基尔霍夫和叠加原理实验报告

实验一（一）基尔霍夫定律一、实验目的1.对基尔霍夫电压定律和电流定律进行验证，加深对两个定律的理解。2.学会用电流插头、插座测量各支路电流的方法。二、原理说明KCL和KVL是电路分析理论中最重要的的基本定律，适用于线性或非线性电路、时变或非变电路的分析计算。KCL和KVL是对于电路中各支路的电流或电压的一种约束关系，是一种“电路结构”或“拓扑”的约束，与具体元件无关。而元件的伏安约束关系描述的是元件的具体特性，与电路的结构（即电路的接点、回路数目及连接方式）无关。正是由于二者的结合，才能衍生出多种多样的电路分析方法（如节点法和网孔法）。KCL指出：任何时刻流进和流出任一个节点的电流的代数和为零，即Σi(t)＝０或ΣI＝0KVL指出：任何时刻任何一个回路或网孔的电压降的代数和为零，即Σu(t)＝０或ΣU＝0运用上述定律时必须注意电流的正方向，此方向可预先任意设定。三、实验设备序号名称型号与规格数量备注1直流稳压电源0～30V1台RTDG-12直流数字电压表1块RTT013直流数字毫安表1块RTT014实验电路板挂箱1个RTDG02四、实验内容实验线路如图1所示。图11.实验前先任意设定三条支路的电流参考方向，如图中的I1、I2、I3所示，并熟悉线路结构，掌握各开关的操作使用方法。2.分别将两路直流稳压源接入电路，令E1＝6V，E2＝12V，其数值要用电压表监测。3.熟悉电流插头和插孔的结构，先将电流插头的红黑两接线端接至数字毫安表的“＋、－”极；再将电流插头分别插入三条支路的三个电流插孔中，读出相应的电流值，记入表1中。4.用直流数字电压表分别测量两路电源及电阻元件上的电压值，数据记入表1中。2表1基尔霍夫定律的验证内容电源电压(V)支路电流(mA)回路电压(V)E1E2I1I2I3ΣIUFAUABUCDUDEΣU计算值测量值相对误差五、实验注意事项1.两路直流稳压源的电压值和电路端电压值均应以电压表测量的读数为准，电源表盘指示只作为显示仪表，不能作为测量仪表使用，恒压源输出以接负载后为准。2.谨防电压源两端碰线短路而损坏仪器。3.若用指针式电流表进行测量时，要识别电流插头所接电流表的“＋、－”极性。当电表指针出现反偏时，必须调换电流表极性重新测量，此时读得的电流值必须冠以负号。六、预习思考题1.根据图1-1的电路参数，计算出待测的电流I1、I2、I3和各电阻上的电压值，记入表中，以便实验测量时，可正确地选定毫安表和电压表的量程。2.若用指针式直流毫安表测各支路电流，什么情况下可能出现指针反偏，应如何处理？在记录数据时应注意什么？若用直流数字毫安表进行测量时，则会有什么显示？七、实验报告1.根据实验数据，选定实验电路中的任一个节点，验证KCL的正确性；选定任一个闭合回路，验证KVL的正确性。2.误差原因分析。3.本次实验的收获体会。3实验一（二）叠加原理的验证一、实验目的1.验证线性电路叠加原理的正确性，从而加深对线性电路的叠加性和齐次性的认识和理解。2.加深理解叠加原理对非线性电路不适用。二、原理说明叠加原理包含两部分内容：1.线性电路的叠加性：在有几个独立源共同作用下的线性电路中，任何一条支路的电流或电压，都可以看成是由每一个独立源单独作用时在该支路所产生的电流或电压的代数和。2.线性电路的齐次性：当激励信号（某独立源的值）增加或减小K倍时，电路的响应（即电路中各支路的电流和电压值）也将增加或减小K倍。某独立源单独作用是指：在电路中将该独立源之外的其他独立源“去掉”，即电压源用短路线取代，电流源用开路取代，受控源保持不变。对含非线性元件（如二极管）的电路，叠加原理不适用。叠加原理一般也不适用于“功率的叠加”，P＝(ΣI).(ΣU)≠ΣIU三、实验设备序号名称型号与规格数量备注1双输出直流稳压电源0～30V可调1台RTDG-12万用表MF-30或其它1块RTT013直流数字电压表1RTT014直流数字毫安表1RTDG025叠加原理实验电路板1四、实验内容与步骤实验线路如图1所示。⒈按图1，取E1=﹢12V，E2=﹢6V。⒉令电源E1单独作用时（将开关S1投向E1侧，开关S2投向短路侧），用直流数字电压表和毫安表（接电流插头）测量各支路电流及各电阻元件两端的电压，数据记入表格1。图1叠加原理的验证4表1线性电路叠加原理的验证测量项目实验内容E1(v)E2(v)I1(mA)I2(mA)I3(mA)UAB(v)UCD(v)UAD(v)UDE(v)UFA(v)E1单独作用E2单独作用E1+E2作用2E2单独作用E1/2单独作用2.令电源E2单独作用时（将开关S1投向短路侧，开关S2投向E2侧），重复实验步骤2的测量和记录。3.令E1和E2共同作用时（开关S1和S2分别投向E1和E2侧），重复上述的测量和记录。4.将E2的数值增大两倍，调至(＋12V)，重复上述第3项的测量并记录。5.将R5换成一只二极管1N4007（即将开关S3投向二极管D侧）重复1～5的测量过程，数据记入表2中。表2含二极管的非线性电路测量项目实验内容E1(v)E2(v)I1(mA)I2(mA)I3(mA)UAB(v)UCD(v)UAD(v)UDE(v)UFA(v)E1单独作用E2单独作用E1+E2作用2E2单独作用E1/2单独作用五、实验注意事项1.用电流插头测量各支路电流时，应注意仪表的极性及数据表格中“＋、－”号的记录。2.正确选用仪表量程并注意及时更换。3.恒压源输出以接上负载后为准。六、预习思考题1.叠加原理中E1、E2分别单独作用，在实验中应如何操作？可否直接将不作用的电源（E1或E2）置零（短接）？2.实验电路中，若有一个电阻器改为二极管，试问叠加原理的迭加性与齐次性还成立吗？为什么？七、实验报告1.根据所测实验数据，归纳、总结实验结论，即验证线性电路的叠加性与齐次性。2.各电阻器所消耗的功率能否用叠加原理计算得出？试用上述实验数据，进行计算并作结论。3.通过表2所测实验数据，你能得出什么样的结论？4.本次实验的收获与体会。