基尔霍夫定律和叠加原理的验证(实验报告答案)含数据处理
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(1)实验前,可任意假定三条支路 向。图2-1中的电流 13的方
CB 和 F B CE Q
。 ①
ADEFA 、 BAD
U 1 6V
R 4
路的绕行方B 闭合回路的绕
行方向可设为
R 5
U 2 12V
实验二
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
习二0。
(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
二0。
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。
I 3
mA
1 / 6
510 Q
方
个闭
I 1
R 1 F ------------ ►—[ ! --------------- ① 分别将两路直流稳压电源接入电路, ② 令电源U 1单独作用, 及各电阻元件两]
6V ■丿 (mA ——图3.42
厶心 入电路,令 I U 1=12V ,U k =?V 。 R 2 I 2
B i --- ----
测量项目 实验内容E U 1单独作用 BC 短接, I 端电压,数据记入表 2-
表2-2叠加原理实验数扌
I2
R 3I3I
(mAh
D
6. 30
U 1 U 2 R4I 1
(V)-T~(mA) 0 510069
(V)
(mA)
12. 04
-2. 42
U 2单独作用 6.05 U 1、U 2共同作
用
12. 04
6.05 -「1
图 22
7. 55 1. 16 2U 2单独作用
12.03
-2. 39
7. 18
I 3
安表和电压表分别测量各支路电流
线性电阻R 5路)330Q
U AB 「U C D
I U A D
-(V) K U
DE
-(V)-
U FA
2. 42
加原理实
8.62 4. 75
-7. 17
(V)
(V)-
| 0. 80/ 3.4. 44
—IN4007
-0. 60 KI
图
-1. 18
-0. 38 C (V)
4. 44
1.21 4. 44 3. 84 -0. 60 3. 84 -
2.37
2. 44
-1.21
-1. 21
(2) 分别将两路直流稳压电源接入电路,令 U i =6V , U 2=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。
被测量 h(mA) l 2(mA) I 3(mA) U 1(V) U 2(V) U FA (V)
U AB (V) U AD (V)
U CD (V)
U DE (V)
计算值 1.93 5.99 7.92 6.00 12.00 0.98 -5.99 4.04 -1.97 0.98 测量值
2.08
6.38 8.43 6.05 11.99
0.93
-6.24
4.02
-2.08
0.97
相对误差 7.77% 6.51%
6.43%
0.8%
-0.08% -5.10% 4.17% -0.50% -5.58% -1.02%
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R 5 (330 Q)侧
③ 令U 2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U 1和U 2共同作用,重复上述测量,数据记入表 2-2。 ⑤ 取U 2=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。
r 量项目 实验内容、 U 1 (V)
U 2
(V) I 1 (mA)
I 2 (mA)
I 3 (mA)
U AB (V)
U CD (V)
U AD (V)
U DE (V)
U FA
(V)
U 1单独作用 12.03 0 8.73 -2.56 6.19 2. 57 0. 60 3.17 4. 47 4. 47 U 2单独作用 0 6.06 0 0 0 0 -6 0 0 0 U 1、U 2共同作用
12.03 6.06 7. 95 0 7. 95 0 -1. 94 4.04 4. 03 4. 04 2U 2单独作用
12.05
-12
mA l=T
U 2
12V