《电工上册实验.docVIP

　实验一　　基尔霍夫定律和戴维南定理 实验目的 1.通过实验验证基尔霍夫电流定律和电压定律，巩固所学理论知识2.加深对参考方向概念的理解。 二、实验原理 基尔霍夫定律是电路理论中最基本也是最重要的定律之一，它概括了电路中电流和电压分别遵循的基本规律，它包括基尔霍夫电流定律（ＫＣＬ）和基尔霍夫电压定律（ＫＶＬ）。 基尔霍夫节点电流定律：电路中任意时刻流进（或流出）任一节点的电流的代数和等于零，其数学表达式为： 　　　　　　　　　∑Ｉ＝０　　　　　　　（2－１） 此定律阐述了电路电路任一节点上各支路电流间的约束关系，这种关系，与各支路上元件的性质无关，不论元件是线形的或是非线形的，含源的或是无源的，时变的或时不变的。 基尔霍夫回路电压定律：电路中任意时刻，沿任意闭合回路，电压的代数和为零，其数学表达式为： 　　　　　　　　　∑Ｕ＝０　　　　　　　（2－２） 此定律阐明了任意闭合回路中各电压间的约束关系，这种关系仅与电路的结构有关，而与构成回路的各元件的性质无关，不论这些元件是线形的或非线形的，含源的或无源的，时变的或时不变的。 　参考方向： ＫＣＬ和ＫＶＬ表达式中的电流和电压都是代数量，它们除具有大小之外，还有其方向，其方向是以它量值的正、负表示的，为研究问题方便，人们通常在电路中假定一个方向为参考，称为参考方向，当电路中的电流（或电压）的实际方向与参考方向相同时取正值，其实际方向与参考方向相反时取负值。 例如，测量某节点各支路电流时，可以设流入该节点的电流方向为参考方向（反之亦可），将电流表负极接到该节点上，而将表的正极分别串入各条支路，当电流表指针正向偏转时，说明该支路电流是流入节点的，与参考方向相同，取其值为正，若指针方向方向偏转，说明该支路是流出节点，与参考方向相反，倒换电流表极性，再测量，取其值为负。将测量的结果填如表2-1中 表2-1 计算值 测量值 误差 I1 （mA） I2 （mA） I3 （mA） ΣI 图2-1 2．验证基尔霍夫回路电压定律（KVL） 实验电路与图2-1相同，用联接导线将三个电流借口短路。取两个验证回路：回路1为ABEFA，回路2为BCDEB。由电压表依次测取ABEFA回路中各支路电压UBC、UCD、UDE、UEB，将测量结果填入表2-2中。测量时可选逆时针方向为绕行方向，并注意电压表的指针偏转方向及取值的正与负。 表2-2 UAB UBE UEF UFA 回路I ΣU UBC UCD UDE UEB 回路Ⅱ ΣU 计算值 测量值 误差 （二）戴维南定理 本实验在电路单元板上进行，按图2-2接线，使U1=25V，选择CD两端左侧为一端口含源网络。 1．测量含源一端口网络的外部伏安特性： 调节含源一端口网络外接电阻RL的数值 ，使其分别为表2-3中的数值，测量通过R2的电流（X5和X6电流接口处电流表读数）和两端电压，将测量结果填入表2-3中，其中RL=0时的电流称为短路电流。 表2-3 RL(Ω) 0 500 1K 1.5K 2K 2.5K 开路 I(mA) U(V) 图2-2 2．验证戴维南定理 （1）测量C、D端口网络的开路电压UOC 第一种方法：直接测量法 当含源一端口网络的入端等效电阻RI与电压表内阻RV相比可以忽略不计时，可以直接用电压表测量其开路电压UOC。 第二种方法：补偿法 当一端口网络的的入端电阻RI与电压表内阻RV相比不可忽略时，用电压表直接测量其开路电压UOC，就会影响被测电路的原工作状态，使所测电压与实际间有较大的误差。补偿法可以排除电压表内阻对测量所造成的影响。 图2-4补偿法则一断口网络的开路电压 图2-4 是用补偿法测量电压的电路，测量步骤如下： ①用电压表初测一端口网络的开路电压，并调整补偿电路中分压器的电压，使它近似等于初测的开路电压。 ②将C、D与C’、D’对应相接再细调补偿电路中分压器的输出电压，使检流计G的指示为零。因为G中无电流通过，这时电压表指示的电压等于被测电压，并且补偿电路的接入没有影响被测电路的工作状态。 表2-4 R’L(Ω) 0 500 1K 1.5K 2K 2.5K 开路 I(mA) U(V) （2）用补偿法（或直接测量法）所测得的开路电压UOC和步骤1中测得的短路电流（RL=0）ISC，计算C、D端入端等效电阻。 RCD=RI=UOC/ISC （3）构成戴维南等效电路如图2-5，其中电压源用直流稳压电源代替，调节电源输出电压，使之等于UOC，RI用电阻箱代替，在C、D端接入负载电阻RL。