基爾霍夫定律實(shí)驗(yàn)報(bào)告
通過(guò)實(shí)驗(yàn)可以加深對(duì)該知識(shí)的理解，那么，下面是CN人才公文網(wǎng)小編給大家整理的基爾霍夫定律實(shí)驗(yàn)報(bào)告，供大家閱讀參考。
基爾霍夫定律實(shí)驗(yàn)報(bào)告1
一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/strong>
(1)加深對(duì)基爾霍夫定律的理解。
(2)學(xué)習(xí)驗(yàn)證定律的方法和儀器儀表的正確使用。
二、實(shí)驗(yàn)原理及說(shuō)明
基爾霍夫定律是集總電路的基本定律，包括電流定律(KCL)和電壓定律(KVL)。
基爾霍夫定律規(guī)定了電路中各支路電流之間和各支路電壓之間必須服從的約束關(guān)系，無(wú)論電路元件是線性的或是非線性的，時(shí)變的或是非時(shí)變的，只要電路是集總參數(shù)電路，都必須服從這個(gè)約束關(guān)系。
(1)基爾霍夫電流定律(KCL)。在集總電路中，任何時(shí)刻，對(duì)任一節(jié)點(diǎn)，所有支路電流的代數(shù)和恒等于零，即∑i=0。通常約定：流出節(jié)點(diǎn)的支路電流取正號(hào)，流入節(jié)點(diǎn)的支路電流取負(fù)號(hào)。
(2)基爾霍夫電壓定律(KVL)。在集總電路中，任何時(shí)刻，沿任一回路所有支路電壓的代數(shù)和恒等于零，即沿任—回路有∑u=0。在寫(xiě)此式時(shí)，首先需要任意指定一個(gè)回路繞行的方向。凡電壓的參考方向與回路繞行方向一致者，取“+”號(hào);電壓參考方向與回路繞行方向相反者，取“一”號(hào)。
(3)KCL和KVL定律適用于任何集總參數(shù)電路，而與電路中的元件的性質(zhì)和參數(shù)大小無(wú)關(guān)，不管這些元件是線性的、非線性的、含源的、無(wú)源的、時(shí)變的、非時(shí)變的等，定律均適用。
三、實(shí)驗(yàn)儀器儀表
四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及方法步驟
(1)驗(yàn)證(KCL)定律，即∑i=0。分別在自行設(shè)計(jì)的電路或參考的電路中，任選一個(gè)節(jié)點(diǎn)，測(cè)量流入流出該節(jié)點(diǎn)的各支路電流數(shù)值和方向，記入附本表1-1～表1-5中并進(jìn)行驗(yàn)證。參考電路見(jiàn)圖1-1、圖1-2、圖1-3所示。
(2)驗(yàn)證(KVL)定律，即∑u=0。分別在自行設(shè)計(jì)的電路或參考的電路中任選一網(wǎng)孔(回路)，測(cè)量網(wǎng)孔內(nèi)所有支路的元件電壓值和電壓方向，對(duì)應(yīng)記入表格并進(jìn)行驗(yàn)證。參考電路見(jiàn)圖1-3。
五、測(cè)試記錄表格
表1-1 線 性 對(duì) 稱(chēng) 電 路
表1-2 線 性 對(duì) 稱(chēng) 電 路
表1-3 線 性 不 對(duì) 稱(chēng) 電 路
表1-4 線 性 不 對(duì) 稱(chēng) 電 路
表1-5 線 性 不 對(duì) 稱(chēng) 電 路
注：1、USA、USB電源電壓根據(jù)實(shí)驗(yàn)時(shí)選用值填寫(xiě)。
2、U、I、R下標(biāo)均根據(jù)自擬電路參數(shù)或選用電路參數(shù)對(duì)應(yīng)填寫(xiě)。
指導(dǎo)教師簽字：________________ 年 月 日
六、實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)
(1)自行設(shè)計(jì)的電路，或選擇的任一參考電路，接線后需經(jīng)教師檢查同意后再進(jìn)行測(cè)量。
(2)測(cè)量前，要先在電路中標(biāo)明所選電路及其節(jié)點(diǎn)、支路和回路的名稱(chēng)。
(3)測(cè)量時(shí)一定要注意電壓與電流方向，并標(biāo)出“+”、“一”號(hào)，因?yàn)槎傻尿?yàn)證是代數(shù)和相加。 (4)在測(cè)試記錄表格中，填寫(xiě)的電路名稱(chēng)與各參數(shù)應(yīng)與實(shí)驗(yàn)中實(shí)際選用的標(biāo)號(hào)對(duì)應(yīng)。
七、預(yù)習(xí)及思考題
(1)什么是基爾霍夫定律，包括兩個(gè)什么定律? (2)基爾霍夫定律適用于什么性質(zhì)元件的電路?
基爾霍夫定律實(shí)驗(yàn)報(bào)告2
一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/strong>
(1)加深對(duì)戴維南定理和諾頓定理的理解。 (2)學(xué)習(xí)戴維南等效參數(shù)的各種測(cè)量方法。 (3)理解等效置換的概念。
(4)學(xué)習(xí)直流穩(wěn)壓電源、萬(wàn)用表、直流電流表和電壓表的正確使用方法。
二、實(shí)驗(yàn)原理及說(shuō)明
(1)戴維南定理是指—個(gè)含獨(dú)立電源、線性電阻和受控源的一端口，對(duì)外電路來(lái)說(shuō)，可以用一個(gè)電壓源和一個(gè)電阻的串聯(lián)組合來(lái)等效置換。此電壓源的電壓等于該端口的開(kāi)路電壓UOC，而電阻等于該端口的全部獨(dú)立電源置零后的輸入電阻，如圖2-l所示。這個(gè)電壓源和電阻的串聯(lián)組合稱(chēng)為戴維南等效電路。等效電路中的電阻稱(chēng)為戴維南等效電阻Req。
所謂等效是指用戴維南等效電路把有源一端口網(wǎng)絡(luò)置換后，對(duì)有源端口(1-1' )以外的電路的求解是沒(méi)有任何影響的，也就是說(shuō)對(duì)端口l-1'以外的電路而言，電流和電壓仍然等于置換前的值。外電路可以是不同的。
(2)諾頓定理是戴維南定理的對(duì)偶形式，它指出一個(gè)含獨(dú)立電源、線性電阻和受控源的一端口，對(duì)外電路來(lái)說(shuō)，可以用一個(gè)電流源和電導(dǎo)的并聯(lián)組合來(lái)等效置換，電流源的電流等于該一端口的短路電流Isc，而電導(dǎo)等于把該—端口的全部獨(dú)立電源置零后的輸入電導(dǎo)Geq=1/Req，見(jiàn)圖2-l。
(3)戴維南—諾頓定理的等效電路是對(duì)外部特性而言的，也就是說(shuō)不管是時(shí)變的還是定常的，只要含源網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部除獨(dú)立的電源外都是線性元件，上述等值電路都是正確的。
圖2-1 一端口網(wǎng)絡(luò)的等效置換
(4)戴維南等效電路參數(shù)的測(cè)量方法。開(kāi)路電壓Uoc的測(cè)量比較簡(jiǎn)單，可以采用電壓表直接測(cè)量，也可用補(bǔ)償法測(cè)量;而對(duì)于戴維南等效電阻Req的取得，可采用如下方：網(wǎng)絡(luò)含源時(shí)用開(kāi)路電壓、短路電流法，但對(duì)于不允許將外部電路直接短路的網(wǎng)絡(luò)(例如有可能因短路電流過(guò)大而損壞網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部器件時(shí))不能采用此法;網(wǎng)絡(luò)不含源時(shí)，采用伏安法、半流法、半壓法、直接測(cè)量法等。
三、實(shí)驗(yàn)儀器儀表
四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及方法步驟
(一)計(jì)算與測(cè)量有源一端口網(wǎng)絡(luò)的開(kāi)路電壓、短路電流
(1)計(jì)算有源一端口網(wǎng)絡(luò)的開(kāi)路電壓Uoc(U11')、短路電流Isc(I11')根據(jù)附本表2-1中所示的有源一端口網(wǎng)絡(luò)電路的已知參數(shù)，進(jìn)行計(jì)算，結(jié)果記入該表。
(2)測(cè)量有源一端口網(wǎng)絡(luò)的開(kāi)路電壓Uoc，可采用以下幾種方法：
1)直接測(cè)量法。直接用電壓表測(cè)量有源一端口網(wǎng)絡(luò)1-1'端口的開(kāi)路電壓，見(jiàn)圖2-2電路，結(jié)果記入附本表2-2中。
圖2-2 開(kāi)路電壓、短路電流法 圖2-3 補(bǔ)償法二、補(bǔ)償法三
2)間接測(cè)量法。又稱(chēng)補(bǔ)償法，實(shí)質(zhì)上是判斷兩個(gè)電位點(diǎn)是否等電位的方法。由于使用儀表和監(jiān)視的方法不同，又分為補(bǔ)償法一、補(bǔ)償法二、補(bǔ)償法三。
補(bǔ)償法一：用發(fā)光管判斷等電位的方法，利用對(duì)兩個(gè)正反連接的發(fā)光管的亮與不亮的直接觀察，進(jìn)行發(fā)光管兩端是否接近等電位的判斷�？勺孕性O(shè)計(jì)電路。此種方法直觀、簡(jiǎn)單、易行又有趣味，但不夠準(zhǔn)確。可與電壓表、毫伏表和電流表配合使用。具體操作方法，留給同學(xué)自行考慮選作。
補(bǔ)償法二：用電壓表判斷等電位。如圖2-3所示，把有源一端口網(wǎng)絡(luò)端口的1'與外電路的2'端連成一個(gè)等位點(diǎn);Us兩端外加電壓，起始值小于開(kāi)路電壓Ull';短接電位器Rw和發(fā)光管D1、D2，這樣可保證外加電壓Us正端2與有源一端口開(kāi)路電壓正端1直接相對(duì)，然后把電壓表接到1、2兩端后，再進(jìn)行這兩端的電位比較。經(jīng)過(guò)調(diào)節(jié)外加電源Us的輸出電壓壓，調(diào)到1、2兩端所接電壓表指示為零時(shí)，即說(shuō)明1端與2端等電位，再把l、2端斷開(kāi)后，測(cè)外加電源Us的電壓值，即等于有源一端口網(wǎng)絡(luò)的開(kāi)路電壓Uoc，此值記入附本表2-2中。
補(bǔ)償法三:用電流表或檢流計(jì)判斷等電位的方法，條件與方法同上，當(dāng)調(diào)到l、2兩端所接電壓表指示為零時(shí)，再換電流表或檢流計(jì)接到l、2兩端上，見(jiàn)圖2-3。微調(diào)外加電源Us的電壓使電流表或檢流計(jì)指示為0(注意一般電源電壓調(diào)量很小)，再斷開(kāi)電流表或檢流計(jì)后，用電壓表去測(cè)外加電源Us的電壓值，應(yīng)等于 Uoc，此結(jié)果對(duì)應(yīng)記入附本表2-2。此方法比用電壓表找等電位的方法更準(zhǔn)確，但為了防止被測(cè)兩端1、2間電位差過(guò)大會(huì)損壞電流表，所以一定要在電壓表指示為零后，再把電流表或檢流計(jì)換接上。
以上方法中，補(bǔ)償法一測(cè)量結(jié)果誤差較大，補(bǔ)償法三測(cè)量結(jié)果較為精確，但也與電流表靈敏度有關(guān)。
(二)計(jì)算與測(cè)量有源一端口網(wǎng)絡(luò)的.等效電阻Req
(1)計(jì)算有源一端口網(wǎng)絡(luò)的等效電阻Req。當(dāng)一端口網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部無(wú)源時(shí)(把雙刀雙投開(kāi)關(guān)K1合向短路線)，計(jì)算有源一端口網(wǎng)絡(luò)的等效電阻尺Req。電路參數(shù)見(jiàn)附本表2-1中，把計(jì)算結(jié)果記入該表中。
(2)測(cè)量有源一端口網(wǎng)絡(luò)的等效電阻只Req。 可根據(jù)一端口網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部是否有源，分別采用如下方法測(cè)量：1)開(kāi)路電壓、短路電流法。當(dāng)一端口網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部有源時(shí)(把雙刀雙投開(kāi)關(guān)K1合向電源側(cè))，見(jiàn)圖2-2所示，USN=30V不變，測(cè)量有源一端口網(wǎng)絡(luò)的開(kāi)路電壓和短路電流Isc。把電流表接l-1'端進(jìn)行短路電流的測(cè)量。測(cè)前要根據(jù)短路電流的計(jì)算選擇量程，并注意電流表極性和實(shí)際電流方向，測(cè)量結(jié)果記入附本表2-3，計(jì)算等效電阻Req。
2)伏安法。當(dāng)一端口網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部無(wú)源時(shí)(把雙刀雙投開(kāi)關(guān)Kl合向短路線側(cè))，整個(gè)一端口網(wǎng)絡(luò)可看成一個(gè)電阻，此電阻值大小可通過(guò)在一端口網(wǎng)絡(luò)的端口外加電壓，測(cè)電流的方法得出，見(jiàn)圖2-4。具體操作方法是外加電壓接在Us兩端，再把l'、2'兩端相連，把發(fā)光管和電位器Rw短接，電流表接在1、2兩端，此時(shí)一端口網(wǎng)絡(luò)等效成一個(gè)負(fù)載與外加電源Us構(gòu)成回路，Us電源電壓從0起調(diào)到使電壓表指示為1OV時(shí)，電流Is2與電壓值記入附本表2-3，并計(jì)算一端口網(wǎng)絡(luò)等效電阻Req=Us/IS2。
圖2-4 伏安法 圖2-5 半流法
3)半流法。條件同上，只是在上述電路中再串進(jìn)一個(gè)可調(diào)電位器Rw(去掉Rw短接線)如圖2-5所示，外加電源Us電壓10V不變。當(dāng)調(diào)Rw使電流表指示為伏安法時(shí)電流表的指示的一半時(shí)，即I's2=Is2/2，此時(shí)電位器Rw的值等于一端口網(wǎng)絡(luò)等效電阻Req，斷開(kāi)電流表和外加電源Us，測(cè)Rw值就等于是及Req，結(jié)果記入附本表2-3。
4)半壓法。半壓法簡(jiǎn)單、實(shí)用，測(cè)試條件同上，見(jiàn)圖2-6。把1、2兩端直接相連，外加電源Us=10V，調(diào)Rw使URw=(1/2)Us時(shí)，說(shuō)明Rw值即等于一端口網(wǎng)絡(luò)等效電阻Req，斷開(kāi)外接電源Us，再測(cè)量Rw的值，結(jié)果記入附本表2-3。
5)直接測(cè)量法。當(dāng)一端口網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部無(wú)源時(shí)，如圖2-7所示，可用萬(wàn)用表歐姆檔測(cè)量或直流電橋直接測(cè)量1-1'兩端電阻Req (此種方法只適用于中值、純電阻電路)，測(cè)試結(jié)果記入附本表2-3中。
圖2-6 半壓法 圖2-7 直接測(cè)量法
說(shuō)明：以上各方法測(cè)出的值均記入附本表2-3中，計(jì)算后進(jìn)行比較，并分析判斷結(jié)果是否正確。 (3)驗(yàn)證戴維南定理，理解等效概念：
1)戴維南等效電路外接負(fù)載。如圖2-8(a)所示，首先組成一個(gè)戴維南等效電路，即用外電源Us(其值調(diào)到附本表2-2用直接測(cè)量法測(cè)得的Uoc值)與戴維南等效電阻R5=Req相串后，外接R5=100Ω的負(fù)載，然后測(cè)電阻R6兩端電壓UR6和流過(guò)R6的電流值IR6，記入附本表2-4。
圖2-8 驗(yàn)證戴維南定理
(a)戴維南等效電路端口負(fù)載R6;(b)N網(wǎng)絡(luò)的端口接負(fù)載R6
2)N有源網(wǎng)絡(luò)1-1'端口外接負(fù)載。如圖2-8(b)所示，同樣接R6=100Ω的負(fù)載，測(cè)電壓UR6與電流IR6，結(jié)果記入附本表2-4中，與1)測(cè)試結(jié)果進(jìn)行比較，驗(yàn)證戴維南定理
(4)驗(yàn)證諾頓定理，理解等效概念：
1)諾頓等效電路外接負(fù)載。如圖2-9(a)所示，首先組成一個(gè)諾頓等效電路，即用外加電流源Is(其值調(diào)到附本表2-3中開(kāi)路電壓、短路電流法測(cè)得的短路電流Isc值)與戴維南等效電阻R5=Req并后，外接R6=100Ω的負(fù)載，然后測(cè)電阻R6兩端電壓UR6和流過(guò)R6的電流值IR6，記入本表2-5。采用此方法時(shí)注意，由于電流源不能開(kāi)路，具體操作要在教師具體指導(dǎo)下進(jìn)行，否則極易損壞電流源。
圖2-9 驗(yàn)證諾頓定理等效電路
(a)諾頓等效電路端口接負(fù)載R6;(b)N網(wǎng)絡(luò)的端口接負(fù)載R6
2)與上述(3)之2)中的測(cè)試結(jié)果進(jìn)行比較，參閱圖2-8(b)，驗(yàn)證諾頓定理。
五、測(cè)試記錄
表2-1 戴維南等效參數(shù)計(jì)算
表2-2 等效電壓源電壓Uoc測(cè)量結(jié)果
表2-3 戴維南等效電阻Req測(cè)量(計(jì)算)結(jié)果
表2-4 驗(yàn)證戴維南定理
指導(dǎo)教師簽字： 年 月 日
六、實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)
(1)USN是N網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的電源，Us是外加電源，接線時(shí)極性位置，電壓值不要弄錯(cuò)。
(2)此實(shí)驗(yàn)是用多種方法驗(yàn)證比較，測(cè)量中一定要心中有數(shù)，注意各種方法的特點(diǎn)、區(qū)別，決不含糊，否則無(wú)法進(jìn)行比較，實(shí)驗(yàn)也將失去意義。
(3)發(fā)光管是用作直接觀察電路中有否電流、電流的方向及判斷兩點(diǎn)是否接近等電位用。但因發(fā)光管是非線性元件，電阻較大，不管那種方法，只要測(cè)量電流、電壓時(shí)就把它短接掉，即用短線插到發(fā)光管兩頭的N2、N3插孔即可。
(4)測(cè)量電流、電壓時(shí)都要注意各表極性、方向和量程的正確選擇。測(cè)量時(shí)要隨時(shí)與事先計(jì)算的含源一端口網(wǎng)絡(luò)的等效電阻、開(kāi)路電壓、短路電流等值進(jìn)行比較，以保證測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確。
七、預(yù)習(xí)及思考題
(1)根據(jù)附本表2-1中一端口網(wǎng)絡(luò)的參數(shù)，計(jì)算開(kāi)路電壓Uoc、短路電流Isc和等效電阻Req，并將結(jié)果記入該表中。
(2)用開(kāi)路電壓、短路電流法測(cè)量等效電阻時(shí)，開(kāi)路電壓、短路電流是否可以同時(shí)進(jìn)行測(cè)量，為什么?
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