基尔霍夫定律（仿真实验）

实验名称：基尔霍夫仿真实验 实验者：王子申 同组同学：李万业 杨锦鹏 专业及班级：14电气工程及其自动化二班

一、实验目的：

1、验证基尔霍夫电压定律（KCL）和电流定律（KVL）;

2、通过实验加强对电压、电流参考方向的掌握和运用能力。

二、实验环境：

电路仿真设计工具Multisim7

三、实验原理：

1）基尔霍夫电流定律（KCL）

在集总电路中，在任意时刻，对于电路中的任意一个节点，流出与流入该节点的代数和恒等于零，即∑i≡0

式中，若取流出节点的电流为正，这5流入节点的电流为负。KCL反映了电流的连续性，说明了节点上各支路电流的约束关系，它与电路中元件的性质无关。

2）基尔霍夫电压定律（KVL）

在任意时刻，按约定的参考方向，电路中任一回路上全部元件两端电压的代数和恒等于零，即∑u≡0式中，通常规定：凡支路或元件电压的参考方向与回路绕行方向一致者取正号，反之取负号。KVL说明了电路中各段电压的约束关系，它与电路中元件的性质无关。

四、实验内容与数据表格：

电路仿真实验：在Multisim7中绘制如下图的电路图并设置各元件参数。

（1） 基尔霍夫电流定律（KCL）

先设定三条支路电路I1,I2,I3的参考方向,将电流表接入电路中,注意电流

表的接入方向,双击电流表的符号,打开仿真开关,即可得到各支路电流的数据,并将的到的数据填写在表格中,如下图:

根据网孔分析法，分别得到理论计算值：

I1=1.926，I2=5.988，I3=I1+I2=7.914

验证KCL的实验数据

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在仿真数据中∑I=-0.001，由于数据在处理过程中的舍入，所以在误差允许

的范围内符合基尔霍夫电流定律。

（2） KVL定律的仿真

如下图将电压表分别接入FADEF回路中，注意电压表的接入方向。双击电压

表符号，打开仿真开关，得到各电压数据，记录在验证KVL的实验数据表中。

改接电压表的位置，测量回路BADCD，再次验证KVL定律。

由叠加定理，分别求得各电压数据分别填入下表的理论计算值中（其中 ∑U1=UFA+UAD+UDE+UEF ,∑U2=UBA+UAD+UDC+UCB）

在回路1中，∑U1=0.072mV，由于出现的单位中有mV和V，理论计算值由于

数据的舍入而∑U1不等于0，仿真数据在误差允许的范围内，符和基尔霍夫

电压定律。

在回路2中，∑U2=0V,符号基尔霍夫电压定律。

五、实验现象记录：

1、由于初次使用Multisim7，对其中各种操作并不熟悉，实验过程出现了相当多的麻烦，如：实验操作不流畅；各种元件符号的参数的设置无从下手;连接各元件的线没有完全接上，结果打开仿真开关无法仿真等等，这些问题接下来将随着对multisim7的逐渐深入了解进而解决。

2、绘制仿真电路模型时由于已经设定好电流的参考方向，但放置万用表时一开始没有考虑正负极的接入方向，仿真运行出现了符号相反的实验数据，使得计算结果与预想中相差甚远。

3、通过此次实验，我们验证了基尔霍夫电流定律（KCL）和电压定律（KVL），增加了对电路分析理论知识的深化认识，同时也加强了对电压和电流参考方向的掌握和运用能力。

六、实验心得体会：

实验要先以仿真环境画出电路图，然后用万能表测出电压电流值，与理论值相比较，数据中绝大部分误差较小，基尔霍夫定律是正确的。

 

第二篇：基尔霍夫定律及功率测量仿真实验报告

基尔霍夫定律及功率守恒验证

1、电路课程设计目的

（1）       验证基尔霍夫定律，加深对其理解。

（2）       验证电路中的功率守恒。

（3）       学习使用ewb仿真软件进行电路模拟。

2、  仿真电路设计原理

基尔霍夫定律是电路理论中最基本的定律。测量某电路的各支路电流及每个元件两端的电压，应能分别满足基尔霍夫电流定律（     KCL）和电压定律（KVL）。及对电路中的任意一个节点而言，应有ΣI=0;对任何一个闭合回路而言，应有ΣU=0。

对于任何一个闭合电路而言，都应满足功率守恒，即电路中各元件的发出功率总和等于消耗功率总和，总功率为零。

3、  电路设计内容与步骤

如下图所示，设计仿真电路。

仿真各数据如下图所示。

对图中数据的自行计算：

  取电路上方和右下方的回路，设回路电流分别为、，方向皆为顺时针方向，则有：       ——①

                          ——②

  联立上述两式可得=13.696A≈13.70A

                  =13.043A      即为流过电压源和受控电流源的电流。

由此可计算得 受控电压源支路电流为

             10Ω电阻支路的电流为  电压为

             受控电压源的电压为

             20Ω电阻支路的电流为  电压为

             受控电流源的电压为

             10A电流源的电压为

各数据均与仿真电路中数据相近。

   验证基尔霍夫电流定律（KCL）

       对于电路左侧的节点：

       对于电路中间的节点：

       对于电路右侧的节点：

       对于电路下方的节点：

       考虑到仿真电路中对于有效数字的取舍，可认为上述三式的结果均近似为零。即可验证基尔霍夫电流定律（KCL）正确。

   验证基尔霍夫电压定律（KVL）

       对于电路上部的回路：

       对于电路左下方的回路：

       对于电路右下方的回路：

       考虑到仿真电路中对于有效数字的取舍，可认为上述结果均近似为零。即可验证基尔霍夫电压定律（KVL）正确。

计算各元件的功率：

       50V电压源：       发出功率

       10A电流源：    消耗功率

       受控电压源：    发出功率

       受控电流源：    消耗功率

       10Ω电阻：    消耗功率

       20Ω电阻：    消耗功率

   总发出功率为：

   总消耗功率为：

   在误差范围内，总发出功率=总消耗功率。

4、  结果误差分析与注意事项

仿真电路中数据与理论计算数据存在一定的偏差，其原因可能是，在仿真电路中预设并考虑到了电压表及电流表的内阻，而在理论计算中吧电压与电流表都看做是理想的。同时在验证基尔霍夫定律中也存在一定的数据偏差，这主要是由于仿真电路对于显示有效数字的取舍所造成的。

在设计仿真电路中应注意到：（1）受控源的特殊连接方法

                         （2）电压表及电流表输入输出端的区分

5、设计总结

       通过第一次的ewb电路仿真软件的应用，我掌握了它的各种基本功能，并学会了将其运用到实际中去，相信随着练习的深入，我可以进一步更好的利用该软件帮助自己学习。同时通过本次对于基尔霍夫定律及功率守恒的验证，让我进一步加深了对该定理的理解，又一次全方位的审视了它的内容。具体的操作中，通过本次试验我累积到不少经验，特别是对于电表的使用，要注意对其内阻和直流交流性质进行预设，对于直流电表应注意到其颜色较深的一段为输出端。正确的使用电表对于电路实验十分重要。