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1、1实验实验 2.1 基尔霍夫定律与电位的测定基尔霍夫定律与电位的测定一、实验名称：一、实验名称：基尔霍夫定律与电位的测定二、实验任务及目的二、实验任务及目的1.基本实验任务 学习直流电路中电压、电流的测量方法；验证基尔霍夫电流、电压定律；测量电路中各点的电位。 2.扩展实验任务 学习判断故障原因和排除简单故障的方法。 3.实验目的 验证和理解基尔霍夫定律；学习电压、电流的的测量方法；学习电位的测量方法，用实验证明电位的 相对性、电压的绝对性。三、实验原理及电路三、实验原理及电路1.实验原理 基尔霍夫定律。基尔霍夫电流定律（KCL）：对电路中的任一节点，各支路电流的代数和等于零，即。基尔霍夫电压
2、定律（KVL）：对任何一个闭合电路，沿闭合回路的电压降的代数和为零，即 0I。 0U2.实验电路四、实验仪器及器件四、实验仪器及器件1.实验仪器 双路直流稳压电源 1 台，使用正常（双路输出电压是否正确而稳定） ；直流电流表 1 台，使用正常 （读数是否正确） ；万用表 1 台，使用正常（显示是否正确而稳定） 。 2.实验器件 电流插孔 3 个，使用正常（不接电流表时，是否电阻为零） ；100/2W 电阻 2 个，200/2W 电阻 1 个， 300/2W 电阻 1 个，470/2W 电阻 1 个，使用正常。五、实验方案与步骤简述五、实验方案与步骤简述1.用万用表直流电压档监测，调节直流稳压电
3、源两路输出分别为 16V 和 8V。R1 R2R3+US1+US2EA*1*2 *3BDCI1I2 I3图 2.1.1 基尔霍夫定律实验电路FR4R522.按图 2.1.1 接线，根据计算值，选择电流表、万用表合适量程，测量并记录实验数据。六、实验数据六、实验数据1.基本实验内容图 2.1.2 基尔霍夫定律 multism11 仿真图表 2.1.1 验证基尔霍夫定律数据记录及计算I1I2I3I IUABUBEUEFUFAUUBCUCDUDEUEBU 项目项目 (mA)(V)(V)(V)(V)仿真值仿真值1717- - 5 522220 07.8337.8336.56.51.6671.667-
4、- 16160 0- - 1 18 8- - 0.50.5- - 6.56.50 0测量值测量值 误差误差% %3图 2.1.3 分别以 E、B 为参考点电位、电压测量 multism11 仿真图表 2.1.2 电位、电压测量数据记录及计算VAVBVCVDVEVFUABUBCUCDUBEUDEUEFUFAUAD 项目项目 （V V）（V V）参考点参考点 E仿真值仿真值14.33314.3336.56.57.57.5- - 0.50.50 0- - 1.6671.6677.8337.833- - 1 18 86.56.5- - 0.50.51.6671.667- - 161614.83314.
5、833参考点参考点 E测量值测量值 误差误差% %参考点参考点 B B仿真值仿真值7.8337.8330 01 1- - 7 7- - 6.56.5- - 8.1678.1677.8337.833- - 1 18 86.56.5- - 0.50.51.6671.667- - 161614.83314.833参考点参考点 B B测量值测量值 误差误差% %2.2.扩展实验内容扩展实验内容 分析扩展试验任务中常见故障原因。 （1)1)通电后电路不能工作，任何部分都测不到电压或电流。通电后电路不能工作，任何部分都测不到电压或电流。 故障原因：电源故障或电源输入接口接触不良。 （2 2）通电后电路或仪
6、表某部分冒烟，有异味以及发烫等。）通电后电路或仪表某部分冒烟，有异味以及发烫等。 故障原因：电路短路。 （3 3）某一部分无电压或电流，其他部分的电压电流与理论值不符。）某一部分无电压或电流，其他部分的电压电流与理论值不符。 故障原因：电路连接错误，某支路开路。 （4 4）将电压表的表笔放至电路上后，电压表无指示。）将电压表的表笔放至电路上后，电压表无指示。 故障原因：表笔没插好，接触不良。 （5 5）将电流表接入电路，表针打坏，表头烧毁。）将电流表接入电路，表针打坏，表头烧毁。 故障原因：电流表并联在待测电路两端。 （6 6）指针式电压、电流表反向偏转，不能读出正确数值。）指针式电压、电流表
7、反向偏转，不能读出正确数值。 故障原因：电压、电流实际方向与指针式电压、电流表表笔所接方向相反。 （7 7）电压、电流表指针偏转角度很小，不能读出正确数值。）电压、电流表指针偏转角度很小，不能读出正确数值。 故障原因：电压、电流表量程选择过大。七、实验数据分析七、实验数据分析1.1.依据实验结果，进行分析比较，验证基尔霍夫定律的正确性。依据实验结果，进行分析比较，验证基尔霍夫定律的正确性。 基尔霍夫电流定律：根据图 2.1.1 电路中所标明的参考方向，有 I1-I2-I3=0，代入实际数据 17mA-（-5mA）-22mA=0，即，得证。 0I基尔霍夫电压定律：根据图 2.1.1 电路中所标明
8、的参考方向，有 UAB+UBE+UEF+UFA=0，代入实际数据7.833V+6.5V+1.667V+(-16V)=0,即，得证。 0U2.2.依据实验结果，分析电压和电位的关系。依据实验结果，分析电压和电位的关系。 例如以 E 为参考点，VA=14.33V，UAB=7.833V；以 B 为参考点，VA=7.833V，UAB=7.833V。可见，电位值 的大小与参考点的选取有关，具有相对性。而两点间的电压值与参考点无关，具有绝对性。 3.3.误差分析误差分析 误差见测试数据表格中，最大误差为 XX。 4.4.产生误差的原因产生误差的原因 （1 1）测量仪器的精确度。）测量仪器的精确度。43 3
9、 3/43/4 位万用表（最大量程位万用表（最大量程 39993999） ，基本直流精度，基本直流精度 0.05%0.05%；电流表（我国电工仪表分；电流表（我国电工仪表分 0.10.1，0.20.2，0.50.5，1.01.0，1.51.5，2.52.5，5.05.0 七个等级）七个等级） 。 （2 2）待测电路器件的精度。）待测电路器件的精度。 电路采用电路采用 E24E24 系列电阻，精度为系列电阻，精度为 5%5% （3 3）测量方法。）测量方法。 选取合适量程和正确读数。选取合适量程和正确读数。 5.5.减小误差的措施减小误差的措施 （1 1）从测量仪器上，正确使用和读数。）从测量仪
10、器上，正确使用和读数。 （2 2）从电路器件上，简化电路连线。）从电路器件上，简化电路连线。 （3 3）从测量方法上，多次测量取平均值。）从测量方法上，多次测量取平均值。八、存在问题的分析与处理八、存在问题的分析与处理1.实验中遇到的问题与处理 略九、实验的收获和体会九、实验的收获和体会验证了基尔霍夫定律，证明了电位的相对性和电压的绝对性，学习了直流电路中电压电流的测量和故 障排除，等等。说明：以上说明：以上 9 9 部分都齐全部分都齐全 A+=95A+=95 分；无扩展内容最多分；无扩展内容最多 B+=80B+=80 分；即无误差分析又无总结分；即无误差分析又无总结 B-=70B-=70 分；分； II、UU 不近似为不近似为 0 0、参考点电位不为、参考点电位不为 0 0 等数据错误以及抄袭最多给等数据错误以及抄袭最多给 C=60C=60 分。分。
