电工技能培训专题-电路基本定律的研究

实验二电路基本定律的研究一、实验目的1．验证KCL、KVL。2．验证特勒根定理之一。3．加深对线性电路的特性－迭加性和齐性的认识。4．掌握戴维南等效电路参数的实验测定方法。5．加深对电路基本定律认识。二、实验原理基尔霍夫定律和特勒根定律对集总参数电路具有普遍的适应性。在集总参数电路中，对任一个节点，在任一时刻，流出或流进此节点的所有支路电流的代数和等于零，即∑I=0，在集总参数电路中，对任一回路，在任一时刻，沿该回路的所有支路电压的代数和为零，即：∑U=0。KCL、KVL适用于任何集总参数电路，它与元件的性质无关。只与电路的拓扑结构有关。而特勒根定理之一是指出整个电路的功率一定是守衡的，满足∑UI=0这一约束关系。它们分别基于电流连续性原理、电位的单值性原理和能量守衡原理。迭加定理：在线性网络中，几个激励电源共同作用于该网络所产生的响应，可以看成是每个激励电源单独作用时所产生的响应的迭加，称此为迭加定理。由于网络是线性的，所以存在响应与电源成正比例关系，称此为齐次性。线性电路应同时满足迭加性和齐次性。功率则不满足迭加定理。戴维南－诺顿定理，任何一个线性有源二端网络，总可以用一个恒压源与内阻串联的支路或一个恒流源与内阻并联的支路来代替。恒压源的电压等于该网络的开路电压，恒流源的电流等于该网络的短路电流，而内阻等于该网络中所有独立源为零（保留内阻及受控源）时的等效电阻。戴维南－诺顿等效电路的内阻常可用测量方法求得：在开路两端接一已知电阻RL，测量RL两端电压UL，然后代入计算公式：LLOCoRUUR)1(UOC式中为负载开路时的开路电压。也可采用半电压法求得：在开路两端接一可变电阻RL，调RL同时测两端电压UL，当UL=UOC/2时，则有RO=RL。图2－1电路基本定律实验线路图三、实验内容1．验证基尔霍夫定律和特勒根定理内容之一。（1）用万用表电阻档测出图2－1电路中的各个电阻值。测量数据记录于表2－1中。（2）调节E1=1.5V，E2=6V，接上电压源，用万用表DC档测量各电阻电压，参考方向如图2－1所示。数据记录于表2－2中，就同时能计算出各支路电流，验证KVL、KCL。表2－1电阻1R2R3R4R5R标称值（Ω）5105103001000510测量值（Ω）表2－2E1E2U1U2U3U4U5电压(V)I1I2I3I4I5电流(mA)（3）上述测量数据和计算结果验证特勒根定理内容之一：∑UI=0（4）实验值与理论值比较，计算相对误差，分析误差原因。2．验证迭加性和齐次性原理。（1）按图2－1接线。（2）使E1=0，E2=6V作用，用万用表DC档测量各电阻两端电压。（3）使E1=1.5V，E2=0作用，用万用表DC档测量各电阻两端电压。表2－3U1U2U3U4U5E1=0，E2=6VE1=1.5V，E2=0迭加结果E1=3V，E2=0（4）使E1=3V，E2=0作用，测量各电阻两端电压，验证齐次性原理。（5）测量数据记录于表2－3中。（6）进行误差计算和分析。3．戴维南等效定理。（1）公式法。1）验线路如图2—1所示，其中E1=1.5V，E2=6V。断开BC点，从AC两端看进去，测出AC两端的开路电压UOC。2）接上BC点，测出AC两端的电压UL（即U5）。3）数据记录于表2－4中。运用公式：LLOCORUUR)1(，计算等效内阻RO与理论计算比较。（2）半电压法测等效内阻RO，即断开BC点，在AC两端接上标准电阻箱，调节电阻箱电阻，使AC两端电压为UL=UOC/2，则标准电阻箱的读数即为RO（等效电阻）。表2－4oULULRLLOCORUUR)1(公式法半电压法四、思考题1．简述你所知道的电路定律及适用的条件？2．戴维南—诺顿定理的适用条件，电压源或电流源方向如何确定？有几种求等效电阻的方法，应该注意什么？3．如何设计电路，用实验验证特勒根定理的三种表达形式？4．本实验中，一路采用直流电压源，一路采用交流电压源，KCL，KVL是否成立？五、实验仪器1．电路基本定律实验板2．直流稳压电源3．数字万用表