實驗 基爾霍夫定律與疊加原理
一. 實驗目的
1. 驗證基爾霍夫定律的正確性,加深對基爾霍夫定律的理解。
2.學會用電流插頭、插座測量各支路電流的方法。
3.驗證疊加原理的正確性,加深對定理的理解。
二. 實驗設備
序號 |
名稱 |
型號與規格 |
數量 |
備注 |
1 |
直流穩壓電源 |
+6V、+12V切換 |
1 |
DG04-1 |
2 |
直流可調穩壓電源 |
0~30V |
1 |
DG04-1 |
3 |
1 |
|||
4 |
直流數字電壓表 |
1 |
D31 | |
5 |
直流數字毫安表 |
1 |
D31 | |
6 |
電位、電壓測定實驗電路板 |
1 |
DG05 |
三. 實驗內容
(一)基爾霍夫定律
實驗線路如圖2-1所示。
圖2-1
1.實驗前先任意設定三條支路的電流參考方向,如圖中的 I1、I2、I3 ,并熟悉線路結構,掌握各開關的操作使用方法。
2.分別將兩路直流穩壓源(一路如 E1 為+12V,+6V切換電源,另一路,如E2 接0~30V可調直流穩壓源接入電路),令 E1 =12V,E2 =6V。
3.熟悉電流插頭的結構,將電流插頭的兩端接至數字毫安表的“+、-”兩端。
2. 將電流插頭分別插入三條支路的三個電流插座中,讀出并記錄電流值。
3. 用直流數字電壓表分別測量兩路電源及電阻元件上的電壓值,記錄之。
被測量 |
I1 (m A) |
I2 (m A) |
I3 (mA) |
VEF |
VCB |
UFA (v) |
UAB (v) |
UAD (v) |
UCD (v) |
UDE |
計算值 |
||||||||||
測量值 |
||||||||||
相對誤差 |
(二)疊加原理
1.實驗設備
序號 |
名稱 |
型號與規格 |
數量 |
備注 |
1 |
直流穩壓電源 |
6V,12V切換 |
1 |
DG04-1 |
2 |
直流穩壓電源 |
0~30V可調 |
1 |
DG04-1 |
3 |
萬用表 |
1 |
||
4 |
直流數字電壓表 |
1 |
D31 | |
5 |
直流數字毫安表 |
1 |
D31 | |
6 |
疊加原理實驗電路板 |
1 |
DG05 |
2.實驗線路 如圖2-2所示
圖 2-2
1)按圖2-2,E1 為+12V、+6V切換電源,取E1=+12V,E2為可調直流穩壓電源,調至+6V。
2)令E1電源單獨作用時(將開關S1投向E1側,開關S2投向短路側),用直流數字表和毫安表(接電流插頭)測量各支路電流及各電阻元件兩端的電壓,數據記入表格2-1。
表2-1
測量項目 實驗內容 |
UEF |
UCB |
I1 mA |
I2 m A |
I3 m A |
UAB (V) |
UCD (V) |
UAD (V) |
UDE (V) |
UFA (V) |
E1 單獨作用 |
||||||||||
E2 單獨作用 |
||||||||||
E1、E2共同作用 |
||||||||||
2E2 單獨作用 |
3)令E2電源單獨作用時(將開關S1投向短路側,開關S2投向E2側),重復實驗步驟2的測量和記錄 。
4)令E1和E2共同作用時(開關S1 和 S2分別投向E1和E2側),重復上述的測量和記錄。
5)將E2的數據調至+12V,重復上述第3項的測量并記錄。
6)將R5換成一只二極管1N4001(即將開關S3投向二極管D側)重復1~5的測量過程,數據記入表2-2
表2-2
測量項目 實驗內容 |
UEF (V) |
UCB (V) |
I1 mA |
I2 mA |
I3 m A |
UAB (V) |
UDE (V) |
UAD (V) |
UDE (V) |
UFA (V) |
E1 單獨作用 |
||||||||||
E2 單獨作用 |
||||||||||
E1、E2共同作用 |
||||||||||
2E2 單獨作用 |
四、實驗注意事項
1. 所有需要測量的電壓值,均以電壓表測量的讀數為準,不以電源表盤指示值為準。
2. 防止電源兩端碰線短路。
3. 若用指針式電流表進行測量時,要識別電流插頭所接電流表時的“ +、-”極性。倘若不換接極性,則電表指針可能反偏(電流為負值時),此時必須調換電流表極性,重新測量,此時指針可正偏,但讀得的電流值必須冠以負號。
4.用電流插頭測量各支路電流時,應該注意儀表的極性,及數據表格中“ +-”號的記錄。
5. 注意儀表量程的及時更換。
五、預習思考題
1.根據圖2-1的電路參數,計算出待測的電流I1、I2、I3 和各電阻上的電壓值 ,記入表中,以便實驗測量時,可正確地選定毫安表和電壓表的量程。
2.實驗中,若用萬用表直流毫安檔測量各支路電流,什么情況下可能出現毫安表指針反偏,應如何處理,在記錄數據時應注意什么?若用直流數字毫安表進行測量時,則會有什么顯示呢?
3.疊加原理中E1、E2分別單獨作用,在實驗中應如何操作?可否直接將不作用的電源(E1或E2)置零(短接)?
4.實驗電路中,若有一個電阻器改為二極管,試問疊加原理的迭加性與齊次性還成立嗎?為什么?
六.實驗報告
1. 根據實驗數據,選定實驗電路中的任一個節點,驗證KCL的正確性。
2. 根據實驗數據,選定實驗電路中的任一個閉合回路,驗證KCL的正確性。
3. 誤差原因分析。
4. 根據實驗數據表格,進行分析、比較,歸納。總結實驗結論,即驗證線性電路的疊加性與齊次性。
5. 各電阻器所消耗的功率能否用疊加原理計算得出?試用上述實驗數據,進行計算并作結論。
6. 通過實驗步驟6及分析數據表格2-2,你能得出什么樣的結論?
7. 心得體會及其他。
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