电工技术实验指导书模板Word下载.docx
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E2
I2
R3
A
B
图1-1
基尔霍夫定律是集总电路的基本定律。
它包括电
流定律和电压定律。
基尔霍夫电流定律（KCL）:
在集总电路中,任
何时刻,对任一节点,有支路电流的代数和恒等于零。
图1-1节点A∑I=0
I1+I2-I3=0（设I流入节点A取正）
基尔霍夫电压定律（KVL）:
在集总电路中,任何
时刻,沿任一回路所有支路电压的代数和恒等于零。
图1-1回路A,R3,B,E1,C,R1
∑U=0
UR1+UR3-UE1=0（取顺时针为电压参考方向）
2、叠加原理
叠加原理不但是适用于线性直流电路,也适用于线性交流电路,为了测量方便,我们用直流电流电路来验证它。
叠加原理可简述如下:
在线性电路中,任一支路中的电流（或电压）等于电路中各个独立源分别单独作用时在该支电路中产生的电流（或电压）的代数和,所谓一个电源单独作用是指除了该电源外其它所有电源的作用都去掉,即理想电压源所在处用短路代替,理想电流源所在处用开路代替,但保留它们的内阻,电路结构也不作改变。
由于功率是电压或电流的二次函数,因此叠加定理不能用来直接计算功率。
例如在图1-2中
显然
+
_
I2′
I1′
I3′
=
I1″
I3″
I2″
图1-2
三、仪器设备
1．电路分析实验箱一台
2．直流毫安表二只
3．数字万用表一台
四、实验内容与步骤
（一）基尔霍夫定律
1．实验前先任意设定三条支路的电流参考方向,可采用如图示1-1中的I1、I2、I3所示。
2．按图1-1所示接线。
3．按图1-1分别将E1、E2两路直流稳压电源接入电路,令E1=3V,E2=6V,R1=1KΩ、R2=1KΩ、R3=1KΩ。
4．将直流毫安表串联在I1、I2、I3支路中（注意:
直流毫安表的”+、—”极与电流参考方向）
5．确认连线正确后,再通电,将直流毫安表的值记录在表1-1内。
6．用数字万用表别测量两路电源及电阻元件上的电压值,记录在表1-1内。
（二）叠加原理
1.将实验箱电源接通220V电源,调节输出电压,使第一路输出端电压E1=10V;
第二路输出端电压E2=6V,（须用万用表重新测定）,断开电源开关待用。
按图1-2接线,R4+R3调到1K,经教师检查线路后,再接通电源开关。
2.测量E1、E2同时作用和分别单独作用时的支路电流I3,并将数据记入表格1-2中出注意:
一个电源单独作用时,另一个电源需电路中取出,并将空出的两点用导线连起来。
还要注意电流（或电压）的正、负性。
（注意:
用指针表时,凡指针反偏的表示此量的实际上方向与参考方向相反,应将表针反过来测量,数值取为负值!
）
3.任选一个回路,测定各元件上的电压,将数据记入表格1-2中。
五、预习思考题
1、根据图1-1的电路及实验内容中的参数,计算表1-1,1-2中的计算值,以便实验测量时,正确地选定毫安表及电压表的量程。
2、实验中,用指针式直流毫安表（电压表）测各支路电流（电压）,在什么情况下可能出现反偏,应如何处理?
在记录数据时应注意什么?
用数字式直流毫安表（电压表）测各支路电流（电压）,则会有什么样的显示。
3、在叠加原理实验中,要令E1、E2单独作用,应如何操作?
可否直接将不作用的电源（E1或E2）短接置零?
六、实验报告要求
1．选定实验电路中的任一个节点,将测量数据代入基尔霍夫电流定律加以验证。
2．选定实验电路中的任一闭合电路,将测量数据代入基尔霍夫电压定律,加以验证。
3．将计算值与测量值比较,分析误差原因。
4．用实验数据验数据验证支路的电流是否符合叠加原理,并对实验误差进行适当分析。
5．用实测电流值、电阻值计算电阻R3所消耗的功率为多少?
能否直接用叠加原理计算?
试用具体数值说明之
附:
实验面板布置图:
510Ω
R4
1KΩ
注:
1、实线为实验箱内部接通,不用再连线。
2、虚线表示要从外部引入器件。
3、断点用于连接电路或用于串、并入测量仪表
原始数据记录表
表1-1
E1=VE2=VR1=ΩR2=ΩR3=Ω
被测量
I1（mA）
I2（mA）
I3（mA）
VR1（v）
VE1（v）
VR3（v）
计算量
测量值
相对误差
表1-2
E1=VE2=VR1=ΩR2=ΩR3=Ω
实验值
计算值
UR1
UR2
UR3
UE1
R1（v）
E1（v）
R3（v）
E1、E2同时作用
E1单独作用
E2单独作用
预习:
1、实验原理、实验内容及实验方法,2、实验电路面板布置,3、数据记录表中的理论值（计算值）要进行计算
实验二基本定理实验
（二）
1．验证戴维南定理
2．测定线性有源一端口网络的外特性和戴维南等效电路的外特性。
戴维南定理指出:
任何一个线性有源一端网络,对于外电路而言,总能够用一个理想电压源和电阻的串联形式来代替,理想电压源的电压等于原一端口的开路电压Uoc,其电阻（又称等效内阻）等于网络中所有独立源置零时的入端等效电阻Req,见图2-1
图2-1图2-2
1.开路电压的测量方法
方法一:
直接测量法。
当有源二端网络的等效内阻Req与电压表的内阻Rv相比能够忽略不计时,能够直接用电压表测量开路电压。
方法二:
补偿法.其测量电路如图2-2所示,E为高精度的标准电压源,R为标准分压电阻箱,G为高灵敏度的检流计。
调节电阻箱的分压比,c、d两端的电压随之改变,当Ucd=Uab时,流过检流计G的电流为零,因此
式中为电阻箱的分压比。
根据标准电压E和分压比K就可求得开路电压Uab,因为电路平衡时IG=0,不消耗电能,因此此法测量精度高。
2．等效电阻Req的测量方法
对于已知的线性有源一端口网络,其入端等效电阻Req能够从原网络计算得出,也能够经过实验测出,下面介绍几种测量方法:
将有源二端网络中的独立源都去掉,在ab端外加一已知电压U,测量一端口的总电流I总,则等效电阻。
方法二:
测量ab端的开路电压Uoc及短路电流Isc则等效电阻
这种方法适用于ab端等效电阻Req较大,而短路电流不超过额定值的情形,否则有损坏电源的危险。
图2-3图2-4
方法三:
两次电压测量法:
测量电路如图2-3所示,第一次测ab端的开路Uoc,第二次在ab端接一已知电阻RL为:
第三种方法克服了第一种和第二种方法的缺点和局限性,在实际测量中常驻被采用。
3．如果用电压等于开路电压Uoc,的理想电压源与等效电阻Req相串联的电路（称为戴维南等效电路,参见图2-4）来代替原有源二端网络,则它的外特性U=ƒ（I）应有源二端网络的外特性完全相同。
实验原理电路见图2-5b。
（a）图2-5（b）
1．电路分析实验箱一台
2．直流毫安表一只
3．数字万用表一台
1．用戴维南定理求支路电流I3
测定有源二端网络的开路电压UOC,和等效电阻Req。
按图2-5（a）接线,经检查无误后,采用直接测量法测定有源二端网络的开路电压UOC。
电压表内阻应远大于二端网络的等效电阻Req。
用两种方法测定有源二端网络等效电阻Req。
A．采用原理中介绍的方法二测量:
首先利用上面测得的开路电压UOC和预习中计算出的Req估算网络的适中短路电流ISC大小,在ISC之值不超过直流稳压电源电流的额定值和毫安表的最大量限的条件下,呆直接测出短路电流,并将此短路电流ISC数据记入表格2-1中。
B．采用原理中介绍的方法三测量:
接通负载电阻RL,调节电位器的R4,使RL=1KΩ,使毫安表短接,测出此时的负载电压U,并记入表格2-1中。
取A、B两次测量的平均值作为Req（I3的计算在实验报告中完成）
2．测定有源二端网络的外特性
调节电位器R4即改变负载电阻RL之值,在不同负载的情况下,测量相应的负载电压和流过负载的电流,共取6个点将数据记入表格2-2中。
测量时注意,为了避免电表内阻的影响,测量电压U时,应将接在AC间的毫安表短路,测量电流I时,将电压表A、B端拆除。
若采用万用表时行测量,要特别注意换档。
3．测定戴维南等效电路的外特性。
将另一路直流稳压电源输出电压调节到等于实测的开路电压Uoc值,以此作为理想电压源,调节电位器R6,使R5+R6=Req,并保持不变,以此作为等效内阻,将两者串联起来组成戴维南等效电路。
按图2-5（b）接线,经检查无误后,重复上述步骤出负载电压和负载电流,并将数据记入表格2-3中。
五、预习内容
1.在图2-5（a）中设E1=10V,E2=6V,R1=R2=1KΩ,根据戴维南定理将AB以左的电路化简为戴维南等效电路。
即计算图示虚线部分的开路电压UOC,等效内阻Req及A、B真线短路时的短路电流ISC之值,填入自拟的表格中。
2.在求戴维南等效电路时,作短路试验,测ISC的条件是什么?
在本实验中可否直接作负载短路实验?
请实验前对线路上2-5（a）预先作好计算,以便调整实验线路驻测量时可准确地选取电表的量程。
3.说明测有源二端网络开路电压及等效内阻的几种方法,并比较其优缺点。
1.应用戴维南定理,根据实验数据计算R3支路的电流I3,并与计算值进行比较。
2.在同一坐标纸上作出两种情况下的外特曲线,并作适当分析。
判断戴维南定理的正确性。
并分析产生误差的原因。
表2-1
项目
Uoc（V）
UR3（V）
Isc（V）
U外
I
Req（Ω）
数值
表2-2
1
2
3
4
5
6
电压URL（v）
电流IRL（mA）
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