基尔霍夫定律的验证实验报告

实验目的1.验证基尔霍夫定律的正确性，加深对基尔霍夫定律的理解。2.学会用电流插头、插座测量各支路电流。3.运用multisim软件仿真。实验仪器可调直稳压电源、直流数字电压表、直流数字电流表、实验电路板实验原理1.基尔霍夫定律是电路的基本定律。测量某电路的各支路电流及每个元件两端的电压，能分别满足基尔霍夫电流定律（KCL）和电压定律（KVL）。即对电路中任一借点而言，应有∑I=0，对任一闭合电路而言，应有∑U=0.实验内容与步骤1.分别将两路直流稳压电源介入电路，令U1=6V，U2=12V。（先调准输出电压值，再接入实验线路）用DGJ-04挂箱的“基尔霍夫定律/叠加原理”电路板。2.实验前任意设定三条支路电流正方向，如图1-1中的I1，I2，I3的方向已设定。闭合回路的正方向可任意设定。3.熟悉电流插头的结构，将电流插头的两端接至数字电流表的“+、-”两端。4.将电流插头分别插入三条支路的三个电流插座中，读出并记录电流值。5.用直流数字电压表分别测量两路电源以及电阻元件上的电压值，记录于表（1）。6.将开关指向二极管，重新测量两路电源及电阻元件上的电压值，记录于表（2）。7.将开关指向电阻，分别测量三种故障情况下的两路电源及电阻元件上的电压值，记录于表3、4、5.图1数据记录表1图2被测量I1（mA）I2（mA）I3（mA）U1(V)U2(V)UFA(V)UAB(V)UAD(V)UCD(V)UDE(V)计算值1.935.997.926.0012.000.98-5.994.04-1.980.98测量值2.006.007.986.1312.111.02-6.034.08-1.981.02相对误差3.63%0.17%0.76%2.17%0.92%4.08%0.67%0.99%0.00%4.08%表2表3故障1：FA开路表4故障2：AD短路表5故障3：CD开路被测量I1（mA）I2（mA）I3（mA）U1(V)U2(V)UFA(V)UAB(V)UAD(V)UCD(V)UDE(V)计算值3.920.003.926.0012.002.000.002.00-10.002.00测量值4.000.004.006.1412.122.040.002.04-10.072.04相对误差2.04%0.00%2.04%2.33%1.00%2.00%0.00%2.00%0.70%2.00%被测量I1（mA）I2（mA）I3（mA）U1(V)U2(V)UFA(V)UAB(V)UAD(V)UCD(V)UDE(V)计算值0.006.526.526.0012.002.68-6.253.33-2.150.00测量值0.006.566.566.1412.002.79-6.593.35-2.170.00相对误差0.00%0.64%0.64%2.33%1.00%4.10%1.12%0.60%0.93%0.00%被测量I1（mA）I2（mA）I3（mA）U1(V)U2(V)UFA(V)UAB(V)UAD(V)UCD(V)UDE(V)计算值5.889.0214.906.0012.003.00-9.020.00-2.973.00测量值5.989.0414.866.1412.123.06-9.100.00-3.003.06相对误差1.70%0.22%0.27%2.33%1.00%2.00%0.89%0.00%1.01%2.00%被测量I1（mA）I2（mA）I3（mA）U1(V)U2(V)UFA(V)UAB(V)UAD(V)UCD(V)UDE(V)计算值3.920.003.926.0012.002.000.002.00-10.002.00测量值4.000.004.006.1412.122.040.002.04-10.072.04相对误差2.04%0.00%2.04%2.33%1.00%2.00%0.00%2.00%0.70%2.00%思考题1.根据图1-1的电路参数，计算出待测的电流I1、I2、I3和各电阻上的电压值，记入表中，以便实验测量时，可正确地选定电流表和电压表的量程。2.在图1-1的电路中A、D两节点的电流方程是否相同？为什么？答：不相同，因为电流参考方向不一致，对应正负号不一致。3.在图1-1的电路中可以列出几个电压方程？它们与绕行方向有无关系？答：3个，它们与绕行方向有关。4.实验中，若用指针式万用表直流毫安档测各支路电流，在什么情况下可能出现指针反偏，应如何处理？在记录数据时应注意什么？若用直流数字电流表进行测量时，则会有什么显示呢？答：用万用表测量时，当接线反接时指针会反偏；记录数据时注意电流的参考方向，若电流的实际方向与参考方向一致，电流取正号，反之，则取负号；若用直流数字电流表进行测量，显示结果会带有正负号，已经考虑了电流的方向。实验报告要求1.回答思考题；2.根据实验数据，选定试验电路中的任一节点，验证基尔霍夫电流定律（KCL）的正确性；答：选择图1中的节点A，有2.00+6.00=7.98≈8.00，即I1+I2=I3，所以符合KCL定律。3.根据实验数据，选定试验电路中的任一闭合回路，验证基尔霍夫电压定律（KVL）的正确性；答：图1中，EFAD回路中，有0.98+4.04+0.98=6.00，即UFA+UAD+UDE=U1所以符合KVL定律。4.列出求解电压UEA和UCA的电压方程，并根据实验数据求出他们的数值；答：UEA=UED+UDA=-1.02+（-4.08）=-6.10V；UCA=UCD+UDA=-1.98+（-4.08）=-6.06V5.写出实验中检查、分析电路故障的方法，总结查找故障体会；答：故障一：I1=0，I2=I3=6.56，UAD=3.35，UFA=2.79，UDE=0，故应为FA开路；故障二：UAD=0，AD短路；故障三：UAB=0，UFA=UADUDE=2.00，UCD=-10.00，CD开路。6.运用multisim软件仿真。