电位测量与基尔霍夫定律及叠加原理的验证

1 熟悉直流稳压电源, 电压表, 电流表的使用.

2 理解电位高低, 电流的实际方向与参考方向的关系. 3 通过实验数据验证基尔霍夫定律, 加深对电路定律的理解. 4 通过实验验证线性电路叠加原理的正确性, 并了解其应用范围.

二 实验原理和内容

电路原理电路图

1. 电流, 电压的参考方向与实际方向

电流和电压在电路分析中, 往往事先很难判断它们的实际方向. 为方便对电路进行分析和计算, 采用技能先假设某一个方向作为电流或电压的正方向, 即为” 参考方向”. 如电流或电压的实际方向与参考方向相同, 其数值取正; 否则取负. 2. 基尔霍夫定律

测量某电路的各支路电流及多个元件两端的电压, 满足基尔霍夫电流定律(KCL) 和电压定律(KVL).

KCL指出: 在电路任一节点上, 所有支路的电流代数和恒等于零,∑I=0. KCL反映了电流的连续性原理. 与电路中元件的性质无

KVL指出: 沿电路中任一闭合回路绕行一周, 各段电压代数和恒等于零,∑U=0. 参考方向与绕行方向一致的电压取正号, 相反的电压取负号. KVL说明了电路中各段电压的约束关系, 与电路中元件的性质无关. 3. 叠加定理

在有多个电源共同作用的线性电路中, 各支路的电流或电压都等于每个电源单独作用时在该支路中所产生的电流或电压的代数和. 三 实验设备

数字式直流电压、电流表；电工电路实验台及多媒体等

四、实验操作方法和步骤

1.内容步骤：实验验证基尔霍夫定律

关断电源一按电路图接线：两个回路接线并认准由于“电流插座”的接入，使原电路原理电路图中的a,b,c,d点的延伸点(实验台板上为A,B,C,E)一教师检查通过后一开电源，调节

US1=10V，US2=6V。按表1测填有关电压、电流数据一自我检

查（1.用节点法粗估B点电位后，可估算出各电压电流；2.用理论计算公式验算。）

2. 内容步骤：实验验证叠加定理

按表2测填有关电压、电流数据（注意US1、US2单独作用时的处理，不作用的电压源应短接）一自我检查（用理论计算公式验算）一关电源，送教师检查签字一拆线并清洁整理实验台，结束实验。

五、实验记录与处理（数据,图标,计算等）实验数据表格：

表1 基尔霍夫定律实验记录

UAB(v) UBC(vUBE(v) UEA(vUCE(v) 对回路ABCEA、) ) 和ABEA 验证∑U＝0 见理论验证举例 I2(ma) I3(ma) 对结点B验证 ∑I＝0 见理论验证举例 I1(ma) 实验数据的理论验证举例：

KVL验证：对回路abcda有∑U＝Uab+Ubc+Ucd+Uda，代入实

验测得数据即：

3.2+0.8+6－10=0，误差0, 满足KVL

KCL验证：对结点b有∑I＝I1－I3－I2，代入实验测得数据即：

I1－I3－I2=22.8-8.14-14.6=0.06≈0, 基本满足KCL.

表2 叠加定理实验记录

U S1(v) US2(v) I1(mAI2(mAI3(mAUAB(v) UBC(v) UBE(v) ) ) ) US1单 独作用 US2单 独作用 US1、 US2共同作用 验证 叠 加原理 六、实验结果及分析

1.通过实验进一步理解了KVL、KCL、叠加定理的物理意义及其应用注意事项；并由实验数据的计算验证了该电路理论的正确性。

2.KCL、KVL实验验证中出现误差的主要原因：仪表、元件参数值及读数等误差引起