实验2指导书 基尔霍夫定律(电子)
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电工学实验指导书机电工程学院2010年4月目录实验一(1)基尔霍夫定律的验证 (3)实验一(2)叠加原理的验证 (5)实验二戴维南定理和诺顿定理的验证 (8)实验三正弦稳态交流电路相量的研究 (12)实验四三相交流电路电压、电流的测量 (15)实验五三相电路功率的测量 (18)实验六(1)三相鼠笼式异步电动机 (22)点动和自锁控制 (22)实验六(2)三相鼠笼式异步电动机正反转控制 (25)实验一(1)基尔霍夫定律的验证一、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. 学会用电流插头、插座测量各支路电流。
二、原理说明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每个元件两端的电压,应能分别满足基尔霍夫电流定律(KCL)和电压定律(KVL)。
即对电路中的任一个节点而言,应有ΣI=0;对任何一个闭合回路而言,应有ΣU=0。
运用上述定律时必须注意各支路或闭合回路中电流的正方向,此方向可预先任意设定。
三、实验设备同实验四。
四、实验内容实验线路与实验四图4-1相同,用DGJ-03挂箱的“基尔霍夫定律/叠加原理”线路。
1. 实验前先任意设定三条支路和三个闭合回路的电流正方向。
图4-1中的I1、I2、I3的方向已设定。
三个闭合回路的电流正方向可设为ADEFA、BADCB和FBCEF。
2. 分别将两路直流稳压源接入电路,令U1=6V,U2=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路电源及电阻元件上的电压值,记录之。
五、实验注意事项1. 同实验四的注意1,但需用到电流插座。
2.所有需要测量的电压值,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。
3. 防止稳压电源两个输出端碰线短路。
4. 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。
实验二 基尔霍夫电流、电压定律的验证
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) 进一步熟练数字多用表的使用,初步学会使用示波器。
(3) 建立节点、回路的概念。
二、 原理说明
基尔霍夫定律是电路的基本定律。
对于一个回路而言,在任意
瞬时回路上各元件电压之和为零,即0=∑i u ,为基尔霍夫电流定律。
要注意,这里的基尔霍夫定律指的是电路的瞬时电压与电流,不是平均值,也不是有效值。
应用基定律时,注意电流的正方向的设定,可以自由确定,但要使用好正负号。
三、 仿真实验任务
○
1搭建如图1-2-1电路(亦可调用电路1-2-1-1),设参数Ω==221R R ,Ω==443R R ,Ω====58765R R R R ,C=100pF ,L=100mH 选择某一节点,测出各支路电流,验证基尔霍夫电流定律。
5R 8R C +12V -
图1-2-1
○
2再选择某一回路,测出回路各节点间电压,验证基尔霍夫电流定律。
○
3自行改动电路某部分参数,再按照○1○2中步骤选定节点和回路验证。
四、 选作与思考
将以上实验中直流独立源换为交流独立源,自行设定,按照如上实验中方法观察,验证KCL 和KVL ?
提示:电容、电感不再为开路和短路,应为电路中不再为直流,电容、电感引起相位变化,故观测同一瞬时电流电压必须使用示波器,在暂停键按下后,进行观察。
有关示波器的使用见说明文档。
实训二基尔霍夫定律(KCL,KVL)一、目的加深对基尔霍夫定律的理解,通过实验验证基尔霍夫定律。
二、内容分别用直接测量法和直流静态分析方法验证基尔霍夫定律。
三、步骤a. 基尔霍夫电流定律(KCL)1. 按下图建立实验电路。
图12. 将测试结果填入表中。
3. 验证每个节点的电流和是否符合KCL定律。
节点1:U1-U3+U5=节点5:U1+U2+U6=节点9:U4-U5+U6=节点0:U2+U3-U4=(注:节点号及电流表的序号会因电路中元件联接顺序不同而不同。
)4. 采用直流工作点分析方法测试➢按下图建立实验电路。
R5510ΩR6750Ω图2➢在主窗口中依次执行“Simulate / Analysis / DC Operating Point Analysis”命令,弹出“DC Operating Point Analysis”对话框,选择V[1], V[3], V[4], V[5] (具体步骤参照书上P41-44,输出对象是电路中节点电压)。
➢用“后处理功能”验证KCL的正确性。
插入“Simulate/Postprocessor”将对应的节点电压转换成支路电流。
在“Postprocessor”中输入所编辑的对应公式来验证每个节点的电流和。
5. 将用直接电流表测量的方法和直流工作点分析方法相比较。
b. 基尔霍夫电压定律(KVL)1. 在图2所示的电路图上,使用“直流工作点分析方法”直接得出各节点电压。
2. 将测试结果填入表中。
3. 用“后处理功能”验证KVL的正确性。
➢用“后处理功能”求出U R1、U R2、U R3、U R4、U R5、U R6的数值。
➢用“后处理功能”验证KVL的正确性。
回路1:U R1+U R2+U R3-V1=回路2:-U R2-U R4+U R5-V2=回路3:-U R3+U R4+U R6+V2=回路4:U R1+U R5+U R6-V1=(注:组成回路的元件号会因元件联接顺序不同而不同。
实验2基尔霍夫定律电路设计及验证一.实验目的1.理解基尔霍夫定律的内容,设计相应的验证电路2.验证基尔霍夫电流定律(KCL)和电压定律(KVL)3.通过实验加深对基尔霍夫定律的理解二.实验原理与说明1.基尔霍夫电流定律(KCL)在任一时刻,流出(或流入)集中参数电路中任一可以分割开的独立部分的端子电流的代数和恒等于零,即:ΣI=0 或ΣI入=ΣI出式(1)此时,若取流出节点的电流为正,则流入节点的电流为负。
它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。
要验证基式电流定律,可选一电路节点,按图中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,将测得的各电流代入式(1),加以验证。
2.基尔霍夫电压定律(KVL)按约定的参考方向,在任一时刻,集中参数电路中任一回路上全部元件两端电压代数和恒等于零,即:ΣU=0 式(2)它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。
式(2)中,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。
三.实验设备名称数量1.三相空气开关1块2.双路可调直流电源1块3.直流电压表、电流表1块4.电阻4个100Ω*1 150Ω*1220Ω*1 510Ω*15.连接导线若干6.实验用9孔插件方板1块四.实验步骤1.理解基尔霍夫定律(KCL和KVL)的要点,明确定律所需的电路结构。
图1 基尔霍夫定律实验线路2.基尔霍夫电流定律(KCL)的验证(1)按图1接线,Us1、Us2用直流稳压电源提供。
(2)用直流电流表依次测出电流I1、I2、I3,(以节点b为例),数据记入表1内。
(3)根据KCL定律式(1)计算ΣI,将结果填入表1,验证KCL。
表1 验证KCL实验数据I1(mA) I2(mA) I3(mA)ΣI3.基尔霍夫电压定律(KVL)的验证(1)按图1接线,U S1、U S2用直流稳压电源。
(2)用直流电压表,依次测出回路1(绕行方向:beab)和回路2(绕行方向:bcdeb)中各支路电压值,数据记入表2内。
电路实验指导书叠加定理和基尔霍夫定律的验证电路实验叠加定理和基尔霍夫定律的验证⼀、实验⽬的1.加深对叠加定理和基尔霍夫定律的理解,并通过实验进⾏验证。
2.学会⽤电流插头、插座测量各⽀路电流的⽅法。
3.学会⾼级电⼯电⼦实验台上直流电⼯仪表的正确使⽤⽅法。
⼆、实验原理1.基尔霍夫定律(1)电流、电压的参考⽅向对电路进⾏分析,最基本的要求就是求解电路中各元件上的电流和电压,⽽其参考⽅向的选择与确定是⾸要的问题之⼀。
电流、电压的参考⽅向是⼀种假设⽅向,可以任意选定⼀个⽅向作为参考⽅向,电路中的电流和电压的参考⽅向可能与实际⽅向⼀致或者相反,但不论属于哪⼀种情况,都不会影响电路分析的正确性。
应注意在未标明参考⽅向的前提下,讨论电流或电压的正负值是没有意义的。
当电流、电压参考⽅向⼀致时,称为关联的参考⽅向。
否则为⾮关联参考⽅向。
(2)基尔霍夫电流定律(KCL)基尔霍夫电流定律应⽤于结点,它是⽤来确定连接在同⼀结点上各⽀路电流之间关系的,缩写为KCL。
KCL是电流连续性原理在电路中的体现。
对电路中任何⼀个结点,任⼀瞬时流⼊某⼀结点的电流之和等于流出该结点的电流之和。
KCL也适⽤于任意假想的闭合曲⾯。
(3)基尔霍夫电压定律(KVL)基尔霍夫电压定律应⽤于回路,它描述了回路中各段电压间的相互关系,缩写为KVL。
KVL 是能量守恒定律的体现。
从回路中任⼀点出发,沿回路循⾏⼀周,电位降之和必然等于电位升之和。
KVL也适⽤于电路中的假想回路。
2.叠加定理叠加定理可描述为:在线性电路中,如果有多个独⽴电源同时作⽤时,它们在任意⽀路中产⽣的电流(或电压)等于各个独⽴电源分别单独作⽤时在该⽀路中产⽣电流(或电压)的代数和。
电源单独作⽤是指:电路中某⼀电源起作⽤,⽽其他电源不作⽤。
不作⽤电源的具体处理⽅法如下:理想电压源短路,理想电流源开路。
本实验⽤直流稳压电源来模拟理想电压源(内阻可认为是零),所以去掉某电压源时,直接⽤短路线代替即可。
实验二基尔霍夫电压定律的验证实验一、实验目的1、通过实验验证基尔霍夫电压定律,巩固所学的理论知识。
2、加深对参考方向概念的理解。
二、实验原理1、基尔霍夫定律:基尔霍夫电压定律为ΣU = 0,应用于回路。
基尔霍夫定律是分析与计算电路的基本重要定律之一。
图2-1 两个电压源电路图图2-2 基尔霍夫电流定律2、基尔霍夫电压定律(Kirchhoff's V oltage law)可简写为KVL:基尔霍夫电压定律,从回路中任意一点出发,以顺时针方向或逆时针方向沿回路循行一周,则在这个方向上的电位升之和应该等于电位降之和。
就是在任一瞬时。
沿任一回路循行方向(顺时方向或逆时方向),回路中各段电压的代数和恒等于零。
(如果规定电位升为正号则电位降为负号)。
在电阻电路中的另一种表达式,就是在任一回路循行方向上,回路中电动势的代数和等于电阻上电压降的代数和。
在图2-1所示电路中,对回路adbca由图2-2可以写出U2 + U3 = U1 + U4U2 + U3-U1-U4 = 0即ΣU = 0上式可改为E1-E2-I1R1 + I2R2 = 0E1-E2 = I1R1-I2R2即ΣE = Σ(IR)4、参考方向:为研究问题方便,人们通常在电路中假定一个方向为参考,称为参考方向。
(1) 若流入节点的电流取正号,则流出节点的电流取负号。
(2) 任一回路中,凡电压的参考方向与回路绕行方向一致者,则此电压的前面取正号,电压的参考方向与回路绕行方向相反者,前面取负号。
(3) 任一回路中电流的参考方向与回路绕行方向一致者,前面取正号,相反者前面取负号。
在实际测量电路中的电流或电压时,当电路中所测的电流或电压的实际方向与参考方向相同时取正值,其实际方向与参考方向相反时取负值。
三、实验内容及步骤KVL定律实验电路如图2-3所示,有两个直流电压源作用于电路中,选定电路的参考方向为U6→U5→U4→U3→U2→U1→U6,电压表中除U3的正、负极性与参考方向相反以外,其余电压表均与该参考方向一致,则列写KVL方程为:ΣU = U6+U5+U4-U3+U2+U1=0(上式中的U1、U2、U3、U4、U5、U6分别对应图上器件R1、R2、E2、R3、R4、E1的电压)故:若用电压表测得的电压值符合上式,则KVL定律得证。
实验二:基尔霍夫定律一、实验目的:1.通过实验验证基尔霍夫电流定律和电压定律,巩固所学理论知识。
2.加深对参考方向概念的理解。
二、实验原理基尔霍夫定律是电路理论中最基本也是最重要的定律之一。
它概括了电路中电流和电压分别遵循的基本规律。
它包括基尔霍夫电流定律(KCL)和基尔霍夫电压定律(KVL)。
基尔霍夫节点电流定律:电路中任意时刻流进(或流出)任一节点的电流的代数和等于零。
其数学表达式为:∑ I =0此定律阐述了电路任一节点上各支路电流间的约束关系,这种关系,与各支路上元件的性质无关,不论元件是线性的或是非线性的,含源的或是无源的,时变的或时不变的。
基尔霍夫回路电压定律:电路中任意时刻,沿任意闭合回路,电压的代数和等于零。
其数学表达式为:∑ U =0此定律阐述了任意闭合回路中电压间的约束关系。
这种关系仅与电路的结构有关,而与构成回路的各元件的性质无关,不论这些元件是线性的或是非线性的,含源的或是无源的,时变的或时不变的。
参考方向:KCL和KVL表达式中的电流和电压都是代数量,它们除具有大小之外,还有方向,其方向是以它量值的正、负表示的。
为研究问题方便,人们通常在电路中假定一个方向为参考,称为参考方向,当电路中的电流(或电压)的实际方向与参考方向相同时取正值,其实际方向与参考方向相反时取负值。
例如,测量某节点各支路电流时,可以设流入该节点的电流方向为参考方向(反之亦然)。
将电流表负极接到该节点上,而将电流表的正极分别串入各条支路,当电流表指针正向偏转时,说明该支路电流是流入节点的,与参考方向相同,取其值为正;若指针反向偏转,说明该支路电流是流出节点的,与参考方向相反,倒换电流表极性,再测量,取其值为负。
测量某闭合电路各电压时,也应假定某一绕行方向为参考方向,按绕行方向测量各电压时,若电压表指针正向偏转,则该电压取正值,反之取负值。
三.实验内容及步骤1、本实验线路图如下所示。
2、在Multisim2001中建立一个测试电路,如图所示。
实验二基尔霍夫定律和迭加原理一、实验目的加深对基尔霍夫定律和迭加原理的内容和适用范围的理解。
二、原理及说明1、基尔霍夫定律是集总电路的基本定律。
它包括电流定律和电压定律。
基尔霍夫电流定律:在集总电路中,任何时刻,对任一节点,所有支路电流的代数和恒等于零,即:ΣI=0基尔霍夫电压定律:在集总电路中,任何时刻,沿任一回路内所有支路或元件电压的代数和恒等于零,即:ΣU=02、迭加原理是线性电路的一个重要定理。
把独立电源称为激励,由它引起的支路电压、电流称为响应,迭加原理可简述为:在任意线性网络中,多个激励同时作用时,总的响应等于每个激励单独作用时引起的响应之和。
三、仪器设备电工实验装置: DG012T、DY031、DG05-1四、实验步骤1、基尔霍夫定律1)按图1.2.1接线。
其中I1、I2、I3是电流插口,K1、K2是双刀双掷开关。
2)先将K1、K2合向短路线一边,调节稳压电源,使U S1=10V,U S2=6V,(用DG054-1T的20V直流电压表来分别测量DY031TTT的输出电压)。
3)将K1、K2合向电源一边,按表1.2.1和表1.2.2中给出的各参量进行测量并记录,验证基尔霍夫定律。
图1.2.1表1.2.2 基尔霍夫电压定律2、迭加原理实验电路如图1.2.1。
4)把K2掷向短路线一边,K1掷向电源一边,使Us1单独作用,测量各电流、电压并记录于表1.2.3中。
5)把K1掷向短路线一边,K2掷向电源一边,使Us2单独作用,测量各电流、电压并记录在表1.2.3中。
6)两电源共同作用时的数据在实验步骤1中取。
表1.2.3 迭加原理五、实验报告1、用表1.2.1和表1.2.2中实验测得数据验证基尔霍夫定律和迭加原理2、根据图1.2.1给定参数,计算表1.2.2中所列各项并与实验结果进行比较。
实验三戴维南定理及功率传输最大条件一、实验目的1、用实验方法验证戴维南定理的正确性。
2、学习线性含源一端口网络等效电路参数的测量方法。
基尔霍夫定律与电位的研究一、实验目的1.验证基尔霍夫定律,加深对基尔霍夫定律的理解。
2.研究电路中各点电位与参考点的关系。
3.掌握电工仪表的使用和直流电路的实验方法,学习检查、分析电路简单故障的能力。
二、实验预习1.打印实验指导书,预习实验的内容,了解本实验的目的、原理和方法。
2.计算各表中要求的电压、电流理论值,写出计算过程。
三、实验设备与仪器NEEL-II 型电工电子实验装置。
四、实验原理1.基尔霍夫电流定律和电压定律是电路的基本定律,它们分别用来描述结点电流和回路电压。
对电路中的任一结点而言,在设定电流的参考方向下,应有ΣI =0,一般定义流入结点的电流相加,流出结点的电流相减。
对任何一个闭合回路而言,在设定电压的参考方向下,绕行一周,应有ΣU =0,一般定义方向与绕行方向一致的电压相加,电压方向与绕行方向相反的电压相减。
在实验前,必须设定电路中所有电流、电压的参考方向,其中电阻上的电压参考方向应与电流参考方向一致。
2.电位:在直流电路中,任一点的电位是以参考点的电位为零来确定的,不同的参考点对应不同的电位值,而电位差值与参考点无关。
五、实验内容本实验在直流电路实验单元中进行,按图1接好线路。
其中1S U (12V )和2S U (18V )由直流稳压电源调出,数值以直流数字电压表测量读数为准。
开关1S 投向1S U 侧,开关2S 投向2S U 侧,开关3S 投向3R 侧。
以A 节点验证KCL ,以ADEF 构成回路I 和ABCD 构成回路Ⅱ验证KVL ,实验前先设定三条支路的电流参考方向,如图中的1I 、2I 、3I 所示,并熟悉线路结构,掌握各开关的操作使用方法。
图1 基尔霍夫定律实验电路1.验证KCL定理:使用直流电流表按表1的要求测量,以验证KCL定理。
(1)熟悉电流测量电缆的结构,将电缆插头的红接线端接到电流表的红(正)接线端,电缆插头的黑接线端接到电流表的黑(负)接线端。
实验二基尔霍夫定律的验证一、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、进一步掌握仪器、仪表的使用方法。
二、原理说明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,应有ΣI=0;对任何一个闭合回路而言,应有ΣU=0。
运用上述定律时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1、RXDI-1电路原理实验箱1台2、万用表1台四、实验内容及步骤实验线路如图A所示图A1、实验前先任意设定三条支路的电流参考方向,如图中的I1、I2、I3所示。
2、分别将两路直流稳压电源(如:一路U2为+12V电源,另一路U1为0~24V可调直流稳压源)接入电路,令U1=6V、U2=12V。
3、将电源分别接入三条支路中,记录电流值。
4、用电压表分别测量两路电源及电阻元件上的电压值,并记录。
五、实验报告1、根据实验数据,选定实验电路中的任一个节点,验证KCL的正确性。
2、根据实验数据,选定实验电路中的任一个闭合回路,验证KVL的正确性。
3、分析误差原因。
4、实验总结。
实验三 叠加原理的验证一、实验目的验证线性电路叠加原理的正确性,加深对线性电路的叠加性和齐次性的认识和理解。
二、原理说明叠加原理:在有几个独立源共同作用下的线性电路中,通过每一个元件的电流或其两端的电压,可以看成是由每一个独立源单独作用时在该元件上所产生的电流或电压的代数和。
线性电路的齐次性是指当激励信号(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建立的电流和电压值)也将增加或减小K 倍。
三、实验设备1、RXDI-1电路原理实验箱 1台2、万用表1台四、实验内容及步骤实验电路如图A 所示。
1、按图A 电路接线,取U1=12V ,U2为可调直流稳压电源,调至U2=+6V 。
2、令U1单独作用时(使BC 短接),且直流数字电压表和毫安表测量各支路电流及各电阻元件两端电压,将数据记入表格中。
实验二基尔霍夫定律的验证(验证性)一、实验目的验证基尔霍夫定律。
二、实验器材1.可调直流稳压电源2.直流数字毫安表3.直流数字电压表4、电路基础试验箱三、实验内容1. 验证基尓霍夫电流定律(KCL), 即验证: 在电路中, 任一时刻, 任一节点, 流过该节点的电流代数和恒为零。
基尔霍夫电流定律与支路上接的元件种类无关, 对线性电路或是非线性电路都适用。
基尔霍夫电流定律不仅适用于电路节点, 还可以推广运用于电路中的任一假设封闭面。
如下图所示椭圆形封闭面所包围的电路, 有3条支路与电路的其它部分相连接, 其电流为I1、I2、I3, 则I1 + I2+ I3=0因为对一个封闭面来说, 电流仍然必须是连续的, 因此流经该封闭面电流的代数和也应该为零。
2. 验证基尓霍夫电压定律(KVL), 即验证:在电路中, 任一时刻, 沿任一回路循行一周, 各段电压的代数和恒为零。
基尔霍夫电压定律可以这样理解:在电路中环绕任意闭合路径一周, 所有电压降的代数和必须等于所有电压升的代数和。
如下图所示:四、实验电路图图2-1验证基尔霍夫定律和叠加定理的原理图如上图2-1, 电流I1+I2-I3=0时符合基尔霍夫电流定律, UAB+UBC+UCD+UDE+UEF+UFA=0时符合基尔霍夫电压定律。
五、实验过程1.验证基尓霍夫定律的操作过程实验准备: 将可调电源中的两路“0~30V可调输出”直流可调稳压电源的输出调至最小(调节旋钮轻轻逆时针旋到底), 并将恒流源的输出粗调旋钮拨到2mA档, 输出细调旋钮调至最小。
将电源转接箱和其下方的“AC220V输出”通过所带的插头连接线连接电源插孔, 并将电源转接箱电源插孔通过红、蓝粗线和可调电源及测量仪表一的电源插孔相连(L与L用红线连接, N与N用蓝线连接)。
实验步骤:(1) 将测量仪表一中的直流电压表并接在可调电源两端, 打开电源开关, 分别调节两路可调电源的输出旋钮, 用直流电压表监测使两路可调电源的输出分别为E1=6V、E2=12V, 然后断开电源开关。
电工技术实验指导书李锶编著机械设计制造及控制中心教材目录一基本定理实验(一) (3)(一)基尔霍夫定律 (4)(二)叠加原理 (4)二基本定理实验(二) (8)三RLC串联电路的幅频特性与谐振现象 (12)四三相电路实验 (18)五电机控制实验 (24)实验一 基本定理实验(一)一、 实验目的1.验证基尔霍夫电流、电压定律,加深对基尔霍夫定律的理解。
2.验证叠加定理3.加深对电流、电压参考方向的理解。
4.正确使用直流稳压电源和万用电表。
二、 实验原理1、基尔霍夫定律基尔霍夫定律是集总电路的基本定律。
它包括电 流定律和电压定律。
基尔霍夫电流定律(KCL ):在集总电路中,任 何时刻,对任一节点,有支路电流的代数和恒等于零。
图1-1 节点A ∑I=0I1+I2-I3=0(设I 流入节点A 取正 )基尔霍夫电压定律(KVL ):在集总电路中,任何 时刻,沿任一回路所有支路电压的代数和恒等于零。
图1-1 回路A ,R3,B ,E1,C ,R1 ∑U=0U R1+U R3-U E1=0(取顺时针为电压参考方向) 2、叠加原理叠加原理不仅是适用于线性直流电路,也适用于线性交流电路,为了测量方便,我们用直流电流电路来验证它。
叠加原理可简述如下:在线性电路中,任一支路中的电流(或电压)等于电路中各个独立源分别单独作用时在该支电路中产生的电流(或电压)的代数和,所谓一个电源单独作用是指除了该电源外其他所有电源的作用都去掉,即理想电压源所在处用短路代替,理想电流源所在处用开路代替,但保留它们的内阻,电路结构也不作改变。
由于功率是电压或电流的二次函数,因此叠加定理不能用来直接计算功率。
例如在图1-2中111I I I ''-'= I 3E 1B图1-1222I I I ''+'-= 333I I I ''+'= 显然 ()()1211211R I R I P R ''+'≠三、 仪器设备1.电路分析实验箱 一台 2.直流毫安表 二只 3.数字万用表 一台四、 实验内容与步骤(一)基尔霍夫定律1. 实验前先任意设定三条支路的电流参考方向,可采用如图示1-1中的I 1、I 2、I 3所示。
R 2
R 1
R 4
R
3
3v
E LED
实验报告
专业 班级 姓名 实验组别__________
同组成员 实验日期 实验成绩
实验二 回路电压定律
实验目的
1、 熟悉回路电压定律
2、 会使用万用表测量电压
3、 理解二极管的特性 实验器材
实验电路
备注:R 1 =360 Ω R 2、R 3、R 4、R 5=100 Ω
实验步骤:
1、 按图联接电路
2、
测量UR 1~UR 4电压,并汇入表格中
3、将UR1~UR4电压之和记入表格中
4、将电源电压提高到5v后在测量一遍
5、将LED反过来联接在电路中,然后将测量结果记入表格中
6、将电源降为3v再重复前面的测量并记录
7、分析验证E= UR1+UR2+UR3+UR4是否成立
实验记录
思考并验证:
1、E= UR1+UR2+UR3+UR4
2、当电压提高到5v时上式还成立吗?
3、当发光二极管LED接反时公式还成立吗?
4、图中还能写出新的回路吗?
5、对照实验电路解释∑U=0。
实验二基尔霍夫定律
一、实验目的
1.验证基尔霍夫定律,加深对基尔霍夫定律的理解。
2.研究电路中各点电位与参考点的关系。
3.掌握电子仪表的使用和直流电路的实验方法,学习检查、分析电路简单故障的能力。
二、实验设备与仪器
(1)电路试验箱。
(2)直流电压表,直流电流表。
三、实验预习
1.阅读课本中基尔霍夫定律章节。
2.预习实验的内容,了解本实验的目的、原理和方法。
3.计算各表中要求的电压、电流理论值。
四、实验原理
1.基尔霍夫电流定律和电压定律是电路的基本定律,它们分别用来描述结点电流和回路电压,即对电路中的任一结点而言,在设定电流的参考方向下,应有ΣI=0,一般流出结点的电流取负号,流入结点的电流取正号;对任何一个闭合回路而言,在设定电压的参考方向下,绕行一周,应有ΣU=0,一般电压方向与绕行方向一致的电压取正号,电压方向与绕行方向相反的电压取负号。
在实验前,必须设定电路中所有电流、电压的参考方向,其中电阻上的电压方向应与电流方向一致,见图2-1所示。
2.电位:在直流电路中,任一点的电位是以参考点的电位为零来确定的,不同的参考点对应不同的电位值,而电位差值与参考点无关。
五、实验内容
实验电路如图2-1所示,其中电源U S1接至恒压源0~+30V可调电压输出端,并将输出电压调为+6V(以直流数字电压表读数为准),U S2接至固定稳压源输出端+12V。
开关S1投向U S1侧,开关S2投向U S2侧,开关S3投向R3侧。
以A节点验证KCL,以ADEF构成回路I和ABCD构成回路Ⅱ验证KVL,实验前先设定三条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。
图2-1 基尔霍夫定律的验证实验电路图
1.验证KCL定理:使用直流电流表按表2-1的要求测量,以验证KCL定理。
(1)熟悉电流插头的结构,将电流插头的红接线端插入电流表的红(正)接线端,电流插头的黑接线端插入电流表的黑(负)接线端。
(2)测量支路电流
将电流插头分别插入三条支路的三个电流插座中,读出各个电流值。
按规定:在结点A,电流表读数为‘+’,表示电流流入结点,读数为‘-’,表示电流流出结点,然后根据图2-1中的电流参考方向,确定各支路电流的正、负号,并记入表2-1中。
表2-1 支路电流数据
2.验证KVL定理:
在图2-1直流电路中,ADEF构成回路I,ABCD构成回路Ⅱ,使用直流电压表按表2-2的要求测量,验证KVL定理。
用直流电压表分别测量两个电源及电阻元件上的电压值,将数据记入表2-2中。
测量时电压表的红(正)接线端应插入被测电压参考方向的高电位端,黑(负)接线端插入被测电压参考方向的低电位端。
3.电位的研究:
在该电路中,分别以F、E、D为参考点,使用直流电压表按表2-3的要求,测量各点电位值,计算电位差。
表2-3 各点电位数据
六、实验注意事项
(1)所有需要测量的电压值,均以电压表测量的读数为准,不以电源表头指示值为准。
(2)防止电源输出线两端碰线短路。
七、思考题
1.怎样确定所测电压、电流的正负?
2.测量中的误差是什么原因造成的?
3.什么是参考点?改变参考点对电路中的各点电位有何影响?对电压值有无影响?为什么?
4.电位与电压的测量有何相同与不同?
5.在图2-1电路中,A、D两结点的电流方程是否相同?为什么?
6.在图2-1的电路中可以列几个电压方程?它们与绕行方向有无关系?
八、实验报告(本部分请在下面的空白页中手写完成)
1.回答思考题,填写表格实验数据。
2.根据实验数据进行分析,选定实验电路中的任一个结点,验证霍夫电流定律(KCL)的正确性;选定实验电路中的任一个闭合回路,验证基尔霍夫电压定律(KVL)的正确性。
3.列出求解电压U EA和U CA的电压方程,并根据实验数据求出它们的数值.
4.总结本次实验的收获和结论。
实验报告得分指导教师实验室地点实验室日期。