实验一_基尔霍夫定律验证.doc

实验一 基尔霍夫定律验证【实验目的】1练习电路接线，正确使用稳压电源；2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；3加深对参考方向概念的理解。【实验仪器】双输出直流稳压电源，每组1A30V可调一台指针式万用表一个电工实验台【实验原理】1、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 02、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。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。3、支路电流法：所谓支流电流法，就是以各支路电流为未知量，应用基霍夫守电流与电压定律列出方程式组，联立求解各支路电流的方法。利用支路电流法解题的步骤：（1）任意标定各支路的电流的参考方向和网孔回路绕行方向。（2）用基尔霍夫定律列出节电电流方程。有n个节点，就可以列出n-1个独立电流方程。（3）用基尔霍夫电压定律列出l=b-（n-1）个网孔回路方程。说明：l指的是网孔数，b指是支路数，n指的是节点数。（4）代入已知数据求解方程组，确定各支路电流及方向。如：试用支路电流法求图1中的两台直流发电机并联电路中的负载电流I及每台发电机的输出电流I1和I2。已知：R1=1，R2=0.6，R=24，E1=130V，E2=117V。解：（1）假设各支路电流和网孔回路绕行方向如图示。（2）列KCL方程 该电路有A、B两个节点，故只能列一个节点电流方程。对于节点A有： I1+I2=I （3）列网孔电压方程 选择网孔作回路，其方向如图示。对左、右两个回路可列电压方程： I1 R1- I2 R2+ E2-E1=0 I R+I2 R2- E2=0 （4）联立方程，代入已知条件，可得： -I1-I2+I=0 I1-0.6I2=130-117 0.6I2+24I=117 解得各支路电流为： I1=10A I2=-5A I=5A 从计算结果，可以看出发电机E1输出10A的电流 ，发电机E2输出-5A的电流，负载电流为5A。【实验内容】1、 本实验线路图如下所示：R2R3I2I1I325V10V+-+-图2-1图中各电阻的标称值是：R1=430，R2=1k，R3=620；E1=25V，E2=10V为直流稳压电源的输出电压。2、 熟悉实验台直流电路单元板，弄清板上每个插孔的作用，用万用表测出每个电阻的阻值，记在图2-1对应的每个电阻的旁边。注意转换开关档位选择。3、 按图2-1电路接线，并将直流稳压电源左右两组输出分别作为E1、E2接至电路，请教师检查后进行下一步。4、 接通稳压电源开关，分别调节其两组输出，同时用万用表（直流电压档）测量，使E1=25V，E2=10V。注意转换开关档位选择。5、 用万用表测量图2-1中b节电个支路电流I1、I2、I3。将万用表的直流电流量程转换开关拨至500mA档，然后去掉支路1中的短接线，串入万用表，使电流从“+”流入，“-”流出，读出电流值，填入表2-1中。如果数值小不易读准，可适当减小量程，以能清楚读数为宜。用同样方法测量I2、I3。表2- 1 被测量项目I1（mA）I2（mA）I3（mA）节点b实验值 I 理论值 I 误差注意：测量电流时，电流表的“+”、“-”极性应按图2-1所标电流的参考方向去接，如表针反指，说明电流的实际方向与参考方向相反，应按实际方向串入电流表，其电流读数应记左负值。6、 用万用表测量图2-1种各支路的电压Uab、Ubc、Ucd、Uda、Udb。将万用表直流电压量程转换开关拨至50V档，然后将万用表依次与各被测量支路并联，使“+”端接高电位，“-”端接低电位，读出电压值，填入表2-2中。注意适当选用量程。表2- 2 被测量项目Uab（V）UbcUcdUdaUdb回路abcda回路abda实验值 U U 理论值 U U 误差【实验报告】1、 把测出数据填入表中，根据实测值验证基尔霍夫定律的正确性。2、 根据实验电