电路实验指导书 叠加定理和基尔霍夫定律的验证

1、6/6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

2、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

3、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。应用叠加定理时，在保持电路的结构不变情况下，应以原电路的电流（或电压）的参考方向为准，若各个独立电源分别单独作用时的电流（或电压）的参考方向与原电路的电流（或电压）的参考方向一致则取正号，相反则取负号

4、。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。在应用叠加定理时，需注意一下几点：叠加定理只适用于线性电路中电流和电压的计算，不能用来计算功率。因为功率与电流和电压不是线性关系。某独立电源单独作用时，其余各独立电源均应去掉。去掉其他电源也称为置零，即将理想电压源短路，理想电流源开路。叠加（求代数和）时以原电路中电流（或电压）的参考方向为准。若某个独立电源单独作用时电流（或电压）的参考方向与原电路中电流（或电压）的参考方向不一致，则该电流（或电压）取负号。三、实验仪器THGE-1型高级

5、电工电子实验台HE-19元件箱二极管1N4007四、实验内容1. 验证叠加定理按实验电路图1-1接线，电路的正确接线原则是“按图布置，先串后并，先分后合，先主后辅”。连线时在各支路中串接电流插座（可以用一只电流表测量各支路电流），将两路直流稳压电源分别调至，。图1-1 叠加定理实验电路图根据图1-1中给定参数计算理论值，填入表1-1中，并依其正确选择电压表、电流表的量程。令电源单独作用时（将开关投向，开关投向短路侧），用直流电压表和毫安表（接电流插头）测量各支路电流、各电阻上的电压，将测量数据填入表1-1中。表1-1 叠加定理实验数据/mA/mA/mA/V/V/V计算实测计算实测计算实测计算实

6、测计算实测计算实测单独作用5.38-0.51-4.862.69-0.51-0.69单独作用-0.707.12-6.44-0.357.02-0.70共同作用5.347.11-12.442.677.00-0.732单独作用11.30-0.54-10.735.67-0.55-0.73令电源单独作用时（将开关投向，开关投向短路侧），重复实验步骤的测量和记录。令和电源共同作用时（将开关、分别投向、），重复实验步骤的测量和记录。将的数值调为12V，重复实验步骤的测量和记录。2. 验证基尔霍夫定律根据实验内容1的步骤，任取一结点将测量的电流数据填入表1-2中，任取一回路将测量的电压数据填入表1-3中，分别验

7、证基尔霍夫电流定律和电压定律。表1-2 基尔霍夫电流定律实验数据 表1-3 基尔霍夫电压定律实验数据结点ab回路acbadbacbda（计算值）（计算值）（测量值）-0.01mA（测量值）-0.01V-0.04V0V误差误差3. 验证叠加定理不适用于非线性电路将换成一只二极管1N4007，按实验内容1，重复步骤-的测量过程，数据填入表1-4中。表1-4 含二极管电路实验数据实验内容/mA/mA/mA/V/V/V单独作用4.2-1.2-3.12.21-1.21-1.61单独作用-25.9-4.0-1.036.04-2.06、共同作用2.24.7-7.11.184.83-3.672单独作用8.5-

8、2.4-6.24.40-2.41-3.20五、实验注意事项1. 用电流插座测量电流时，要注意电流表的极性（红正蓝负）及选取合适的量程，切勿使仪表超过量程。2. 所有需要测量的电压值，均以电压表测量的读数为准。防止稳压电源的两个输出端碰线短路。3. 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。如果仪表指针正偏，可读出电压或电流值。若用数显电压表或电流表测量，则可直接读出电压或电流值。六、思考题1. 在进行叠加定理实验时，对不作用的电压源和电流源应如何处理？如果它们有内阻，则应如何处理？2. 用电流实测值及电阻标称值计算、上消耗的功率，以实例说明功率能否叠加。