实验2.1基尔霍夫定律与电位的实验报告

实验2.1 基尔霍夫定律与电位的测定

一、实验名称：基尔霍夫定律与电位的测定

二、实验任务及目的

1.基本实验任务

学习直流电路中电压、电流的测量方法；验证基尔霍夫电流、电压定律；测量电路中各点的电位。

2.扩展实验任务

学习判断故障原因和排除简单故障的方法。

3.实验目的

验证和理解基尔霍夫定律；学习电压、电流的的测量方法；学习电位的测量方法，用实验证明电位的相对性、电压的绝对性。

三、实验原理及电路

1.实验原理

基尔霍夫定律。基尔霍夫电流定律（KCL）：对电路中的任一节点，各支路电流的代数和等于零，即

。基尔霍夫电压定律（KVL）：对任何一个闭合电路，沿闭合回路的电压降的代数和为零，即

。

2.实验电路

四、实验仪器及器件

1.实验仪器

双路直流稳压电源1台，使用正常（双路输出电压是否正确而稳定）；直流电流表1台，使用正常（读数是否正确）；万用表1台，使用正常（显示是否正确而稳定）。

2.实验器件

电流插孔3个，使用正常（不接电流表时，是否电阻为零）；100Ω/2W电阻2个，200Ω/2W电阻1个，300Ω/2W电阻1个，470Ω/2W电阻1个，使用正常。

五、实验方案与步骤简述

1.用万用表直流电压档监测，调节直流稳压电源两路输出分别为16V和8V。

2.按图2.1.1接线，根据计算值，选择电流表、万用表合适量程，测量并记录实验数据。

六、实验数据

1.基本实验内容

图2.1.2 基尔霍夫定律multism11仿真图

表2.1.1 验证基尔霍夫定律数据记录及计算

图2.1.3 分别以E、B为参考点电位、电压测量multism11仿真图

表2.1.2 电位、电压测量数据记录及计算

2.扩展实验内容

分析扩展试验任务中常见故障原因。

（1)通电后电路不能工作，任何部分都测不到电压或电流。

故障原因：电源故障或电源输入接口接触不良。

（2）通电后电路或仪表某部分冒烟，有异味以及发烫等。

故障原因：电路短路。

（3）某一部分无电压或电流，其他部分的电压电流与理论值不符。

故障原因：电路连接错误，某支路开路。

（4）将电压表的表笔放至电路上后，电压表无指示。

故障原因：表笔没插好，接触不良。

（5）将电流表接入电路，表针打坏，表头烧毁。

故障原因：电流表并联在待测电路两端。

（6）指针式电压、电流表反向偏转，不能读出正确数值。

故障原因：电压、电流实际方向与指针式电压、电流表表笔所接方向相反。

（7）电压、电流表指针偏转角度很小，不能读出正确数值。

故障原因：电压、电流表量程选择过大。

七、实验数据分析

1.依据实验结果，进行分析比较，验证基尔霍夫定律的正确性。

基尔霍夫电流定律：根据图2.1.1电路中所标明的参考方向，有I₁-I₂-I₃=0，代入实际数据17mA-（-5mA）-22mA=0，即，得证。

基尔霍夫电压定律：根据图2.1.1电路中所标明的参考方向，有U_AB+U_BE+U_EF+U_FA=0，代入实际数据7.833V+6.5V+1.667V+(-16V)=0,即，得证。

2.依据实验结果，分析电压和电位的关系。

例如以E为参考点，V_A=14.33V，U_AB=7.833V；以B为参考点，V_A=7.833V，U_AB=7.833V。可见，电位值的大小与参考点的选取有关，具有相对性。而两点间的电压值与参考点无关，具有绝对性。

3.误差分析

误差见测试数据表格中，最大误差为XX。

4.产生误差的原因

（1）测量仪器的精确度。

3 3/4位万用表（最大量程3999），基本直流精度0.05%；电流表（我国电工仪表分0.1，0.2，0.5，1.0，1.5，2.5，5.0七个等级）。

（2）待测电路器件的精度。

电路采用E24系列电阻，精度为5%

（3）测量方法。

选取合适量程和正确读数。

5.减小误差的措施

（1）从测量仪器上，正确使用和读数。

（2）从电路器件上，简化电路连线。

（3）从测量方法上，多次测量取平均值。

八、存在问题的分析与处理

1.实验中遇到的问题与处理

略

九、实验的收获和体会

验证了基尔霍夫定律，证明了电位的相对性和电压的绝对性，学习了直流电路中电压电流的测量和故障排除，等等。

说明：以上9部分都齐全A+=95分；无扩展内容最多B+=80分；即无误差分析又无总结B-=70分；∑I、∑U不近似为0、参考点电位不为0等数据错误以及抄袭最多给C=60分。

第二篇：2[1].最新基尔霍夫定律和叠加原理的验证(实验报告答案)

实验二最新基尔霍夫定律和叠加原理的验证

一、实验目的

1.验证基尔霍夫定律的正确性，加深对基尔霍夫定律的理解。

2.验证线性电路中叠加原理的正确性及其适用范围，加深对线性电路的叠加性和齐次性的认识和理解。

3.进一步掌握仪器仪表的使用方法。

二、实验原理

1．基尔霍夫定律

基尔霍夫定律是电路的基本定律。它包括基尔霍夫电流定律(KCL)和基尔霍夫电压定律(KVL)。

(1)基尔霍夫电流定律(KCL)

在电路中，对任一结点，各支路电流的代数和恒等于零，即ΣI＝0。

(2)基尔霍夫电压定律(KVL)

在电路中，对任一回路，所有支路电压的代数和恒等于零，即ΣU＝0。

基尔霍夫定律表达式中的电流和电压都是代数量，运用时，必须预先任意假定电流和电压的参考方向。当电流和电压的实际方向与参考方向相同时，取值为正；相反时，取值为负。

基尔霍夫定律与各支路元件的性质无关，无论是线性的或非线性的电路，还是含源的或无源的电路，它都是普遍适用的。

2．叠加原理

在线性电路中，有多个电源同时作用时，任一支路的电流或电压都是电路中每个独立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。某独立源单独作用时，其它独立源均需置零。（电压源用短路代替，电流源用开路代替。）

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。

三、实验设备与器件

1.直流稳压电源 1 台

2.直流数字电压表 1 块

3.直流数字毫安表 1 块

4.万用表 1 块

5.实验电路板 1 块

四、实验内容

1．基尔霍夫定律实验

按图2-1接线。

图2-1 基尔霍夫定律实验接线图

(1)实验前，可任意假定三条支路电流的参考方向及三个闭合回路的绕行方

向。图2-1中的电流I1、I2、I3的方向已设定，三个闭合回路的绕行方向可设为ADEFA、BADCB和FBCEF。

(2)分别将两路直流稳压电源接入电路，令U1=6V，U2=12V。

(3)将电路实验箱上的直流数字毫安表分别接入三条支路中，测量支路电流，

数据记入表2-1。此时应注意毫安表的极性应与电流的假定方向一致。

(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2-1。

表2-1 基尔霍夫定律实验数据

2．叠加原理实验

(1)线性电阻电路

按图2-2接线，此时开关K投向R5（330Ω）侧。

图2-2 叠加原理实验接线图

图3.42.

①分别将两路直流稳压电源接入电路，令U1=12V，U2=6V。

②令电源U1单独作用， BC短接，用毫安表和电压表分别测量各支路电流

及各电阻元件两端电压，数据记入表2-2。

表2-2 叠加原理实验数据（线性电阻电路）

③令U2单独作用，此时FE短接。重复实验步骤②的测量，数据记入表2-2。

④令U1和U2共同作用，重复上述测量，数据记入表2-2。

⑤取U2=12V，重复步骤③的测量，数据记入表2-2。

(2)非线性电阻电路

按图2-2接线，此时开关K投向二极管IN4007侧。重复上述步骤①～⑤的测量过程，数据记入表2-3。

表 2-3 叠加原理实验数据（非线性电阻电路）

(3) 判断电路故障

按图2-2接线，此时开关K投向R5（330Ω）侧。任意按下某个故障设置按键，重复实验内容④的测量。数据记入表2-4中，将故障原因分析及判断依据填入表2-5。

表 2-4 故障电路的实验数据

表 2-5 故障电路的原因及判断依据

五、实验预习

1. 实验注意事项

(1)需要测量的电压值，均以电压表测量的读数为准。 U1、U2也需测量，不应取电源本身的显示值。

(2)防止稳压电源两个输出端碰线短路。

(3)用指针式电压表或电流表测量电压或电流时，如果仪表指针反偏，则必须调换仪表极性，重新测量。此时指针正偏，可读得电压或电流值。若用数显电压表或电流表测量，则可直接读出电压或电流值。但应注意：所读得的电压或电流值的正确正、负号应根据设定的电流参考方向来判断。

(4)仪表量程的应及时更换。

2. 预习思考题

(1)根据图2-1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2-1中，以便实验测量时，可正确地选定毫安表和电压表的量程。

答：基尔霍夫定律的计算值

根据基尔霍夫定律列方程如下：

(1) I1 + I2 = I3 （KCL）

(2) （510+510）I1 + 510 I3 = 6 （KVL）

(3) （1000+330）I3 + 510 I3 = 12 （KVL）

由方程（1）、（2）、（3）解得：

I1 = 0.00193A= 1.93 mA

I2 = 0.00599A= 5.99 mA

I3 = 0.00792A= 7.92mA

UFA =5100.00193=0.98 V

UAB =10000.00599 =5.99V

UAD =5100.00792=4.04V

UDE =5100.00193=0.98 V

UCD =330 0.00599 =1.97V

(2)实验中，若用指针式万用表直流毫安档测各支路电流，在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，则会有什么显示呢？

答：指针式万用表万用表作为电流表使用，应串接在被测电路中。并注意电流的方向。即将红表笔接电流流入的一端（“”端），黑表笔接电流流出的一端（“”端）。如果不知被测电流的方向，可以在电路的一端先接好一支表笔，另一支表笔在电路的另—端轻轻地碰一下，如果指针向右摆动，说明接线正确；如果指针向左摆动(低于零点，反偏)，说明接线不正确，应把万用表的两支表笔位置调换。