模拟电子技术实验指导书

实验一 基尔霍夫定律的验证

基尔霍夫定律是电路的基本定律，它适用于任何集总参数电路。任意一个集总参数电路中各支路电流以及每个元件两端的电压都应该能够满足基尔霍夫电流定律(KCL)和基尔霍夫电压定律(KVL)。

2.1.1 基尔霍夫定律的基本原理

1. 基尔霍夫电流定律

基尔霍夫电流定律描述电路中各电流的约束关系，又称为节点电流定律。基尔霍夫电流定律（KCL ）指出：在集总参数电路中，任意时刻，对任意结点流出（或流入）该结点电流的代数和等于零，即：

∑==m

k t i 1

0)(，或∑∑出

入

＝i

i (2.1.1)

基尔霍夫电流定律（KCL ）不仅适用于 电路节点，还可以推广运用于电路中包围多 个结点的任一闭合面。例如，如图2.1.1所示， 封闭面所包围的局部电路，有3条支路与电路 的其他部分相连接，其电流分别为I 1、I 2、I 3，

依基尔霍夫电流定律（KCL ）有：I 3= I 1+ I 2。 图2.1.1 基尔霍夫电流定律的推广 2. 基尔霍夫电压定律

基尔霍夫电压定律描述了电路中元件电压的约束关系。基尔霍夫电压定律（KVL ）指出：在集总参数电路中，任意时刻，沿任意闭合路径绕行，各元件电压的代数和为零，即：

∑==m

k t v 1

0)(，或∑∑升

降

＝v

v (2.1.2)

2.1.2 基尔霍夫定律仿真分析

仿真电路如图2.1.2所示。 1. 理论分析

根据基尔霍夫定律，可以列出图2.1.2所示 电路的KCL 和KVL 方程：

⎩

⎨

⎧=⨯+⨯=++015-18020

022121R R R R I I I I (2.1.3) 解方程得：I R 1=-6A ，I R 2=4A ，从而得到 R 1两端电压V R 1=-120V ，R 2两端电压V R 2=60V 。

图2.1.2 基尔霍夫定律仿真电路

2. 仿真步骤

(1) 依次点击Multisim 11元件工具条上的“Place Source s\Power Sources\DC_Power”放置直流电压源，“Place Sources \Signal_Current Sources\DC_Current”放置直流电流源，“Place

I1

I2

I3

R1R2

R3R5

R4

Basic\Resister”放置电阻元件，“Place Indicator\V oltmeter”

放置电压表，“Place Indicator\Ammeter”放置电流表，并

按图2.1.2连接好仿真电路图。

(2) 双击元件，在弹出的元件属性对话框中更改元

件参数值，具体参数值如图2.1.2所示。双击电压表和电

流表，在出现的属性对话框中，将电压表标签分别更改

为U R1，U R2，电流表标签分别更改为I R1和I R2，如图2.1.3

所示。

(3) 按下仿真开关按钮进行仿真，将各直流电

压表和直流电流表的读数记录至表格2.1.1。

图2.1.3 更改电压表标签

表2.1.1基尔霍夫定律实验数据

IR1(A) IR2(A) UR1(V) UR2(V) 理论计算值

仿真测量值

器件查找：

1、电压源：DC_Power

2、电流源：DC_Current

3、电阻：Resistor

4、电压表：V oltmeter

5、电流表：AMMETER

6、地：GROUND

（注意修改电阻的功率参数：1000W）

实验二叠加定理的验证

2.2.1 叠加定理的基本原理

在线性电阻电路中，任一支路的电流（或电压）都是电路中各个独立电源单独作用于电路时，在该支路上分别产生的电流（或电压）的叠加。如图2.2.1(a)所示电路，可以将其分解成图2.2.1(b)和图2.2.1(c)，并且满足v=v'+v''，i=i'+i''。

R1

R2

+

u s

-

i s

+ v -

i

=

R1

R2

+ v’ -

i’

+

R1

R2

i s

+ v " -

i"

+

u s

-

(a)(b) (c)

图2.2.1 叠加定理

在线性电路中，所有激励（独立源）都增大（或减小）同样的倍数，则电路中响应（电压或电流）也增大（或减小）同样的倍数，当激励只有一个时，则响应与激励成正比。这就是电路的齐性定理。

叠加定理只适用于线性电路。在叠加定理的应用中要注意不作用的独立源要置零，即电压源短路，电流源开路。

2.2.2 叠加定理仿真分析

仿真电路如图2.2.2所示。

1. 理论分析

根据叠加定理，由图2.2.2可得，在V1单独作用时，R1两端电压V R1'=-3V，通过R4的电流I1'=7mA，在V2单独作用时，R1两端电压V R1''=4V，通过R4的电流I1''=-6mA。因此，在V1和V2共同作用时，R1两端电压V R1=V R1'+V R1''=1V，通过R4的电流I1=I1'+I1''=1mA。

图2.2.2 叠加定理仿真电路