实验一基尔霍夫定律

实验一基尔霍夫定律验证
★实验
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、学会用电流插头，插座测量各支路电流的方法。

3、通过实验加强对电压、电流参考方向的掌握和运用的能力。

二、原理说明
基尔霍夫定律是电路的基本定律分为为两个方面，即基尔霍夫电流定律（KCL）和基尔霍夫电压定律（KVL）。

1、基尔霍夫电流定律（KCL）：在集总电路中，在任何一个时刻，对电路中的任何一个节点，流出（或流入）该节点电流的代数和恒等于零，即∑I=0， 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）：在任何一个时刻，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，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。

基尔霍夫定律是电路的基本定律，测量某电路的各支路电流及多个元件两端的电压，应能分别满足基尔霍夫电流定律和电压定律。

即对电路中的任一个节点而言的，应有∑I=0；对任何一个闭合回路而言，在验证KCL电流定律，可选一个电路节点，按标定的参考方向测定出各支路电流值，并约定流入或流出该节点的电流
为正。

在验证KVL电流定律通常规定：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。

运用上述定律是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
天煌教仪电子电工实验台，基尔霍夫定律验证实验板。

或是：
1. 直流电压源1台 0～30V可调；1组+12V固定
2. 数字万用表1块
3. 电阻5只510W×3；1KW×1；330W×1
4. 短接桥和连接导线若干
5. 实验用插件电路板1块297mm×300mm
四、实验内容和步骤
实验线路如图1-1所示
1．实验前先任意设定三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E1，E2两路直流稳压源（E1为+6V、+12V切换电源，E2为0~30V 可调直流稳压源）接入电路，令E1=6V，E2=12V。

3．熟悉电流插头的结构，将电流插头的两端接至数字毫安表的“+、-”两端。

4．将电流插头分别插入三条支路的三个电流插座中，读出并记录电流值。

5．用直流数字电压表分别测量两电路电源及电阻元件的电压值，记入数据表中。

图1-1
待测值I1 I1 I3 ∑I VAB VCD VAD VDE VFA ∑U回路1(FADEF) ∑U回路2(BADCB) 计算值
测量值
相对误差
五、实验注意事项
1．验证KCL、KVL时，所有需要测量的电压值，均以电压表测量的读数为准，电压源的电压也要进行测量，不要以电源表盘指示值为准。

实验中给定的值仅作为参考。

2．防止电源两端碰线短路。

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，注意指针的偏转情况，防止指针打弯或损坏仪表。

同时必须调换电流表极性，重新测量，此时指针正偏，按读得的电流值必须冠以正确的符号。

4．测量电压、电流时，不但要读出数值来，还要判断实际方向，并与设定的参考方向进行比较，若不一致，则该数前加“－”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和I3和各电阻上的电压值，记入表中，以便实验测量时，可正确地选择毫安表和电压表的量程。

2．实验中，若用万用表直流毫安档测各支路电流，什么情况下可能出现毫安表指针反偏，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？
七、实验报告
1、根据实验数据，选定实验电路中的任一节点，验证KCL的正确性。

2、根据实验数据，选定实验电路中的任一个闭合回路，验证KVL的正确性。

3、误差原因的分析。

4、心得体会及其他。

★★实验
一、实验目的
1、验证基尔霍夫电流定律（KCL）和电压定律（KVL）。

2、通过实验加强对电压、电流参考方向的掌握和运用的能力。

3、学会用短接桥测量各支路电流的方法。

二、实验原理
基尔霍夫定律是电路的基本定律分为为两个方面，即基尔霍夫电流定律（KCL）和基尔霍夫电压定律（KVL）。

1、基尔霍夫电流定律（KCL）：在集总电路中，在任何一个时刻，对电路中的任何一个节点，流出（或流入）该节点电流的代数和恒等于零，即∑I=0， 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）：在任何一个时刻，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，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。

基尔霍夫定律是电路的基本定律，测量某电路的各支路电流及多个元件两端的电压，应能分别满足基尔霍夫电流定律和电压定律。

即对电路中的任一个节点而言的，应有∑I=0；对任何一个闭合回路而言，在验证KCL电流定律，可选一个电路节点，按标定的参考方向测定出各支路电流值，并约定流入或流出该节点的电流为正。

在验证KVL电流定律通常规定：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。

运用上述定律是必须注意电流的正方向，此方向可预先任意设定。

三、实验仪器和器材
1. 直流电压源1台 0～30V可调；1组+12V固定
2. 数字万用表1块
3. 电阻5只510W×3；1KW×1；330W×1
4. 短接桥和连接导线若干
5. 实验用插件电路板1块297mm×300mm
四、实验内容
先将可调直流电压源的输出调节为6V，作为US1，用电压源的+12V输出作为US2，关闭电源。

然后按下图所示电路搭接实验线路，并将短路桥接入各支路中。

图1-1
1、验证基尔霍夫电流定律（KCL）
打开电压源开关，用实验台提供的直流电流表依次测出电流I1、I2、I3，将实测数据记入表1中。

并根据ΣI= I1+I2－I3计算。

表1 验证KCL的实验数据
I1 (mA) I2 (mA) I3（mA）ΣI 理论计算值
实测数据
2、验证基尔霍夫电压定律（KVL）
打开电压源开关，用实验台提供的直流电压表或数字万用表的电压档依次测出回路1（绕行方向：FADEF）和回路2（绕行方向：BADCB）中各支路电压值，将实测数据记入表2中。

并计算ΣU。

表2 验证KVL实验数据
五、实验注意事项
1．验证KCL、KVL时，所有需要测量的电压值，均以电压表测量的读数为准，电压源的电压也要进行测量，不要以电源表盘指示值为准。

实验中给定的值仅作为参考。

2．防止电源两端碰线短路。

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，注意指针的偏转情况，防止指针打弯或损坏仪表。

同时必须调换电流表极性，重新测量，此时指针正偏，按读得的电流值必须冠以正确的符号。

4．测量电压、电流时，不但要读出数值来，还要判断实际方向，并与设定的参考方向进行比较，若不一致，则该数前加“－”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和I3和各电阻上的电压值，记入表中，以便实验测量时，可正确地选择毫安表和电压表的量程。

2．实验中，若用万用表直流毫安档测各支路电流，什么情况下可能出现毫安表指针反偏，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？
七、思考题
1、测量电压、电流时，如何判断它们的正负号？正负号的意义是什么？
2、比较表1和表2中的理论计算值、仿真数据和实测数据，观察是否有误差，并分析误差产生的原因。

3、计算表1中的ΣI 和表2中的ΣU是否为零？为什么？
八、实验报告要求
1、根据实验数据，选定实验电路中的任何一个节点，验证KCL的正确性。

2、根据实验数据，选定实验电路中的任何一个闭合回路，验证KVL的正确性。

用proteus仿真实验
一、实验步骤如下：
(1) 打开Proteus 软件，编辑窗口内有点状的栅格，可以通过View菜单的Grid命令在打开和关闭间切换。

点与点之间的间距由当前捕捉的设置决定。

选中主菜单view/snap 10th/，使得绘图区域中出现均匀的网格线，并将绘图尺寸调节到最佳。

(2) 在常用工具栏中点击
，然后在对象选择器窗口中点击选取对象选择按钮P，打开pick devices,在元件分类categroy中选取相应的分类，查询元件库的结果便显示在results中。

从元件库中调出1 个Ground（接地点）和1个simulator primitives Vsource（直流电压源）器件，1 个Resistor（电阻）器件，1个sw-DPDT开关,1个IN4007二极管，最后点
测量器件库中调出DC Voltmeter（直流电压表）器件和DC AMMETER（直流电流表）。

(3) 将各元器件的标号、参数值亦改变成与图1-1所示一致。

(4) 将所有的元器件通过连线连接起来。

注意：电压源、电压表的正负极性。

(5) 检查电路有无错误。

(6) 对该绘图文件进行保存，注意文件的类型为（design file）要保留。

(7) 按下proteus界面左下方按纽
对文件进行仿真。

(8)读取电流表的读数，将读数填到相应的表格中。

待测值I1 (mA) I2 (mA) I3（mA）ΣI
理论计算值
仿真数据
读取电压表的读数，将读数填到表相应的表格中。

（9）实验完成后，将保存好的绘图文件另存到教师指定的位置，并结合实验数据完成实测量电压U1 （V） U2（V） U3（V） U4（V） U5（V） U6（V）ΣU = ?（V ）。