篇一：实验二 基尔霍夫定律和叠加原理的验证(实验报告答案)
实验二基尔霍夫定律和叠加原理的验证
一、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.验证线性电路中叠加原理的正确性及其适用范围，加深对线性电路的叠加性和齐次性的认识和理解。
3.进一步掌握仪器仪表的使用方法。
二、实验原理
1．基尔霍夫定律
基尔霍夫定律是电路的基本定律。它包括基尔霍夫电流定律(KCL)和基尔霍夫电压定律(KVL)。
(1)基尔霍夫电流定律(KCL)
在电路中，对任一结点，各支路电流的代数和恒等于零，即ΣI＝0。 (2)基尔霍夫电压定律(KVL)
在电路中，对任一回路，所有支路电压的代数和恒等于零，即ΣU＝0。 基尔霍夫定律表达式中的电流和电压都是代数量，运用时，必须预先任意假定电流和电压的参考方向。当电流和电压的实际方向与参考方向相同时，取值为正；相反时，取值为负。
基尔霍夫定律与各支路元件的性质无关，无论是线性的或非线性的电路，还是含源的或无源的电路，它都是普遍适用的。
2．叠加原理
在线性电路中，有多个电源同时作用时，任一支路的电流或电压都是电路中每个独立电源单独作用时在该支路中所产生的电流或电压的代数和。某独立源单独作用时，其它独立源均需置零。（电压源用短路代替，电流源用开路代替。）
线性电路的齐次性（又称比例性），是指当激励信号（某独立源的值）增加或减小K倍时，电路的响应（即在电路其它各电阻元件上所产生的电流和电压值）也将增加或减小K倍。
三、实验设备与器件
1.直流稳压电源 1 台 2.直流数字电压表 1 块 3.直流数字毫安表 1 块 4.万用表 1 块 5.实验电路板1 块
四、实验内容
1．基尔霍夫定律实验 按图2-1接线。
图2-1 基尔霍夫定律实验接线图
(1)实验前，可任意假定三条支路电流的参考方向及三个闭合回路的绕行方 向。图2-1中的电流I1、I2、I3的方向已设定，三个闭合回路的绕行方向可设为ADEFA、BADCB和FBCEF。
(2)分别将两路直流稳压电源接入电路，令U1=6V，U2=12V。
(3)将电路实验箱上的直流数字毫安表分别接入三条支路中，测量支路电流， 数据记入表2-1。此时应注意毫安表的极性应与电流的假定方向一致。
(4)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，数据记 入表2-1。
2．叠加原理实验
(1)线性电阻电路
图2-2 叠加原理实验接线图
①分别将两路直流稳压电源接入电路，令U1=12V，U2=6V。
②令电源U1单独作用， BC短接，用毫安表和电压表分别测量各支路电流 及各电阻元件两端电压，数据记入表2-2。
③令U2单独作用，此时FE短接。重复实验步骤②的测量，数据记入表2-2。 ④令U1和
U2共同作用，重复上述测量，数据记入表2-2。 ⑤取U2=12V，重复步骤③的测量，数据记入表2-2。 (2)非线性电阻电路
按图2-2接线，此时开关K投向二极管IN4007侧。重复上述步骤①～⑤的测量过程，数据记入表2-3。
表 2-3 叠加原理实验数据（非线性电阻电路）
(3) 判断电路故障
按图2-2接线，此时开关K投向R5（330Ω）侧。任意按下某个故障设置按键，重复实验内容④的测量。数据记入表2-4中，将故障原因分析及判断依据填入表2-5。
表 2-4 故障电路的实验数据
表 2-5 故障电路的原因及判断依据
五、实验预习
1. 实验注意事项
(1)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。
(2)防止稳压电源两个输出端碰线短路。
(3)用指针式电压表或电流表测量电压或电流时，如果仪表指针反偏，则必须调换仪表极性，重新测量。此时指针正偏，可读得电压或电流值。若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。
(4)仪表量程的应及时更换。
2. 预习思考题
(1)根据图2-1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2-1中，以便实验测量时，可正确地选定毫安表和电压表的量程。
答：基尔霍夫定律的计算值
根据基尔霍夫定律列方程如下：
(1)I1+ I2 = I3 （KCL） (2) （510+510）I1 + 510 I3 = 6 （KVL）(3)（1000+330）I3 + 510 I3 = 12 （KVL）
由方程（1）、（2）、（3）解得：
I1 = 0.00193A= 1.93 mA I2 = 0.00599A= 5.99 mA
I3 = 0.00792A= 7.92mA UFA =510?0.00193=0.98 V UAB =?1000?0.00599 =?5.99V UAD =510?0.00792=4.04V UDE =510?0.00193=0.98 V
UCD =?330 ?0.00599 =?1.97V
(2)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？若用直流数字毫安表进行测量时，则会有什么显示呢？
答：指针式万用表万用表作为电流表使用，应串接在被测电路中。并注意电流的方向。即将红表笔接电流流入的一端（“?”端），黑表笔接电流流出的一端（“?”端）。如果不知被测电流的方向，可以在电路的一端先接好一支表笔，另一支表笔在电路的另—端轻轻地碰一下，如果指针向右摆动，说明接线正确；如果指针向左摆动(低于零点，反偏)，说明接线不正确，应把万用表的两支表笔位置调换。
记录数据时应注意电流的参考方向。若电流的实际方向与参考方向一致，则电流取正号 ，若电流的实际方向与参考方向相反，则电流取负号。
若用直流数字毫安表进行测量时，则可直接读出电流值。但应注意：所读得电流值的正、负号应根据设定的电流参考方向来判断。
(3)实验电路中，若有一个电阻器改为二极管，试问叠加原理的叠加性与齐次性还成立吗？为什么？
答： 电阻改为二极管后，叠加原理不成立。因为二极管是非线性元件，含有二极管的非线性电路，不符合叠加性和齐次性。
六、实验报告
1. 根据实验数据，选定实验电路图2.1中的结点A，验证KCL的正确性。 答：依据表2-1中实验测量数据，选定结点A，取流出结点的电流为正。通过计算验证KCL的正确性。
I1 = 2. 08 mA I2 = 6. 38 mA I3 = 8. 43mA 即8.4?32.?086?.3?8?0 .
结论： I3?I1 ?I2 = 0， 证明基尔霍夫电流定律是正确的。
2. 根据实验数据，选定实验电路图2.1中任一闭合回路，验证KVL的正确性。
答：依据表2-1中实验测量数据，选定闭合回路ADEFA，取逆时针方向为回路的绕行方向电压降为正。通过计算验证KVL的正确性。
UAD = 4.02 VUDE = 0. 97 VUFA= 0. 93 V U1= 6. 05V
6.05?0.97?4.02?0.93?0.03?0
结论：U1?UDE?UAD?UAF?0 ， 证明基尔霍夫电压定律是正确的。 同理，其它结点和闭合回路的电流和电压，也可类似计算验证。电压表和电流表的测量数据有一定的误差，都在可允许的误差范围内。
3. 根据实验数据，验证线性电路的叠加性与齐次性。 答：验证线性电路的叠加原理：
篇二：实验2--验证叠加原理
验证叠加原理
一． 实验目的
1． 验证叠加定理，加深对该定理的理解 2． 掌握叠加原理的测定方法 3． 加深对电流和电压参考方向的理解 二． 实验原理与说明
对于一个具有唯一解的线性电路，由几个独立电源共同作用所形成的各支路电流或电压，是各个独立电源分别单独作用时在各相应支路中形成的电流或电压的代数和。
(a)电压源电流源共同作用电路 (b)电压源单独作用电路 (c)电流源单独作用电路
图5-1 电压源，电流源共同作用与分别单独作用电路
图5-1所示实验电路中有一个电压源Us及一个电流源Is。 设Us和Is共同作用在电阻R1上产生的电压、电流分别为U1、I1，在电阻R2上产生的电压、电流分别为U2、I2，如图5-1(a)所示。为了验证叠加原理令电压源和电流源分别作用。当电压源Us不作用，即Us=0时，在Us处用短路线代替；当电流源Is不作用，即Is=0时，在Is处用开路代替；而电源内阻都必须保留在电路中。 （1） 设电压源Us单独作用时（电源源支路开路）引起的电压、电流分别为U1、U2、I1、I2，如图5-1(b)所示。
（2） 设电流源单独作用时（电压源支路短路）引起的电压、电流分别为U1、U2、I1、I2，如图5-1(c)所示。
这些电压、电流的参考方向均已在图中标明。验证叠加定理，即验证式（5-1）成立。
"
"
"
"
'
'
'
'
U1?U1'?U1"
'"
U2?U2?U2
I1?I1'?I1"
'" I2?I2?I2
式（5-1）
5-1
三． 实验设备
名称 数量 型号 1． 直流稳压电源 1台0~30V可调 2． 固定稳压电源 1台+15V 3． 万用表 1台
4． 电阻 3只51?*1100?*1330?*1 5． 短接桥和连接导线 若干P8-1和50148 6． 实验用9孔插件方板 1块297mm×300mm
四． 实验步骤
1． 按图5-2接线，取直流稳压电源US1=10V，US2=15V，电阻R1=330?，R2=100?，R3=51。
图5-2 验证叠加原理的实验线路
2． 当US1、US2两电源共同作用时，测量各支路电流和电压值。
选择合适的电流表和电压表量程，及接入电路的极性。用短接桥（或导线）将“5”和“2”连接起来。接通电源US1；用短接桥（或导线）将“6”和“4”连接起来，接通电源US2，分别测量电流I1、I2、I3和电压U1、U2、U3。根据图5-2电路中各电流和电压的参考方向，确定被测电流和电压的正负号后，将数据记入表5-1中。
3． 当电源US1单独作用时，测量各电流和电压的值。
选择合适的电流表和电压表量程，确定接入电路的极性。用短接桥（或导线）将“5”和“2”
'
连接起来，接通电源US1；将“6”和“3”连接起来，使电源US2不作用。分别测量电流I1、I2、I3
'
'
'
和电压U1、U2、U3。根据图5-2中各电流和电压的参考方向，确定被测电流和电压的正负号后，
''
将数据记入表5-1中。
4． 当电源US2单独作用时，测量各电流和电压的值。
选择合适的电流表和电压表量程，确定接入电路的极性，用短接桥（或导线）将“5”和“1”连接起来，使电源US1不工作；将“6”和“4”连接起来，接通电源US2。分别测量电流I1、I2、I3
"
"
"
"
"
和电压U1、U2、U3。根据图5-2中各电流和电压的参考方向，确定被测电流和电压的正负号后，将数据记入表5-1中。
5-2
"
表5-1 验证叠加原理实验数据
五． 注意事项
1． 进行叠加原理实验中，电压源Us不作用，是指Us处用短路线代替，而不是将Us 本身短路。
2． 测量电压、电流时，要根据图5-2中各电流和电压的参考方向，来判断实际方向， 若不一致，则在该数值前加“－”号。
六． 分析和讨论
1． 在进行叠加原理实验时，不作用的电压源、电流源怎样处理？为什么？ 2． 根据本实验的原理，根据给定的电路参数和电流、电压参考方向，分别计算两电
源共同作用和单独作用时各支路电流和电压的值，和实验数据进行相对照，并加以总结和验证。 3． 通过对实验数据的计算，判别三个电阻上的功率是否也符合叠加原理？ 4． 把US2用恒流源代替，思考如何安排电路原理图？ 答：
1.进行叠加原理实验是，在不作用的电压源处用短路线代替，在不作用的电流源处用开路代替，这样处理是为了让电压源和电流源分别作用。
2.由实验数据及计算后可知：由两电源共同作用时各支路的电流和电压的值等于两电源分别单独作用时各支路的电流和电压的值得代数和。因为实验本身存在的误差，因此，是符合叠加原理的。 3.通过计算，三个电阻上的功率不符合叠加原理。
4.将R2于恒流源并联连接，并在恒流源的导线上接上一个开关，这样验证叠加原理时就可以控制恒流源了。
5-3
篇三：叠加原理的验证实验(电工学实验)
叠加原理的验证
一、实验目的
1． 验证叠加定理，加深对该定理的理解。 2． 掌握叠加原理的测定方法。
3． 加深对电流和电压参考方向的理解。
二、实验原理与说明
对于一个具有唯一解的线性电路，由几个独立电源共同作用所形成的各支路电流或电压，是各个独立电源分别单独作用时在各相应支路中形成的电流或电压的代数和。
图2-1所示实验电路中有一个电压源Us及一个电流源Is。 设Us和Is共同作用在电阻R1上产生的电压、电流分别为U1、I1，在电阻R2上产生的电压、电流分别为U2、I2，如图2-1(a)所示。为了验证叠加原理令电压源和电流源分别作用。当电压源Us不作用，即Us=0时，在Us处用短路线代替；当电流源Is不作用，即Is=0时，在Is处用开路代替；而电源内阻都必须保留在电路中。
（1） 设电压源Us单独作用时（电源源支路开路）引起的电压、电流分别
''
为U1'、U2、I1'、I2，如图2-1(b)所示。
（2） 设电流源单独作用时（电压源支路短路）引起的电压、电流分别为U1"、
""
、I1"、I2，如图2-1(c)所示。 U2
这些电压、电流的参考方向均已在图中标明。验证叠加定理，即验证式（2-1）成立。
U1?U1'?U1"
'"
U2?U2?U2
I1?I1'?I1"
'" I2?I2?I2
式（2-1）
四、实验内容
实验线路如图6-1所示，用TT-DG-003挂箱的“基尔夫定律/叠加原理”线路。
1. 将两路稳压源的输出分别调节为12V和6V，接入U1和U2处。 2. 令U1电源单独作用（将开关K1投向U1侧，开关K2投向短路侧）。用直流数字电压表和毫安表（接电流插头）测量各支路电流及各电阻元件两端的电压，数据记入表2-1。
2122
测量和记录，数据记入表6-1。
4. 令U1和U2共同作用（开关K1和K2分别投向U1和U2侧）， 重复上述的测量和记录，数据记入表6-1。
5. 将U2的数值调至＋12V，重复上述第3项的测量并记录，数据记入表6-1。 6. 将R5（330Ω）换成二极管 1N4007（即将开关K3投向二极管IN4007侧），重复1～5的测量过程，数据记入表6-2。
7. 任意按下某个故障设置按键，重复实验内容4的测量和记录，再根据测量结果判断出故障的性质。
五、实验注意事项
1. 用电流插头测量各支路电流时，或者用电压表测量电压降时，应注意仪表的极性，正确判断测得值的＋、－号后，记入数据表格。2. 注意仪表量程的及时更换。
六、思考题
1. 在叠加原理实验中，要令U1、U2分别单独作用，应如何操作？可否直接将不作用的电源（U1或U2）短接置零？
2. 实验电路中，若有一个电阻器改为二极管， 试问叠加原理的迭加性与齐次性还成立吗？为什么？
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