基尔霍夫定律的验证与multisim仿真(附工程文件) |
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目录 3.1 实验目的 3. 2 实验原理 3. 3 实验内容与步骤 3.4 实验要求与注意事项 3.5 实验报告与思考题 3.1 实验目的1. 加深对基尔霍夫定律的理解; 2. 学会使用万用表测量直流电压和直流电流的方法,验证基尔霍夫定律; 3. 学会用电流表测量各支路电流。 3. 2 实验原理基尔霍夫电流定律(KCL):基尔霍夫电流定律是电流的基本定律。即任何时刻,在集总电路中,对任一节点(闭合面)而言,所有支路的电流代数和恒等于零,即∑I=0。如流入该节点(闭合面)的电流为正,则流出该节点(闭合面)的电流为负(也可以反过来规定)。 基尔霍夫电压定律(KVL):对任何一个闭合回路而言,所有支路的电压降代数和恒等于零,即∑U=0。通常,凡支路或是元件电压的参考方向与回路绕行方向一致者为正,反之为负。 基尔霍夫定律的形式对各种不同的元件所组成的电路都适用,对线性和非线性都适用。运用上述定律时必须要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。 3. 3 实验内容与步骤1. 验证基尔霍夫电压定律 选取元器件,搭建如图3-1所示的实验电路。 图3-1 验证基尔霍夫电压定律电路图 3-2 验证基尔霍夫电流定律电路图 (1)先将直流稳压电源输出调节为4.5V; (2)电路连接好之后,依次测量电阻R1和R2的端电压U1、U2和电路中的电流I,测量数据填入表3-1中,并求∑U,验证基尔霍夫电压定律。 取顺时针为电流的参考方向。 表3-1 验证基尔霍夫电压定律 U(V) U1(V) U2(V) I(mA) ΣU 理论值 -4.5 3 1.5 5 0 实测值 (电压表内阻1G欧) -4.5 3 1.5 5 0 实测值 (电压表内阻1k欧) -4.5 2.786 1.714 7.429 0 2. 验证基尔霍夫电流定律 选取元器件,搭建如图3-2所示的实验电路。 (1)先调节直流稳压电源输出为5V,然后将电路图3-2连接成电路图; (2)电路连接好之后,将万用表调到直流电流挡,依次测量各支路的电流,测量数据填入表3-2中。 (3)在测量电流时,分别将电流表内阻设为1n欧和1欧进行测量,对照理论值,比较测量结果,分析产生误差的原因。 电流方向取流入节点为正,流出节点为负。 表3-2 验证基尔霍夫电流定律 1. 验证KVL、KCL时,电压源的电压也要进行测量,实验中给定的值仅作为参考。 2. 测量电压、电流时。不但要读出数值来。还要判断实际方向,并与设定的参考方向进行比较,若不一致,则该数前应加“-”号。 3.5 实验报告与思考题1.根据实验数据,选定实验电路中的闭合回路,验证KVL的正确性; 2.根据实验数据,选定实验电路中节点,验证KCL的正确性; 3.对误差原因进行分析。 4.思考题: (1)测量电压、电流时。如何判断它们的正负号?正负号的意义是什么? 答:测量交流电压、电流时,没有正负之分。当测量直流电时,与选取的参考方向有关。当选取关联参考方向时,若求解计算得到的数值是一个正数,则说明电流,电压的参考方向与电流、电压的实际方向相同,如果求解得到的数值是负值,则说明电流电压的参考方向与电路中电流电压的实际方向相反.当选取非关联参考方向时,若求解得到的数值是正,则说明实际电流电压方向与参考方向相反,若为负号,则说明实际方向与参考方向相同。 正负号的意义就是表示电压、电流的实际方向与参考方向之间的关系。 (2)比较表3-1、3-2中的理论值和实测数据,观察是否有误差,并分析误差产生的原因。 答: 有误差。误差产生的原因即是电压表并非理想电压表,其阻值偏小时会让电压表的分流作用明显,对测量结果产生影响。同样,电流表并非理想电流表,其阻值偏大时会让电流表的分压作用明显,对测量结果产生影响。因而产生误差。 (3)计算表3-1中的ΣU和表3-2中的ΣIA是否为零?为什么? 答:计算表3-1中的ΣU和表3-2中的ΣIA为零。这证明了基尔霍夫电压定律,即在任何一个闭合回路中,各元件上的电压降的代数和等于电动势的代数和。也证明了基尔霍夫电流定律,即电路中任一个节点上,在任一时刻,流入节点的电流之和等于流出节点的电流之和。 受于文本原因,本文相关实验工程无法展示出来,现已将资源上传,可自行下载。 山东大学电路分析实验3工程文件基尔霍夫定律的验证-其它文档类资源-CSDN下载山东大学电路分析实验3工程文件基尔霍夫定律的验证详解博客地址:https://blog.csdn更多下载资源、学习资料请访问CSDN下载频道. |
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