2基尔霍夫定律叠加原理的验证实验报告计划答案

1、实验基尔霍夫定律和叠加原理的考证一、实验目的考证基尔霍夫定律的正确性，加深对基尔霍夫定律的理解。考证线性电路中叠加原理的正确性及其合用范围，加深对线性电路的叠加性和齐次性的认识和理解。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。它包含基尔霍夫电流定律(KCL)和基尔霍夫电压定律(KVL)。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I0。基尔霍夫电压定律(KVL)在电路中，对任一回路，全部支路电压的代数和恒等于零，即U0。基尔霍夫定律表达式中的电流和电压都是代数目，运用时，一定早先随意假定电流和电压的参照方向。当电流和

2、电压的实质方向与参照方向同样时，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没关，不论是线性的或非线性的电路，还是含源的或无源的电路，它都是广泛合用的。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独自作用时在该支路中所产生的电流或电压的代数和。某独立源独自作用时，其余独立源均需置零。（电压源用短路取代，电流源用开路取代。）线性电路的齐次性（又称比率性），是指当激励信号（某独立源的值）增添或减小K倍时，电路的响应（即在电路其余各电阻元件上所产生的电流和电压值）也将增添或减小K倍。三、实验设施与器件1.直流稳压电源1台直流数字电压表1块直流

3、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。I1RFmA510ARImA2BI1kU1mAU26V12V3510RRR45EDC510330图2-1基尔霍夫定律实验接线实验前，可随意假设三条支路电流的参照方向及三个闭合回路的绕行方向。图2-1中的电流I1、I2、I3的方向已设定，三个闭合回路的绕行方向可设为ADEFA、BADCB和FBCEF。分别将两路直流稳压电源接入电路，令U1=6V，U2=12V。将电路实验箱上的直流数字毫安表分别接入三条支路中，丈量支路电流，数据记入表2-1。此时应注意毫安表的极性应与电流的假设方向一致。用直流数字电压表分别

4、丈量两路电源及电阻元件上的电压值，数据记入表2-1。表2-1基尔霍夫定律实验数据被丈量I1(mA)I2(mA)I3(mA)U1(V)U2(V)UFA(V)UAB(V)UAD(V)UCD(V)UDE(V)计算值丈量值相对偏差-2叠加原理实验线性电阻电路按图2-2接线，此时开关K投向R5（330）侧。IR1FmA510AR2ImABI1kmAU1U26VR533012V5104R图.KR3EDC510IN4007图2-2叠加原理实验接线图分别将两路直流稳压电源接入电路，令U1=12V，U2=6V。令电源U1独自作用，BC短接，用毫安表和电压表分别丈量各支路电流及各电阻元件两头电压，数据记入表2-2

5、。表2-2叠加原理实验数据（线性电阻电路）丈量项目UUI1I2I3UUUUU12ABCDADDEFA(V)(V)(mA)(mA)(mA)(V)(V)(V)(V)(V)实验内容U1独自作用U2独自作用U1、U2共同作用2U2独自作用令U2独自作用，此时FE短接。重复实验步骤的丈量，数据记入表2-2。令U1和U2共同作用，重复上述丈量，数据记入表2-2。取U2=12V，重复步骤的丈量，数据记入表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。重复上述步骤的丈量过程，数据记入表2-3。表2-3叠加原理实验数据（非线性电阻电路）丈量项目U1U2I1I2I3UABUCDUADU

6、DEUFA(V)(V)(mA)(mA)(mA)(V)(V)(V)(V)(V)实验内容U1独自作用U2独自作用U1、U2共同作用2U2独自作用五、实验预习实验注意事项需要丈量的电压值，均以电压表丈量的读数为准。U1、U2也需丈量，不该取电源自己的显示值。防备稳压电源两个输出端碰线短路。用指针式电压表或电流表丈量电压或电流时，假如仪表指针反偏，则一定调动仪表极性，从头丈量。此时指针正偏，可读得电压或电流值。若用数显电压表或电流表丈量，则可直接读出电压或电流值。但应注意：所读得的电压或电流值的正确正、负号应依据设定的电流参照方素来判断。仪表量程的应实时改换。预习思虑题(1)依据图2-1的电路参数，计

7、算出待测的电流I1、I2、I3和各电阻上的电压值，记入表2-1中，以便实验丈量时，可正确地选定毫安表和电压表的量程。答：基尔霍夫定律的计算值依据基尔霍夫定律列方程以下：(1)I1+I2=I3（）KCL（510+510）I1+510I3（1000+330）I3+510I由方程（1）、（2）、（3）解得：I1=mAI2=mAI3=UFA=VUAB=U=ADUDE=VUCD=330=6（KVL）=12（KVL）实验中，若用指针式万用表直流毫安档测各支路电流，在什么状况下可能出现指针反偏，应怎样办理在记录数据时应注意什么若用直流数字毫安表进行丈量时，则会有什么显示呢答：指针式万用表万用表作为电流表使用

8、，应串接在被测电路中。并注意电流的方向。马上红表笔接电流流入的一端（“”端），黑表笔接电流流出的一端（“”端）。假如不知被测电流的方向，能够在电路的一端先接好一支表笔，另一支表笔在电路的另端轻轻地碰一下，假如指针向右摇动，说明接线正确；假如指针向左摇动(低于零点，反偏)，说明接线不正确，应把万用表的两支表笔地点调动。记录数据时应注意电流的参照方向。若电流的实质方向与参照方向一致，则电流取正号，若电流的实质方向与参照方向相反，则电流取负号。若用直流数字毫安表进行丈量时，则可直接读出电流值。但应注意：所读得电流值的正、负号应依据设定的电流参照方素来判断。实验电路中，如有一个电阻器改为二极管，试问叠

9、加原理的叠加性与齐次性还建立吗为何答：电阻改为二极管后，叠加原理不建立。由于二极管是非线性元件，含有二极管的非线性电路，不切合叠加性和齐次性。六、实验报告1.依据实验数据，选定实验电路图中的结点A，考证KCL的正确性。答：依照表2-1中实验丈量数据，选定结点A，取流出结点的电流为正。通过计算考证KCL的正确性。I1=2.08mAI2=6.38mAI3=8.43mA即8.432.086.380.030结论：I3I1I2=0，证明基尔霍夫电流定律是正确的。2.依据实验数据，选定实验电路图中任一闭合回路，考证KVL的正确性。答：依照表2-1中实验丈量数据，选定闭合回路ADEFA，取逆时针方向为回路的

10、绕行方向电压降为正。经过计算考证KVL的正确性。UAD=VUDE=0.97V=0.93VU=6.05VUFA16.050.974.020.930.030结论：U1UDEUADUAF0，证明基尔霍夫电压定律是正确的。同理，其余结点和闭合回路的电流和电压，也可近似计算考证。电压表和电流表的丈量数占有必定的偏差，都在可同意的偏差范围内。依据实验数据，考证线性电路的叠加性与齐次性。答：考证线性电路的叠加原理：（1）考证线性电路的叠加性依照表2-2的丈量数据，选定电流I1和电压UAB。经过计算，考证线性电路的叠加性是正确的。考证电流I1：U1独自作用时：I1（U1独自作用）=U2独自作用时：I1（U2独

11、自作用）=-U1、U2共同作用时：I1（U1、U2共同作用）=即7.558.69(1.19)7.50结论：I1（U1、U2共同作用）=I1（U1独自作用）+I1（U2独自作用）考证电压UAB：U1独自作用时：UAB（U1独自作用）=2.42VU2独自作用时：UAB（U2独自作用）=-U1、U2共同作用时：UAB（U1、U2共同作用）=即1.162.42(3.59)1.17结论：UAB（U1、U2共同作用）=UAB（U1独自作用）+UAB（U2独自作用）所以线性电路的叠加性是正确的。（2）考证线性电路的齐次性依照表2-2的丈量数据，选定电流I1和电压UAB。经过计算，考证线性电路的齐次性是正确的

12、。考证电流I1：U2独自作用时：I1（U2独自作用）=-2U2独自作用时：I1（2U2独自作用）=-2.39mA即2.392(1.19)2.38结论：I1（U2独自作用）=2I1（U2独自作用）2考证电压UAB：U2独自作用时：UAB（U2独自作用）=-3.59V2U2独自作用时：UAB（U2独自作用）=-7.17V7.172(3.59)7.18结论：UAB（U2独自作用）=2UAB（U2独自作用）2所以线性电路的齐次性是正确的。同理，其余支路电流和电压，也可近似计算。证明线性电路的叠加性和齐次性是正确的。（3）关于含有二极管的非线性电路，表2-3中的数据。经过计算，证明非线性电路不切合叠加性和齐次性。实验总结及领会。附：（1）基尔霍夫定律实验数据的相对偏差计算I1（I1(测)I1(计)）I1(计)100（2.081.93）1.937.77同理可得：I26.51；I36.43；U10.8；U20.08；UFA5.10；UAB4.17；UAD0.50；UCD5.58；UDE1.02由以上计算可看出：I1、I2、I3及UAB、UCD偏差较大。2）基尔霍夫定律实验数据的偏差原由剖析产生偏差的原由主要有：1）电阻值不恒等电路标出值，以510电阻为例，实测电阻为515，电阻偏差较大。2）导线