電流和電壓仍然等于置

6、換前的值。外電路可以是不同的。(2) 諾頓定理是戴維南定理的對偶形式，它指出一個含獨立電源、線性電阻和受控源的一端口，對外電路來說，可以用一個電流源和電導的并聯(lián)組合來等效置換，電流源的電流等于該一端口的短路電流Isc ，而電導等于把該端口的全部獨立電源置零后的輸入電導Geq=1/Req,見圖2-1。(3) 戴維南諾頓定理的等效電路是對外部特性而言的，也就是說不管是時變的還是定常的，只要含源網絡內部除獨立的電源外都是線性元件，上述等值電路都是正確的。圖 2-1 一端口網絡的等效置換(4) 戴維南等效電路參數的測量方法。開路電壓Uoc 的測量比較簡單，可以采用電壓表直接測量，也可用補償法測量 ;

7、而對于戴維南等效電阻Req 的取得，可采用如下方：網絡含源時用開路電壓、短路電流法，但對于不允許將外部電路直接短路的網絡( 例如有可能因短路電流過大而損壞網絡內部器件時) 不能采用此法; 網絡不含源時，采用伏安法、半流法、半壓法、直接測量法等。三、實驗儀器儀表四、實驗內容及方法步驟( 一 ) 計算與測量有源一端口網絡的開路電壓、短路電流(1)計算有源一端口網絡的開路電壓Uoc(U11)、短路電流 Isc(I11) 根據附本表2-1 中所示的有源一端口網絡電路的已知參數，進行計算，結果記入該表。(2) 測量有源一端口網絡的開路電壓Uoc， 可采用以下幾種方法：1) 直接測量法。直接用電壓表測量有

8、源一端口網絡1-1端口的開路電壓，見圖2-2 電路，結果記入附本表2-2 中。圖 2-2 開路電壓、短路電流法圖 2-3 補償法二、補償法三2) 間接測量法。又稱補償法，實質上是判斷兩個電位點是否等電位的方法。由于使用儀表和監(jiān)視的方法不同，又分為補償法一、補償法二、補償法三。補償法一：用發(fā)光管判斷等電位的方法，利用對兩個正反連接的發(fā)光管的亮與不亮的直接觀察，進行發(fā)光管兩端是否接近等電位的判斷?？勺孕性O計電路。此種方法直觀、簡單、易行又有趣味，但不夠準確。可與電壓表、毫伏表和電流表配合使用。具體操作方法，留給同學自行考慮選作。補償法二：用電壓表判斷等電位。如圖2-3 所示，把有源一端口網絡端口的

9、1 與外電路的2 端連成一個等位點;Us兩端外加電壓，起始值小于開路電壓Ull;短接電位器 Rw和發(fā)光管D1、D2,這樣可保證外加電壓 Us正端2與有源一端 口開路電壓正端1 直接相對，然后把電壓表接到1、 2 兩端后，再進行這兩端的電位比較。經過調節(jié)外加電源Us 的輸出電壓壓，調到1、 2 兩端所接電壓表指示為零時，即說明1端與2端等電位，再把l、2端斷開后，測外加電源 Us的電 壓值，即等于有源一端口網絡的開路電壓Uoc,此值記入附本表 2-2 中。補償法三: 用電流表或檢流計判斷等電位的方法，條件與方法同上，當調到l 、 2 兩端所接電壓表指示為零時，再換電流表或檢流計接到l 、 2 兩

10、端上，見圖2-3 。微調外加電源Us的電壓使電流表或檢流計指示為0（注意一般電源電壓調量很小） ，再斷開電流表或檢流計后，用電壓表去測外加電源Us的電壓值，應等于Uoc ,此結果對應記入附本表 2-2 , 此方法比用電壓表找等電位的方法更準確，但為了防止被測兩端 1、 2 間電位差過大會損壞電流表，所以一定要在電壓表指示為零后，再把電流表或檢流計換接上。以上方法中，補償法一測量結果誤差較大，補償法三測量結果較為精確，但也與電流表靈敏度有關。（ 二 ） 計算與測量有源一端口網絡的等效電阻Req（1） 計算有源一端口網絡的等效電阻Req。 當一端口網絡內部無源時（ 把雙刀雙投開關K1 合向短路線）

11、 ，計算有源一端口網絡的等效電阻尺Req。電路參數見附本表 2-1中，把計算結果記入該表中。（2） 測量有源一端口網絡的等效電阻只Req?？筛鶕欢丝诰W絡內部是否有源，分別采用如下方法測量：1） 開路電壓、短路電流法。當一端口網絡內部有源時（ 把雙刀雙投開關K1合向電源側），見圖2-2所示，USN=30懷變，測量有源一端口網絡的開路電壓和短路電流Isc 。把電流表接l-1端進行短路電流的測量。測前要根據短路電流的計算選擇量程，并注意電流表極性和實際電流方向，測量結果記入附本表 2-3 ，計算等效電阻Req。2) 伏安法。當一端口網絡內部無源時（ 把雙刀雙投開關Kl 合向短路線側) ，整個一端口

12、網絡可看成一個電阻，此電阻值大小可通過在一端口網絡的端口外加電壓，測電流的方法得由，見圖2-4。具體操作方法是外加電壓接在 Us兩端， 再把l、2兩端相連，把發(fā)光管和電位器 Rw短接，電流表接 在 1、 2 兩端，此時一端口網絡等效成一個負載與外加電源Us 構成回路，Us 電源電壓從0 起調到使電壓表指示為1OV時，電流Is2 與電壓值記入附本表2-3 ，并計算一端口網絡等效電阻Req=Us/IS2。圖 2-4 伏安法 圖 2-5 半流法3) 半流法。條件同上，只是在上述電路中再串進一個可調電位器Rw(去掉Rw短接線)如圖2-5所示，外加電源Us電 壓10V不變。當調Rw使電流表指示為伏安法時

13、電流表的指 示的一半時，即Is2=Is2/2 ,此時電位器Rw的值等于一端口 網絡等效電阻 Req,斷開電流表和外加電源Us,測Rw值就等于是及Req,結果記入附本表2-3。4) 半壓法。 半壓法簡單、實用， 測試條件同上，見圖 2-6 。把1、2兩端直接相連，外加電源Us=10V,調Rw使URw=(1/2)Us 時，說明Rw值即等于一端口網絡等效電阻 Req,斷開外接電 源Us,再測量Rw的值，結果記入附本表 2-3 o5) 直接測量法。當一端口網絡內部無源時，如圖2-7 所示，可用萬用表歐姆檔測量或直流電橋直接測量1-1 兩端電阻 Req (此種方法只適用于中值、純電阻電路)，測試結果記入

14、附本表2-3 中。2-6 半壓法 圖 2-7 直接測量法說明：以上各方法測出的值均記入附本表2-3 中，計算后進行比較，并分析判斷結果是否正確。(3) 驗證戴維南定理，理解等效概念：1) 戴維南等效電路外接負載。如圖 2-8(a) 所示， 首先組成一個戴維南等效電路，即用外電源Us(其值調到附本表2-2 用直接測量法測得的 Uoc值)與戴維南等效電阻 R5=Req相串 后，外接R5=100的負載，然后測電阻 R6兩端電壓UR6和流 過R6的電流值IR6,記入附本表2-4。圖 2-8 驗證戴維南定理(a) 戴維南等效電路端口負載R6;(b)N 網絡的端口接負載 R62)N 有源網絡1-1 端口外

15、接負載。如圖2-8(b) 所示，同樣接R6=100的負載，測電壓UR6與電流IR6,結果記入附本表 2-4 中，與 1) 測試結果進行比較，驗證戴維南定理(4) 驗證諾頓定理，理解等效概念：1) 諾頓等效電路外接負載。如圖 2-9(a) 所示， 首先組成一個諾頓等效電路，即用外加電流源Is( 其值調到附本表2-3中開路電壓、短路電流法測得的短路電流Isc 值 ) 與戴維南等效電阻R5=Req并后，外接R6=100的負載，然后測電阻R6 兩端電壓UR6和流過R6的電流值IR6,記入本表2-5。采用 此方法時注意，由于電流源不能開路，具體操作要在教師具體指導下進行，否則極易損壞電流源。圖 2-9

16、驗證諾頓定理等效電路(a) 諾頓等效電路端口接負載R6;(b)N 網絡的端口接負載 R62) 與上述 (3) 之 2) 中的測試結果進行比較，參閱圖2-8(b) ，驗證諾頓定理。五、測試記錄表 2-1 戴維南等效參數計算表2-2等效電壓源電壓 Uoc測量結果表 2-3 戴維南等效電阻Req 測量( 計算 ) 結果表 2-4 驗證戴維南定理指導教師簽字：年 月 日六、實驗注意事項(1)USN 是 N 網絡內的電源，Us 是外加電源，接線時極性位置，電壓值不要弄錯。(2) 此實驗是用多種方法驗證比較，測量中一定要心中有數，注意各種方法的特點、區(qū)別，決不含糊，否則無法進行比較，實驗也將失去意義。(3) 發(fā)光管是用作直接觀察電路中有否電流、電流的方向及判斷兩點是否接近等電位用。但因發(fā)光管是非線性元件，電阻較大，不