基爾霍夫定律實驗報告
在我們平凡的日常里，報告與我們的生活緊密相連，其在寫作上具有一定的竅門。一聽到寫報告就拖延癥懶癌齊復發(fā)？以下是小編為大家收集的基爾霍夫定律實驗報告，希望能夠幫助到大家。
基爾霍夫定律實驗報告1
一、實驗目的
(1)加深對戴維南定理和諾頓定理的理解。 (2)學習戴維南等效參數(shù)的各種測量方法。 (3)理解等效置換的概念。
(4)學習直流穩(wěn)壓電源、萬用表、直流電流表和電壓表的正確使用方法。
二、實驗原理及說明
(1)戴維南定理是指—個含獨立電源、線性電阻和受控源的一端口，對外電路來說，可以用一個電壓源和一個電阻的串聯(lián)組合來等效置換。此電壓源的電壓等于該端口的開路電壓UOC，而電阻等于該端口的全部獨立電源置零后的輸入電阻，如圖2-l所示。這個電壓源和電阻的串聯(lián)組合稱為戴維南等效電路。等效電路中的電阻稱為戴維南等效電阻Req。
所謂等效是指用戴維南等效電路把有源一端口網(wǎng)絡(luò)置換后，對有源端口(1-1' )以外的電路的求解是沒有任何影響的，也就是說對端口l-1'以外的電路而言，電流和電壓仍然等于置換前的值。外電路可以是不同的。
(2)諾頓定理是戴維南定理的對偶形式，它指出一個含獨立電源、線性電阻和受控源的一端口，對外電路來說，可以用一個電流源和電導的并聯(lián)組合來等效置換，電流源的電流等于該一端口的短路電流Isc，而電導等于把該—端口的全部獨立電源置零后的輸入電導Geq=1/Req，見圖2-l。
(3)戴維南—諾頓定理的等效電路是對外部特性而言的，也就是說不管是時變的還是定常的，只要含源網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部除獨立的電源外都是線性元件，上述等值電路都是正確的。
圖2-1一端口網(wǎng)絡(luò)的等效置換
(4)戴維南等效電路參數(shù)的測量方法。開路電壓Uoc的測量比較簡單，可以采用電壓表直接測量，也可用補償法測量;而對于戴維南等效電阻Req的取得，可采用如下方：網(wǎng)絡(luò)含源時用開路電壓、短路電流法，但對于不允許將外部電路直接短路的網(wǎng)絡(luò)(例如有可能因短路電流過大而損壞網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部器件時)不能采用此法;網(wǎng)絡(luò)不含源時，采用伏安法、半流法、半壓法、直接測量法等。
三、實驗儀器儀表
四、實驗內(nèi)容及方法步驟
(一)計算與測量有源一端口網(wǎng)絡(luò)的開路電壓、短路電流
(1)計算有源一端口網(wǎng)絡(luò)的開路電壓Uoc(U11')、短路電流Isc(I11')根據(jù)附本表2-1中所示的有源一端口網(wǎng)絡(luò)電路的已知參數(shù)，進行計算，結(jié)果記入該表。
(2)測量有源一端口網(wǎng)絡(luò)的開路電壓Uoc，可采用以下幾種方法：
1)直接測量法。直接用電壓表測量有源一端口網(wǎng)絡(luò)1-1'端口的開路電壓，見圖2-2電路，結(jié)果記入附本表2-2中。
圖2-2開路電壓、短路電流法圖2-3補償法二、補償法三
2)間接測量法。又稱補償法，實質(zhì)上是判斷兩個電位點是否等電位的方法。由于使用儀表和監(jiān)視的方法不同，又分為補償法一、補償法二、補償法三。
補償法一：用發(fā)光管判斷等電位的方法，利用對兩個正反連接的發(fā)光管的亮與不亮的直接觀察，進行發(fā)光管兩端是否接近等電位的`判斷�？勺孕性O(shè)計電路。此種方法直觀、簡單、易行又有趣味，但不夠準確�？膳c電壓表、毫伏表和電流表配合使用。具體操作方法，留給同學自行考慮選作。
補償法二：用電壓表判斷等電位。如圖2-3所示，把有源一端口網(wǎng)絡(luò)端口的1'與外電路的2'端連成一個等位點;Us兩端外加電壓，起始值小于開路電壓Ull';短接電位器Rw和發(fā)光管D1、D2，這樣可保證外加電壓Us正端2與有源一端口開路電壓正端1直接相對，然后把電壓表接到1、2兩端后，再進行這兩端的電位比較。經(jīng)過調(diào)節(jié)外加電源Us的輸出電壓壓，調(diào)到1、2兩端所接電壓表指示為零時，即說明1端與2端等電位，再把l、2端斷開后，測外加電源Us的電壓值，即等于有源一端口網(wǎng)絡(luò)的開路電壓Uoc，此值記入附本表2-2中。
補償法三:用電流表或檢流計判斷等電位的方法，條件與方法同上，當調(diào)到l、2兩端所接電壓表指示為零時，再換電流表或檢流計接到l、2兩端上，見圖2-3。微調(diào)外加電源Us的電壓使電流表或檢流計指示為0(注意一般電源電壓調(diào)量很小)，再斷開電流表或檢流計后，用電壓表去測外加電源Us的電壓值，應(yīng)等于Uoc，此結(jié)果對應(yīng)記入附本表2-2。此方法比用電壓表找等電位的方法更準確，但為了防止被測兩端1、2間電位差過大會損壞電流表，所以一定要在電壓表指示為零后，再把電流表或檢流計換接上。
以上方法中，補償法一測量結(jié)果誤差較大，補償法三測量結(jié)果較為精確，但也與電流表靈敏度有關(guān)。
(二)計算與測量有源一端口網(wǎng)絡(luò)的等效電阻Req
(1)計算有源一端口網(wǎng)絡(luò)的等效電阻Req。當一端口網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部無源時(把雙刀雙投開關(guān)K1合向短路線)，計算有源一端口網(wǎng)絡(luò)的等效電阻尺Req。電路參數(shù)見附本表2-1中，把計算結(jié)果記入該表中。
(2)測量有源一端口網(wǎng)絡(luò)的等效電阻只Req。可根據(jù)一端口網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部是否有源，分別采用如下方法測量：1)開路電壓、短路電流法。當一端口網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部有源時(把雙刀雙投開關(guān)K1合向電源側(cè))，見圖2-2所示，USN=30V不變，測量有源一端口網(wǎng)絡(luò)的開路電壓和短路電流Isc。把電流表接l-1'端進行短路電流的測量。測前要根據(jù)短路電流的計算選擇量程，并注意電流表極性和實際電流方向，測量結(jié)果記入附本表2-3，計算等效電阻Req。
2)伏安法。當一端口網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部無源時(把雙刀雙投開關(guān)Kl合向短路線側(cè))，整個一端口網(wǎng)絡(luò)可看成一個電阻，此電阻值大小可通過在一端口網(wǎng)絡(luò)的端口外加電壓，測電流的方法得出，見圖2-4。具體操作方法是外加電壓接在Us兩端，再把l'、2'兩端相連，把發(fā)光管和電位器Rw短接，電流表接在1、2兩端，此時一端口網(wǎng)絡(luò)等效成一個負載與外加電源Us構(gòu)成回路，Us電源電壓從0起調(diào)到使電壓表指示為1OV時，電流Is2與電壓值記入附本表2-3，并計算一端口網(wǎng)絡(luò)等效電阻Req=Us/IS2。
圖2-4伏安法圖2-5半流法
3)半流法。條件同上，只是在上述電路中再串進一個可調(diào)電位器Rw(去掉Rw短接線)如圖2-5所示，外加電源Us電壓10V不變。當調(diào)Rw使電流表指示為伏安法時電流表的指示的一半時，即I's2=Is2/2，此時電位器Rw的值等于一端口網(wǎng)絡(luò)等效電阻Req，斷開電流表和外加電源Us，測Rw值就等于是及Req，結(jié)果記入附本表2-3。
4)半壓法。半壓法簡單、實用，測試條件同上，見圖2-6。把1、2兩端直接相連，外加電源Us=10V，調(diào)Rw使URw=(1/2)Us時，說明Rw值即等于一端口網(wǎng)絡(luò)等效電阻Req，斷開外接電源Us，再測量Rw的值，結(jié)果記入附本表2-3。
5)直接測量法。當一端口網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部無源時，如圖2-7所示，可用萬用表歐姆檔測量或直流電橋直接測量1-1'兩端電阻Req (此種方法只適用于中值、純電阻電路)，測試結(jié)果記入附本表2-3中。
圖2-6半壓法圖2-7直接測量法
說明：以上各方法測出的值均記入附本表2-3中，計算后進行比較，并分析判斷結(jié)果是否正確。 (3)驗證戴維南定理，理解等效概念：
1)戴維南等效電路外接負載。如圖2-8(a)所示，首先組成一個戴維南等效電路，即用外電源Us(其值調(diào)到附本表2-2用直接測量法測得的Uoc值)與戴維南等效電阻R5=Req相串后，外接R5=100Ω的負載，然后測電阻R6兩端電壓UR6和流過R6的電流值IR6，記入附本表2-4。
圖2-8驗證戴維南定理
(a)戴維南等效電路端口負載R6;(b)N網(wǎng)絡(luò)的端口接負載R6
2)N有源網(wǎng)絡(luò)1-1'端口外接負載。如圖2-8(b)所示，同樣接R6=100Ω的負載，測電壓UR6與電流IR6，結(jié)果記入附本表2-4中，與1)測試結(jié)果進行比較，驗證戴維南定理
(4)驗證諾頓定理，理解等效概念：
1)諾頓等效電路外接負載。如圖2-9(a)所示，首先組成一個諾頓等效電路，即用外加電流源Is(其值調(diào)到附本表2-3中開路電壓、短路電流法測得的短路電流Isc值)與戴維南等效電阻R5=Req并后，外接R6=100Ω的負載，然后測電阻R6兩端電壓UR6和流過R6的電流值IR6，記入本表2-5。采用此方法時注意，由于電流源不能開路，具體操作要在教師具體指導下進行，否則極易損壞電流源。
圖2-9驗證諾頓定理等效電路
(a)諾頓等效電路端口接負載R6;(b)N網(wǎng)絡(luò)的端口接負載R6
2)與上述(3)之2)中的測試結(jié)果進行比較，參閱圖2-8(b)，驗證諾頓定理。
五、測試記錄
表2-1戴維南等效參數(shù)計算
表2-2等效電壓源電壓Uoc測量結(jié)果
表2-3戴維南等效電阻Req測量(計算)結(jié)果
表2-4驗證戴維南定理
指導教師簽字：xxx
20xx年x月x日
六、實驗注意事項
(1)USN是N網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的電源，Us是外加電源，接線時極性位置，電壓值不要弄錯。
(2)此實驗是用多種方法驗證比較，測量中一定要心中有數(shù)，注意各種方法的特點、區(qū)別，決不含糊，否則無法進行比較，實驗也將失去意義。
(3)發(fā)光管是用作直接觀察電路中有否電流、電流的方向及判斷兩點是否接近等電位用。但因發(fā)光管是非線性元件，電阻較大，不管那種方法，只要測量電流、電壓時就把它短接掉，即用短線插到發(fā)光管兩頭的N2、N3插孔即可。
(4)測量電流、電壓時都要注意各表極性、方向和量程的正確選擇。測量時要隨時與事先計算的含源一端口網(wǎng)絡(luò)的等效電阻、開路電壓、短路電流等值進行比較，以保證測量結(jié)果的準確。
七、預習及思考題
(1)根據(jù)附本表2-1中一端口網(wǎng)絡(luò)的參數(shù)，計算開路電壓Uoc、短路電流Isc和等效電阻Req，并將結(jié)果記入該表中。
(2)用開路電壓、短路電流法測量等效電阻時，開路電壓、短路電流是否可以同時進行測量，為什么?
基爾霍夫定律實驗報告2
一、實驗目的
(1)加深對基爾霍夫定律的理解。
(2)學習驗證定律的方法和儀器儀表的正確使用。
二、實驗原理及說明
基爾霍夫定律是集總電路的基本定律，包括電流定律(KCL)和電壓定律(KVL)。
基爾霍夫定律規(guī)定了電路中各支路電流之間和各支路電壓之間必須服從的約束關(guān)系，無論電路元件是線性的或是非線性的，時變的或是非時變的，只要電路是集總參數(shù)電路，都必須服從這個約束關(guān)系。
(1)基爾霍夫電流定律(KCL)。在集總電路中，任何時刻，對任一節(jié)點，所有支路電流的代數(shù)和恒等于零，即∑i=0。通常約定：流出節(jié)點的支路電流取正號，流入節(jié)點的支路電流取負號。
(2)基爾霍夫電壓定律(KVL)。在集總電路中，任何時刻，沿任一回路所有支路電壓的代數(shù)和恒等于零，即沿任—回路有∑u=0。在寫此式時，首先需要任意指定一個回路繞行的方向。凡電壓的參考方向與回路繞行方向一致者，取"+"號;電壓參考方向與回路繞行方向相反者，取"一"號。
(3)KCL和KVL定律適用于任何集總參數(shù)電路，而與電路中的元件的性質(zhì)和參數(shù)大小無關(guān)，不管這些元件是線性的'、非線性的、含源的、無源的、時變的、非時變的等，定律均適用。
三、實驗儀器儀表
四、實驗內(nèi)容及方法步驟
(1)驗證(KCL)定律，即∑i=0。分別在自行設(shè)計的電路或參考的電路中，任選一個節(jié)點，測量流入流出該節(jié)點的各支路電流數(shù)值和方向，記入附本表1-1～表1-5中并進行驗證。參考電路見圖1-1、圖1-2、圖1-3所示。
(2)驗證(KVL)定律，即∑u=0。分別在自行設(shè)計的電路或參考的電路中任選一網(wǎng)孔(回路)，測量網(wǎng)孔內(nèi)所有支路的元件電壓值和電壓方向，對應(yīng)記入表格并進行驗證。參考電路見圖1-3。
五、測試記錄表格
表1-1線性對稱電路
表1-2線性對稱電路
表1-3線性不對稱電路
表1-4線性不對稱電路
表1-5線性不對稱電路
注：1、USA、USB電源電壓根據(jù)實驗時選用值填寫。
2、U、I、R下標均根據(jù)自擬電路參數(shù)或選用電路參數(shù)對應(yīng)填寫。
指導教師簽字：xxx
20xx年x月x日
六、實驗注意事項
(1)自行設(shè)計的電路，或選擇的任一參考電路，接線后需經(jīng)教師檢查同意后再進行測量。
(2)測量前，要先在電路中標明所選電路及其節(jié)點、支路和回路的名稱。
(3)測量時一定要注意電壓與電流方向，并標出"+"、"一"號，因為定律的驗證是代數(shù)和相加。 (4)在測試記錄表格中，填寫的電路名稱與各參數(shù)應(yīng)與實驗中實際選用的標號對應(yīng)。
七、預習及思考題
(1)什么是基爾霍夫定律，包括兩個什么定律? (2)基爾霍夫定律適用于什么性質(zhì)元件的電路?
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