实验一电路基本定律和定理的验证

实验一电路基本定理

一、实验目的

1、通过实验加深对参考方向，基尔霍夫定理、叠加定理、戴维南定理的理解；

2、初步掌握用Multisim软件建立电路、辅助分析电路的方法。

二、实验原理

1.基尔霍夫定理

基尔霍夫电流定理（KCL）：任意时刻，流进和流入电路中节点的电流的代数和等于零，即∑I=0。

基尔霍夫电压定理（KVL）：在任何一个闭合回路中，所有的电压降之和等于零，即∑V=0。

2.叠加定理

在线性电路中，任一支路的电流或电压等于电路中每一个独立源单独作用时，在该支路所产生的电流或电压的代数和。

3.戴维南定理

对外电路来说，任何复杂的线性有源一端口网络都可以用一个电压源和一个等效电阻的串联来等效。此电压源的电压等于一端口的开路电压Uoc，而电阻等于一端口的全部独立电压置0后的输入电阻R O。

实验中往往采用电压表测量开路电压Uoc，用电流表测量端口短路电流I SC，等效电阻R O等于开路电压Uoc除以短路电流I SC，即R O=Uoc/I SC。

三、实验内容

实验电路如图1-1所示。

图1-1

1.基尔霍夫定理和叠加定理的验证

1)实验步骤

a)按图1-1所示用Multisim软件创建电路；

b)启动程序，测得各电阻两端电压和各支路电流，验证KCL，KVL；

c)E1单独作用下，E2的数值置为0以及E2单独作用，E1的数值置为0两种情况下，

测得各个电阻两端电压和各支路电流值，验证叠加定理；

d)将R2改成1N4009的二极管，验证KCL，KVL，叠加定理是否成立。

2)实验数据

R2=100Ω

U1（V）U2（V）U3（V）I1（A）I2（A）I3（A）

E1，E2同时作用 5.255 -1.255 4.745 0.011 -0.013 0.024

E1单独作用8.757 1.243 1.243 0.019 0.012 6.241m

E2单独作用-3.503 -2.497 3.503 -7.456m -0.025 0.018 叠加结果

R2换为1N4009二极管，实验电路如图1-2所示。

图1-2

R2换为1N4009二极管

U1（V）U2（V）U3（V）I1（A）I2（A）I3（A）E1，E2同时作用7.104 -3.104 2.986 0.015 -2.665u 0.015 E1单独作用9.268 0.732 0.732 0.020 0.016 3.659m E2单独作用-0.841m -5.999 0.841m -1.179u 6.217u 4.208u 叠加结果

2.戴维南定理的验证

1）将图1-1中电阻R3断开，测量电路A，B端口的开路电压Uoc;6.701

2）将图1-1中电阻R3短路，测得AB端口短路电流Isc: 0.081A

3）计算等效电阻R O：R O=Uoc/ Isc

如图1-3连接电路（将等效电路与R3串联）。测量R3电阻两端电压及支路电流与原电路结果相比较，验证戴维南定理。

图1-3

四、注意事项

实验前，需要先定义电压、电流的参考方向，确定实际测量数据的正、负符号。

五、报告要求

1、画出所建电路图。

2、记录测量数据并对测量结果进行验证分析。

3、回答思考题。

六、思考题

1、电流表的内阻参数默认值为1nΩ，电压表的内阻为1MΩ，本实验中它们是否需要重新设置？如何考虑它们对电路测试结果的影响？