电路实验指导书-叠加定理与基尔霍夫定律的验证.docx

PAGE 5 PAGE 电路实验 叠加定理和基尔霍夫定律的验证 一、实验目的 加深对叠加定理和基尔霍夫定律的理解，并通过实验进行验证。 学会用电流插头、插座测量各支路电流的方法。 学会高级电工电子实验台上直流电工仪表的正确使用方法。 二、实验原理 1．基尔霍夫定律 （1）电流、电压的参考方向 对电路进行分析，最基本的要求就是求解电路中各元件上的电流和电压，而其参考方向的选择与确定是首要的问题之一。电流、电压的参考方向是一种假设方向，可以任意选定一个方向作为参考方向，电路中的电流和电压的参考方向可能与实际方向一致或者相反，但不论属于哪一种情况，都不会影响电路分析的正确性。应注意在未标明参考方向的前提下，讨论电流或电压的正负值是没有意义的。当电流、电压参考方向一致时，称为关联的参考方向。否则为非关联参考方向。 （2）基尔霍夫电流定律(KCL) 基尔霍夫电流定律应用于结点，它是用来确定连接在同一结点上各支路电流之间关系的，缩写为KCL。KCL是电流连续性原理在电路中的体现。对电路中任何一个结点，任一瞬时流入某一结点的电流之和等于流出该结点的电流之和。KCL也适用于任意假想的闭合曲面。 （3）基尔霍夫电压定律(KVL) 基尔霍夫电压定律应用于回路，它描述了回路中各段电压间的相互关系，缩写为KVL。KVL是能量守恒定律的体现。从回路中任一点出发，沿回路循行一周，电位降之和必然等于电位升之和。KVL也适用于电路中的假想回路。 2．叠加定理 叠加定理可描述为：在线性电路中，如果有多个独立电源同时作用时，它们在任意支路中产生的电流（或电压）等于各个独立电源分别单独作用时在该支路中产生电流（或电压）的代数和。 电源单独作用是指：电路中某一电源起作用，而其他电源不作用。不作用电源的具体处理方法如下：理想电压源短路，理想电流源开路。本实验用直流稳压电源来模拟理想电压源（内阻可认为是零），所以去掉某电压源时，直接用短路线代替即可。 应用叠加定理时，在保持电路的结构不变情况下，应以原电路的电流（或电压）的参考方向为准，若各个独立电源分别单独作用时的电流（或电压）的参考方向与原电路的电流（或电压）的参考方向一致则取正号，相反则取负号。 线性电路的齐次性（又称比例性），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。 在应用叠加定理时，需注意一下几点： eq \o\ac(○,1)叠加定理只适用于线性电路中电流和电压的计算，不能用来计算功率。因为功率与电流和电压不是线性关系。 eq \o\ac(○,2)某独立电源单独作用时，其余各独立电源均应去掉。去掉其他电源也称为置零，即将理想电压源短路，理想电流源开路。 eq \o\ac(○,3)叠加（求代数和）时以原电路中电流（或电压）的参考方向为准。若某个独立电源单独作用时电流（或电压）的参考方向与原电路中电流（或电压）的参考方向不一致，则该电流（或电压）取负号。 三、实验仪器 THGE-1型高级电工电子实验台 HE-19元件箱 二极管1N4007 四、实验内容 1. 验证叠加定理 eq \o\ac(○,1)按实验电路图1-1接线，电路的正确接线原则是“按图布置，先串后并，先分后合，先主后辅”。连线时在各支路中串接电流插座（可以用一只电流表测量各支路电流），将两路直流稳压电源分别调至，。 图1-1 叠加定理实验电路图 eq \o\ac(○,2)根据图1-1中给定参数计算理论值，填入表1-1中，并依其正确选择电压表、电流表的量程。 eq \o\ac(○,3)令电源单独作用时（将开关投向，开关投向短路侧），用直流电压表和毫安表（接电流插头）测量各支路电流、各电阻上的电压，将测量数据填入表1-1中。 表1-1 叠加定理实验数据 /mA /mA /mA /V /V /V 计算 实测 计算 实测 计算 实测 计算 实测 计算 实测 计算 实测 单独作用 5.38 -0.51 -4.86 2.69 -0.51 -0.69 单独作用 -0.70 7.12 -6.44 -0.35 7.02 -0.70 共同作用 5.34 7.11 -12.44 2.67 7.00 -0.73 2单独作用 11.30 -0.54 -10.73 5.67 -0.55 -0.73 eq \o\ac(○,4)令电源单独作用时（将开关投向，开关投向短路侧），重复实验步骤 eq \o\ac(○,3)的测量和记录。 eq \o\ac(○,5)令和电源共同作用时（将开关、分别投向、），重复实验步骤 eq \o\ac(○,3)的测量和记录。 eq \o\ac(○,6)将的数值调为12V，重复实验步骤 eq \o\ac(○,3)的测量和记录。 2. 验证基尔霍夫定