2.基尔霍夫定律和叠加原理的验证(实验报告答案)

南昌大学电气工程实验报告学生名：王学瑞学号5503211061专业班：本硕111班实验时间： 16时00分第3周星期二指导老师：郑朝丹成绩：基尔霍夫定律和叠加原理的验证实验目的：1 .验证基尔霍夫的准确性，加深对基尔霍夫定律的理解。2、验证了线性电路中叠加原理的准确性及其适用范围，加深了对线性电路叠加性和一致性的认识和理解。3 .进一步掌握仪表的使用方法。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。 有基尔霍夫电流定律(KCL )和基尔霍夫电压定律(KVL )。(1)基尔霍夫电流定律(KCL )在电路中，对于任何节点，每一个旁路电流的代数和为零，即等于I=0。(2)基尔霍夫电压定律(KVL )在电路中，对于任何电路，所有分支电压的代数和都等于零，即U=0。基尔霍夫定律式的电流和电压是世代数，运用时必须事先任意假定电流和电压的基准方向。 电流和电压的实际方向与基准方向相同的情况下，取正值的相反的情况下，取负值。 基尔霍夫定律与每个分支元件的性质无关，可以普遍应用于线性或非线性的电路，也可以普遍应用于源性或被动的电路。2 .重叠原理在线性电路中，在多个电源同时工作情况下，任意电路的电流或电压都是每个电路南昌大学电气工程实验报告学生名：王学瑞学号5503211061专业班：本硕111班实验时间： 16时00分第3周星期二指导老师：郑朝丹成绩：独立电源单独作用时该支路产生的电流或电压的代数和。 如果一个独立源单独工作，则其他独立源必须为零。 (电压源用短路代替，电流源用开路代替。 中所述情节，对概念设计中的量体体积进行分析线性电路的一次性(也称为比例性)意味着当激励信号(某个独立源的值)增加或减少到k倍时，电路的响应(即在电路的每个其它电阻元件中产生的电流和电压值)也增加或减少到k倍。实验设备和设备：1 .基尔霍夫定律电路板有一片导线2 .直流稳压电源双向3 .直流数字电压表、电流计4 .万用表实验内容：1 .基尔霍夫定律实验图2-1基尔霍夫定律实验接线图R2R1I2I1121伏6伏U1U2I3R5R4R35105103305105101ka.a乙组联赛c.cd.def.f(1)在实验前，可以任意设定三个旁路电流参考方向和三个闭合电路的迂回目的地南昌大学电气工程实验报告学生名：王学瑞学号5503211061专业班：本硕111班实验时间： 16时00分第3周星期二指导老师：郑朝丹成绩：对面。 在图2-1中设定了电流I1、I2、I3的方向，3个闭合电路的迂回方向可以是ADEFA、BADCB、FBCEF。(U1=6V、U2=12V分别向电路接通双向直流稳压电源。(3)将电路实验箱上的直流数字毫安分别放入3条旁路，测量旁路电流数据填入表2-1。 此时，请注意毫安的极性与电流的设想方向一致。(4)用直流数字电压表分别测定双向电源及电阻元件上的电压值，记录数据列入表2-1。表2-1基尔霍夫定律实验数据被测定I1(mA )I2(mA )I3(mA )U1(V )U2(V )欧洲足球联赛UAB(V )UAD(V )UCD(V )UDE(V )计算值7.4441.1988.64212.046.003.797-1.1984.407-0.4953.797测量值6.5031.4917.98510.916.1663.476-1.5664.094-0.5063.340相对误差12.6%19.7%7.6%9.3%2.7%8.0%16.5%7.6%2.7%12.0%2 .叠加原理实验(1)线性电阻电路如图2-2所示接线，开关k指向R5(330)侧。图2-2重叠原理的实验接线图R2R1I2I112伏6伏U1U2I3R4R35105105105101ka.a乙组联赛c.cd.def.fR5330IN4007K图3.42南昌大学电气工程实验报告学生名：王学瑞学号5503211061专业班：本硕111班实验时间： 16时00分第3周星期二指导老师：郑朝丹成绩：将双向直流稳压电源分别接通电路，使U1=12V、U2=6V。单独作用电源U1，使BC短路，用毫米波电机和电压计测量各自的分支电流各电阻元件的两端电压、数据记入表2-2。表2-2重叠原理实验数据(线性电阻电路)测量项目实验内容U1(v )U2(v )I1(mA )I2(mA )I3(mA )UAB公司(v )UCD(v )UADD(v )UDE(v )美国足球甲级联赛(v )U1单独作用12.0907.928-2.1655.7672.2210.7072.9144.3814.391U2单独作用06.01-1.1423.5442.403-3.670-1.1601.234-0.591-0.621单独作用U2时，FE短路。 反复进行实验步骤的测量，将数据记入表2-2。u1和U2联合，反复进行上述测量，将数据记入表2-2。取U2=12V，重复步骤的测量，将数据写入表2-2。(2)非线性电阻电路如果用图2-2布线，则开关k指向二极管IN4007侧。 重复上述步骤的测量过程，在表2-3中填写数据。南昌大学电气工程实验报告学生名：王学瑞学号5503211061专业班：本硕111班实验时间： 16时00分第3周星期二指导老师：郑朝丹成绩：表2-3原理实验数据(非线性电阻电路)测量项目实验内容U1(v )U2(v )I1(mA )I2(mA )I3(mA )UAB公司(v )UCD(v )UADD(v )UDE(v )美国足球甲级联赛(v )U1单独作用12.0108.341-2.3646.0142.4710.6393.1054.3154.394U2单独作用06.010000-6.087000U1、U2的共同作用12.106.017.68607.6690-2.4803.5404.2024.243注意事项：1 .实验注意事项(1)需要测量的电压值以电压表测量的值为准。 U1、U2也需要测量，请勿取电源本身的显示值。(2)防止稳压电源两输出端的触线短路。(3)用指针式电压计或电流计测量电压或电流时，仪表指针反向偏移时，必须更换仪表极性进行重新测量。 此时，指针正偏移，因此可读取电压和电流值。 用数字电压计或电流计测量，可直接读取电压或电流值。 但请注意，读取的电压或电流值的正、负符号根据设定的电流基准方向进行判断。(4)仪表范围的更换应及时进行。思考问题：(3)在实验电路中，如果一个电阻器变成二极管，重叠原理的重叠性和一致性为什么仍然成立？答：将电阻改为二极管，叠加原理不成立。 由于二极管是非线性元件，因此包含二极管的非线性电路与重叠性或次数性不符。南昌大学电气工程实验报告学生名：王学瑞学号5503211061专业班：本硕111班实验时间： 16时00分第3周星期二指导老师：郑朝丹成绩：数据处理：1 .根据实验数据，选择实验电路图2.1的节点a，验证KCL的正确性。a :根据表2-1的实验测量数据，选择节点a，将流出节点的电流设为正。 通过计算验证KCL的正确性。I1=6.503 mA I2=1.491mA I3=7.985mA即6.503 1.491-7.985=0.0090结论I3I1 I2=0，证明基尔霍夫电流定律是正确的。2 .根据实验数据，选择实验电路图2.1中的任意一个闭合电路，验证KVL的正确性。a :根据表2-1的实验测量数据，选择闭合回路ADEFA，逆时针方向为回路的迂回方向电压降正。 通过计算验证KVL的正确性。uad=4.094 vue=3.340 vua=3.476 vu1=10.98 v10.98-4.094-3.340-3.476=0.070结论证明基尔霍夫电压定律是正确的。同样，其他节点和闭合电路的电流和电压也可以进行计算验证。 电压表和电流表的测量数据有一定的误差，在允许的误差范围内。南昌大学电气工程实验报告学生名：王学瑞学号5503211061专业班：本硕111班实验时间： 16时00分第3周星期二指导老师：郑朝丹成绩：误差分析和实验总结：基尔霍夫定律实验数据误差原因分析误差的原因主要包括：1 )电阻值不一定等电路显示值，以510的电阻为例，实测电阻为515，电阻误差大。2 )导线连接不良引起的接触误差。3