1.7 实践项目 基尔霍夫定律的验证
项目目的
熟悉仪器仪表的使用,会用电流插头、插座测量各支路电流,加深对基尔霍夫定律的理解,搭接电路来验证基尔霍夫定律。
设备材料
1)可调直流稳压电源。
2)万用表。
3)直流数字电压表。
4)基尔霍夫定律、叠加原理电路板。
5)直流数字电流表。
1.7.1 任务1 验证基尔霍夫电流定律
基尔霍夫电流定律是电路的基本定律之一。测量某电路的各支路电流,应能满足基尔霍夫电流定律(KCL),即对电路中的任一个节点而言,应有∑i=0。不论是线性电路还是非线性电路,都是普遍适用的。运用上述定律时必须注意各支路或闭合回路中电流的正方向,此方向可预先任意设定。
操作步骤及方法如下。
1)实训基尔霍夫定律验证接线图如图1-28所示。此处使用挂箱上的“基尔霍夫定律、叠加原理”电路板。
图1-28 基尔霍夫定律验证接线图
2)实验前先任意设定3条支路电流正方向。如图1-27中的I1、I2、I3的方向已设定。闭合回路的正方向可任意设定。分别将两路直流稳压源接入电路,令U1=6V,U2=12V。
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。将电流插头分别插入3条支路的3个电流插座中,读出并记录电流值。将测量结果填入表1-5中。
4)验证两个节点的A和D的∑i是否等于0。将结果计入表1-6。
电流测量(mA)如表1-5所示。
表1-5 电流测量(mA)
基尔霍夫电流定律验证如表1-6所示。
表1-6 基尔霍夫电流定律验证
1.7.2 任务2 验证基尔霍夫电压定律
基尔霍夫电压定律是电路的基本定律。测量某电路每个元件两端的电压,应能满足基尔霍夫电压定律(KVL),即对电路中的任何一个闭合回路而言,应有∑u=0。不论是线性电路还是非线性电路,都是普遍适用的。运用上述定律时必须注意各支路或闭合回路中电压的正方向,此方向可预先任意设定。
1. 操作步骤及方法
1)实训接线图如图1-28所示。用直流数字电压表分别测量两路电源及电阻元件上的电压值,将测量结果记入表1-7中。
电压测量(V)如表1-7所示。
表1-7 电压测量(V)
2)验证两个回路ABCDA和ADEFA的∑u是否等于零。将结果记入表1-8中。
基尔霍夫电压定律验证如表1-8所示。
表1-8 基尔霍夫电压定律验证
2. 注意事项
1)调节电压时注意电压的量程。
2)网络元件阻值与所给参考接线图1-28不一致时,可以按现有的电阻重新组成电路进行测试。
3)所有需要测量的电压值,均以电压表测量的读数为准。U1、U2也需测量,不应取电源本身的显示值。
4)防止稳压电源两个输出端碰线短路。
5)用数显电压表或电流表测量,则可直接读出电压或电流值。但应注意:所读得的电压或电流值的正确正、负号应根据设定的电流参考方向来判断。
3. 思考题
1)根据图1-28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)实验中,若用指针式万用表直流电流档测各支路电流,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?
4. 项目报告
1)将实践数据填入相应的表格中,选定节点A,验证KCL的正确性。
2)根据实训数据,选定任意一个闭合回路,验证KVL的正确性。
3)将各支路电流和闭合回路的方向重新设定,重复验证。
4)分析误差原因。
5)小结对基尔霍夫定律的认识。