基爾霍夫定律實(shí)驗報告

　　通過(guò)實(shí)驗可以加深對該知識的理解，那么，下面是CN人才公文網(wǎng)小編給大家整理的基爾霍夫定律實(shí)驗報告，供大家閱讀參考。

　　基爾霍夫定律實(shí)驗報告1

　　一、實(shí)驗目的

　　(1)加深對基爾霍夫定律的理解。

　　(2)學(xué)習驗證定律的方法和儀器儀表的正確使用。

　　二、實(shí)驗原理及說(shuō)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)。

　　基爾霍夫定律規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(guān)系，無(wú)論電路元件是線(xiàn)性的或是非線(xiàn)性的，時(shí)變的或是非時(shí)變的，只要電路是集總參數電路，都必須服從這個(gè)約束關(guān)系。

　　(1)基爾霍夫電流定律(KCL)。在集總電路中，任何時(shí)刻，對任一節點(diǎn)，所有支路電流的代數和恒等于零，即∑i=0。通常約定：流出節點(diǎn)的支路電流取正號，流入節點(diǎn)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(shí)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=0。在寫(xiě)此式時(shí)，首先需要任意指定一個(gè)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(zhì)和參數大小無(wú)關(guān)，不管這些元件是線(xiàn)性的、非線(xiàn)性的、含源的、無(wú)源的、時(shí)變的、非時(shí)變的等，定律均適用。

　　三、實(shí)驗儀器儀表

　　四、實(shí)驗內容及方法步驟

　　(1)驗證(KCL)定律，即∑i=0。分別在自行設計的電路或參考的電路中，任選一個(gè)節點(diǎn)，測量流入流出該節點(diǎn)的各支路電流數值和方向，記入附本表1-1～表1-5中并進(jìn)行驗證。參考電路見(jiàn)圖1-1、圖1-2、圖1-3所示。

　　(2)驗證(KVL)定律，即∑u=0。分別在自行設計的電路或參考的電路中任選一網(wǎng)孔(回路)，測量網(wǎng)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(jìn)行驗證。參考電路見(jiàn)圖1-3。

　　五、測試記錄表格

　　表1-1 線(xiàn) 性 對 稱(chēng) 電 路

　　表1-2 線(xiàn) 性 對 稱(chēng) 電 路

　　表1-3 線(xiàn) 性 不 對 稱(chēng) 電 路

　　表1-4 線(xiàn) 性 不 對 稱(chēng) 電 路

　　表1-5 線(xiàn) 性 不 對 稱(chēng) 電 路

　　注：1、USA、USB電源電壓根據實(shí)驗時(shí)選用值填寫(xiě)。

　　2、U、I、R下標均根據自擬電路參數或選用電路參數對應填寫(xiě)。

　　指導教師簽字：________________ 年 月 日

　　六、實(shí)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(xiàn)后需經(jīng)教師檢查同意后再進(jìn)行測量。

　　(2)測量前，要先在電路中標明所選電路及其節點(diǎn)、支路和回路的名稱(chēng)。

　　(3)測量時(shí)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(xiě)的電路名稱(chēng)與各參數應與實(shí)驗中實(shí)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(gè)什么定律? (2)基爾霍夫定律適用于什么性質(zhì)元件的電路?

　　基爾霍夫定律實(shí)驗報告2

　　一、實(shí)驗目的

　　(1)加深對戴維南定理和諾頓定理的理解。 (2)學(xué)習戴維南等效參數的各種測量方法。 (3)理解等效置換的概念。

　　(4)學(xué)習直流穩壓電源、萬(wàn)用表、直流電流表和電壓表的正確使用方法。

　　二、實(shí)驗原理及說(shuō)明

　　(1)戴維南定理是指—個(gè)含獨立電源、線(xiàn)性電阻和受控源的一端口，對外電路來(lái)說(shuō)，可以用一個(gè)電壓源和一個(gè)電阻的串聯(lián)組合來(lái)等效置換。此電壓源的電壓等于該端口的開(kāi)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(gè)電壓源和電阻的串聯(lián)組合稱(chēng)為戴維南等效電路。等效電路中的電阻稱(chēng)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(wǎng)絡(luò )置換后，對有源端口(1-1' )以外的電路的求解是沒(méi)有任何影響的，也就是說(shuō)對端口l-1'以外的電路而言，電流和電壓仍然等于置換前的值。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(gè)含獨立電源、線(xiàn)性電阻和受控源的一端口，對外電路來(lái)說(shuō)，可以用一個(gè)電流源和電導的并聯(lián)組合來(lái)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(jiàn)圖2-l。

　　(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(shuō)不管是時(shí)變的還是定常的，只要含源網(wǎng)絡(luò )內部除獨立的電源外都是線(xiàn)性元件，上述等值電路都是正確的。

　　圖2-1 一端口網(wǎng)絡(luò )的等效置換

　　(4)戴維南等效電路參數的測量方法。開(kāi)路電壓Uoc的測量比較簡(jiǎn)單，可以采用電壓表直接測量，也可用補償法測量;而對于戴維南等效電阻Req的取得，可采用如下方：網(wǎng)絡(luò )含源時(shí)用開(kāi)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(wǎng)絡(luò )(例如有可能因短路電流過(guò)大而損壞網(wǎng)絡(luò )內部器件時(shí))不能采用此法;網(wǎng)絡(luò )不含源時(shí)，采用伏安法、半流法、半壓法、直接測量法等。

　　三、實(shí)驗儀器儀表

　　四、實(shí)驗內容及方法步驟

　　(一)計算與測量有源一端口網(wǎng)絡(luò )的開(kāi)路電壓、短路電流

　　(1)計算有源一端口網(wǎng)絡(luò )的開(kāi)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(wǎng)絡(luò )電路的已知參數，進(jìn)行計算，結果記入該表。

　　(2)測量有源一端口網(wǎng)絡(luò )的開(kāi)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源一端口網(wǎng)絡(luò )1-1'端口的開(kāi)路電壓，見(jiàn)圖2-2電路，結果記入附本表2-2中。

　　圖2-2 開(kāi)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(chēng)補償法，實(shí)質(zhì)上是判斷兩個(gè)電位點(diǎn)是否等電位的方法。由于使用儀表和監視的方法不同，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(gè)正反連接的發(fā)光管的亮與不亮的直接觀(guān)察，進(jìn)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(guān)、簡(jiǎn)單、易行又有趣味，但不夠準確�？膳c電壓表、毫伏表和電流表配合使用。具體操作方法，留給同學(xué)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(wǎng)絡(luò )端口的1'與外電路的2'端連成一個(gè)等位點(diǎn);Us兩端外加電壓，起始值小于開(kāi)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(kāi)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(jìn)行這兩端的電位比較。經(jīng)過(guò)調節外加電源Us的輸出電壓壓，調到1、2兩端所接電壓表指示為零時(shí)，即說(shuō)明1端與2端等電位，再把l、2端斷開(kāi)后，測外加電源Us的電壓值，即等于有源一端口網(wǎng)絡(luò )的開(kāi)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(shí)，再換電流表或檢流計接到l、2兩端上，見(jiàn)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(kāi)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(guò)大會(huì )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(guān)。

　　(二)計算與測量有源一端口網(wǎng)絡(luò )的.等效電阻Req

　　(1)計算有源一端口網(wǎng)絡(luò )的等效電阻Req。當一端口網(wǎng)絡(luò )內部無(wú)源時(shí)(把雙刀雙投開(kāi)關(guān)K1合向短路線(xiàn))，計算有源一端口網(wǎng)絡(luò )的等效電阻尺Req。電路參數見(jiàn)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(wǎng)絡(luò )的等效電阻只Req。 可根據一端口網(wǎng)絡(luò )內部是否有源，分別采用如下方法測量：1)開(kāi)路電壓、短路電流法。當一端口網(wǎng)絡(luò )內部有源時(shí)(把雙刀雙投開(kāi)關(guān)K1合向電源側)，見(jiàn)圖2-2所示，USN=30V不變，測量有源一端口網(wǎng)絡(luò )的開(kāi)路電壓和短路電流Isc。把電流表接l-1'端進(jìn)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(shí)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(wǎng)絡(luò )內部無(wú)源時(shí)(把雙刀雙投開(kāi)關(guān)Kl合向短路線(xiàn)側)，整個(gè)一端口網(wǎng)絡(luò )可看成一個(gè)電阻，此電阻值大小可通過(guò)在一端口網(wǎng)絡(luò )的端口外加電壓，測電流的方法得出，見(jiàn)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(shí)一端口網(wǎng)絡(luò )等效成一個(gè)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(shí)，電流Is2與電壓值記入附本表2-3，并計算一端口網(wǎng)絡(luò )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(jìn)一個(gè)可調電位器Rw(去掉Rw短接線(xiàn))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(shí)電流表的指示的一半時(shí)，即I's2=Is2/2，此時(shí)電位器Rw的值等于一端口網(wǎng)絡(luò )等效電阻Req，斷開(kāi)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(jiǎn)單、實(shí)用，測試條件同上，見(jiàn)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(shí)，說(shuō)明Rw值即等于一端口網(wǎng)絡(luò )等效電阻Req，斷開(kāi)外接電源Us，再測量Rw的值，結果記入附本表2-3。

　　5)直接測量法。當一端口網(wǎng)絡(luò )內部無(wú)源時(shí)，如圖2-7所示，可用萬(wàn)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)，測試結果記入附本表2-3中。

　　圖2-6 半壓法 圖2-7 直接測量法

　　說(shuō)明：以上各方法測出的值均記入附本表2-3中，計算后進(jìn)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(gè)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=100Ω的負載，然后測電阻R6兩端電壓UR6和流過(guò)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(wǎng)絡(luò )的端口接負載R6

　　2)N有源網(wǎng)絡(luò )1-1'端口外接負載。如圖2-8(b)所示，同樣接R6=100Ω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(jìn)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(gè)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(kāi)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=100Ω的負載，然后測電阻R6兩端電壓UR6和流過(guò)R6的電流值IR6，記入本表2-5。采用此方法時(shí)注意，由于電流源不能開(kāi)路，具體操作要在教師具體指導下進(jìn)行，否則極易損壞電流源。

　　圖2-9 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(wǎng)絡(luò )的端口接負載R6

　　2)與上述(3)之2)中的測試結果進(jìn)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(shí)驗注意事項

　　(1)USN是N網(wǎng)絡(luò )內的電源，Us是外加電源，接線(xiàn)時(shí)極性位置，電壓值不要弄錯。

　　(2)此實(shí)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(diǎn)、區別，決不含糊，否則無(wú)法進(jìn)行比較，實(shí)驗也將失去意義。

　　(3)發(fā)光管是用作直接觀(guān)察電路中有否電流、電流的方向及判斷兩點(diǎn)是否接近等電位用。但因發(fā)光管是非線(xiàn)性元件，電阻較大，不管那種方法，只要測量電流、電壓時(shí)就把它短接掉，即用短線(xiàn)插到發(fā)光管兩頭的N2、N3插孔即可。

　　(4)測量電流、電壓時(shí)都要注意各表極性、方向和量程的正確選擇。測量時(shí)要隨時(shí)與事先計算的含源一端口網(wǎng)絡(luò )的等效電阻、開(kāi)路電壓、短路電流等值進(jìn)行比較，以保證測量結果的準確。

　　七、預習及思考題

　　(1)根據附本表2-1中一端口網(wǎng)絡(luò )的參數，計算開(kāi)路電壓Uoc、短路電流Isc和等效電阻Req，并將結果記入該表中。

　　(2)用開(kāi)路電壓、短路電流法測量等效電阻時(shí)，開(kāi)路電壓、短路電流是否可以同時(shí)進(jìn)行測量，為什么?

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