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1、电路定理的验证,第 3 章,电路定理是电路理论的基础，通过实验一方面可以验证电路定理，加深对理论的理解，另一方面通过基本实验的训练，培养学生在电工电子实验中的规范性操作，掌握电路实验的基本技能。本章主要包括基尔霍夫定律、叠加定理和戴维南定理的验证研究。,3.1 基尔霍夫定律的研究,3.3 戴维南定理,3.2 叠加定理,3.1 基尔霍夫定律的研究,一、实验目的,1通过实验研究基尔霍夫电流定律（KCL）和基尔霍夫电压定律（KVL）。,2掌握直流电压表、电流表的使用方法。,3学会使用直流稳压电源 。,4学会判断电流、电压的正负。,二、实验原理及依据,1在研究基尔霍夫定律时，必须先假设电流、电压的参考
2、方向，若电流、电压的参考方向与实际方向相同，则电流、电压取正，否则取负。实际操作时，将电流表、电压表按参考方向接入电路，若电流表、电压表指针正偏，说明参考方向与实际方向相同，读取的数值记为正值；若指针反偏，则将表重新调换极性连接，而结果记为负值。,2基尔霍夫电流定律：在任意时刻，流经任一节点的所有支路电流代数和恒为零。其数学表达式为,3基尔霍夫电压定律：在任意时刻，沿任一回路绕行一周所有支路电压的代数和恒为零。,三、实验设备及元器件,可调直流稳压电源TXLNO533 25（30V/2A） 1台 电阻器 TXLN0533 08 1个 （可供选的电阻有430 100 150 51 10 1K 10
3、0K等） 直流电流表 TXLN0531 18 1个 直流电压表 TXLN0531 19 1个 电流测试插孔 TXLN0533 41（配有电流测试棒） 1个,四、安全操作规程,1. 连接或拆装电路时，要用手拿住导线插头轻轻插入或拔出，避免用力过猛损坏导线和插头。 2电路连接后必须认真检查，确认无误后方可通电。 3禁止用手触摸表盘，以防静电影响读取数值。 4防止电源两端碰线连接。 5实验完毕后将电源电压调回零位，再关闭电源。,（1）按照电路图3-1连接电路,（2）量程选择：,测量支路电流和元件两端电压时选择仪表量程要从较大量程逐渐过渡到合适量程。,五、实验内容与操作步骤,（3）测节点a处各支路电流
4、：,将电流表按参考方向接入电路，若电流表指针正偏，说明参考方向与实际方向相同，读取的数值记为正值； 若指针反偏，则迅速断开电路，将表重新调换极性连接，表针正偏，结果记为负值。,（4）将测量结果记入表3-1中。,（5）在图3-1中选取左右两个网孔，用直流电压表测出两个100电阻和150电阻两端的电压。,（6）将测量结果记入表3-2中。,（7）分析数据，总结规律。,1电路连接正确，20分。一处连接错误扣5分； 2电路走线规范，工具、仪表使用无误，20分。一处错误扣5分； 3在一个小时内完成实验内容，10分。拖延10分钟以内 扣2分；10分钟以上扣5分； 4电流、电压正负测量正确，10分。错一个扣分
5、； 5数据测量准确，对实验规律的描述正确，10分； 6实验报告内容齐全，书写整齐，实验步骤有理，结论正确，实验分析合理，30分。,六、技能检验标准,3.2 叠加定理的研究,一、实验目的,1通过实验研究电路的叠加定理，加深对该定理的理解。,2进一步熟悉电压表、电流表及电压源等设备的使用。,二、实验原理及依据,叠加定理：在线性电路中，由几个独立电源共同作用所产生的各支路电流（或电压），等于各个独立电源分别单独作用时，在各相应支路产生的电流（或电压）的叠加。,三、实验设备及元器件,在可调直流稳压电源（双路）TXLNO533 25（30V/2A） 1台 电阻器 TXLN0533 08 1个（可供选的电
6、阻有430 100 150 51 10 1K 100K等） 直流电流表 TXLN0531 18 1个 直流电压表 TXLN0531 19 1个 电流测试插孔 TXLN0533 41（配有电流测试棒） 1个,1电路连接后必须认真检查。确认无误后方可通电。 2禁止用手触摸表盘，以防静电影响读取数值。 3防止电源两端碰线连接。 4实验中，电压源的电压要用电压表测量，仪器上所显示的数值仅为参考值（准确度低）。 5实验完毕后将电源电压调回零位，再关闭电源。,四、安全操作规程,1. 按图3-3接好电路。,五、实验内容与操作步骤,2.电流的测量方法,将电流测试棒的红、黑两插头分别接至直流电流表的“+、”两插
7、孔，然后将测试棒另一端按照参考方向插入 需测量支路的电流测试插孔内，若表针正偏，电 流读数为正值；若反偏，迅速拔出测试棒，调换 测试棒的极性，重新插入，此时表针必正偏，电流读数为负值。,3. 两电源共同作用测量电流、电压,按照图3-3所示，令两电源共同作用，分别测量5个电阻两端的电压和通过节点a的三条支路电流，并将测量数据记录于表3-3中。,4. 电源单独作用测量,令电源单独作用，用短路线代替，电路如图3-4所示，用直流电压表和电流表（接电流测试棒）测量各支路压、电流，并将测量数据记录于表3-3中。令电源单独作用，用短路线代替，电路如图3-5所示，重复上述第4步的测量，并将测量数据记录于表3-
8、3中。,5. 分析数据，得出结论。,六、技能检验标准,1电路连接正确，20分。一处连接错误扣5分； 2、电路走线规范，工具、仪表使用无误，20分。一处 错误扣5分； 3在90分钟内完成实验内容，10分。拖延10分钟以内扣2分；10分钟以上扣5分； 4数据测量准确，对实验规律的描述正确，20 5实验报告内容齐全，书写整齐，实验步骤有条理，结论正确，实验分析合理，30分。,3.3 戴维南定理的验证,一、实验目的,1通过实验学会用电压表和电流表测量有源二端网络的等效电阻和开路电压。,2利用实验了解两个网络等效的验证方法，从而加深对戴维南定理的理解。,二、实验原理及依据,1、戴维南定理：任何有源线性二
9、端网络，都可以等效为一个电压源模型。该电压源模型的理想电压源电压Us等于有源二端网络的开路电压，电压源模型的内阻R0等于相应的无源二端网络的等效电阻。,2. 两网络等效的条件：如果两个网络接任何相同的负载时，端口伏安关系都相同，则这两个网络对外效果相同，即两网络等效。,三、实验设备,可调直流稳压电源（双路）TXLNO533 25 （30V/2A） 1台 电阻器块 TXLN0533 08 1个（可供选的电阻有430、100 、150、51、10等） 直流电流表 TXLN0531 18 1块 直流电压表 TXLN0531 19 1块 电流测试插孔 TXLN0533 41（配有电流测试棒） 1个 导
10、线若干,1在实验过程中，要明确二端网络的两个端钮位置。 2测量端口电压时，电压表要与被测电路并联，即电压表的两个接线柱要分别与网络两端相连。 3测量短路电流时，电流表要与被测支路串联。由于电流表要测的是端口短路电流，故需将电流表两个接线柱分别与电路的两个端钮相连。因电流表内阻很小，所以流过电流表的电流就是网络端口的短路电流。 4验证等效性电路连接中，注意电压表的位置要连接正确。,四、操作注意事项,1. 连接线性有源二端网络,五、内容与操作步骤,2.测量线性有源二端网络的电路参数,按电路图3-6连好线性有源二端网络。,（1）测量开路电压UOC ：用直流电压表，选择合适的量程测量开路电压UOC ,
11、测量电路如图3-7所示，并将测量结果填入表3-4中。,（2）测无源网络的等效电阻R0 :测量方法有多种，这里只介绍两种。,（a）开路短路法测等效电阻选择合适的量程，用直流电流表测出有源二端网络端口的短路电流ISC ，测量电路如图3-8所示，并将测量结果填入表3-4中。利用测得的短路电流和第（1）步中测得的开路电压，根据公式 求出等效电阻，并将结果填入表3-4中。,（b）外加电源法测等效电阻将有源二端网络的电源去掉，使之成为无源网络，然后在a、b两端另外加一个给定的电压U =15V ，测得此时端口的电流I ，则等效电阻。测量电路如图 3-9所示，测量并将结果记入表3-4中。用（a）、( b）两种
12、方法测得的等效电阻应该相等，若误差太大，应找出原因，排除干扰重新测量，并将两次测量结果求平均值，填入表3-4中。,3. 组成戴维南等效电路,根据测得的开路电压和等效电阻，选择合适的电阻和电压值组成戴维南等效电路。其形式如图3-10所示，此等效电路与图3-6的二端网络对外电路来说效果相同。,4. 验证等效性,将两网络接相同的滑动变阻器作为负载，并用电压表和电流表分别测其端口电压和电流，电路如图3-11（a）和（b）所示。滑动滑动变阻器使两图中的端口电流相同，观察电压表的示数是否相同，并将结果记录在表3-5中。若每次改变滑动变阻器的数值，测量结果都相同，则说明两网络等效。,5总结实验,总结实验过程，对每一步的结果进行理论计算，并将理论计算结果与实验测量结果进行比较，分析误差产生的原因。,六、技能检验标准,1电路连接正确，20分。一处连接错误扣5分； 2电路走线规范、用线合理，仪表使用无误，20分。一处错误扣5分； 3在100分钟内完成实验内容，10分。拖延10分钟以内扣2分；10分钟以上扣5分； 4实验数据能和理论分析相联系，数据测量准确， 20分； 5实验报告内容齐全，书写整齐，实验步骤有条理，实验分析总结合理，30分。,
