实验二 基尔霍夫定律
2.1实验目的
验证基尔霍夫定律。
学会测定电路的开路电压与短路电流;加深对参考方向的理解。
2.2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。它概括了集总电路中电流和电压分别应遵循的基本规律。
基尔霍夫电流定律(KCL);
“在集总电路中,任何时刻,对任一节点,所有支路的电流代数和恒等于零。”即:∑I=0。
基尔霍夫电压定律(KVL);
“在集总电路中,任何时刻,对任一回路,所有支路的电压代数和恒等于零。”即:∑U=0。
电路中各个支路的电流和支路的电压必然受到两类约束,一类是元件本身造成的约束,另一类是元件相互联结造成的约束,基尔霍夫定律表述的是另一类约束。
参考方向:在电路理论中,参考方向是一个重要的概念,它有具体的意义。电路中,我们不知道某一个元件两端电压的真实极性或流过电流的真实流向,只有预先假定一个方向,这方向就是参考方向。在测量或计算中,如果得出某一个元件两端的极性或电流的流向与参考方向相同,则把该电压值或电流值取为正。否则把该电压值或电流值取为负,以表示电压极性或电流的流向与参考方向相反。
2.3预习要求
复习课本中的相关部分和有关资料。
阅读实验讲义,了解实验原理和内容步骤。
2.4实验内容与步骤
2.4.1测定及计算支路电流和电压
根据图2.1,先设定支路的电流I1 、I2 、I3和回路电流Im1 Im2的参考方向。
根据图2.1中的元件的参数,计算出电流I1 、I2、 I3和各支路的电压值。
图2.1
2.4.2基尔霍夫电流定律(KCL)的验证
在 图2.1中,在支路FA、AB、AD加入三只电流表,以测量电流电流I1 、I2 、I3。测量电流时,注意毫安表的极性和量程是否适当。把计算与测量出的电流I1 、I2、 I3值,记入表2.1。
表2.1
单位(mA)
计算值
测量值
误差(%)
I1
I2
I3
2.4.3基尔霍夫电流定律(KVL)的验证
在图2.1中,用数字万用表依次测量出回路ABCDEFA的支路电压UAB、UBC、UCD、UDE、UEF、UFA等以及回路ABCDA的支路电压UAB、UBC、UCD、UDA。选择数字万用表的量程与上述测量电流时类似,并把计算值与测量值的支路电压值记入表2.2中。
表2.2
项目
UAB
UBC
UCD
UDE
UEF
UFA
UDA
∑U(ABCDEFA)
∑U(ABCDA)
计算值
测量值
误差(%)
切断电源后,将支路AD上的电阻去掉,测量AD开路的开路电压。另外测量AD间的短路电流以及短路电压,并将测量结果填入表2.3,与AD间的未短路电流以及电压相比较。
表2.3
AD开路
开路电压U AD=
开路电流=0
AD短路
短路电压UAD=0
短路电流Id=
2.5注意事项
指针式直流仪表使用时注意极性。最好用点接触法判定极性以后,再把直流电流表接入相应支路,并合理选择数字万用表的量程和电流表的量程。
该接电路,一定要先切断电源,确认该接电路无误后,在接通电源。
测得的电流和电压,应根据所假定的参考方向,分别标上相应的正、负号。
2.6报告要求
按任务1-4要求列出测量结果。
得出相应的结论。
2.7仪器设备
通用电学实验台 直流电流表3只 数字万用表 导线一批 元件一批