第一篇 电工与电机实验
实验一 验证基尔霍夫定律
一、实验目的 （1）学会用电流插头、插座测量各支路电流的方法。 （2）验证基尔霍夫定律的正确性，加深对基尔霍夫定律的理解。 二、实验原理 （1）基尔霍夫电流定律（KCL）：在集总电路中，任何时刻，对任一节点， 所有流出（或流入）节点的支路电流的代数和恒等于零。即 0 I =å
同时规定：若流出节点的电流为正，则流入节点的电流为负。 （2）基尔霍夫电压定律（KVL）：在集总电路中，任何时刻，对任一回路， 所有支路电压的代数和恒等于零。即 0 U =å
上式求和时，需要指定一个回路的绕行方向，凡支路电压的参考方向与回路的 绕行方向相同者，该电压前面取“+”号；支路电压的参考方向与回路的绕行方向 相反者，前面取“-”号。 三、实验仪器与设备 实验所需设备如表 111 所示。 表 111 实验仪器与设备 序号 名称 型号与规格 数量 1 直流可调稳压电源 1 0～30V 1 2 直流可调稳压电源 2 0～30V 1 3 直流电压表 0～200V 1 4 直流毫安表 0～200mV 1 5 验证基尔霍夫定律与叠加原理的实验线路板 1第一篇 电工与电机实验 9 四、实验注意事项 （1）所有需要测量的电压值，均以直流电压表测量的读数为准，不以电源表盘 指示值为准。 （2）实验预习时，要对电路进行理论计算，测量电压、电流时，根据计算值 合理选择挡位。不清楚测量值的范围时，可以先用高挡位，再选用合适的低挡位。 （3） 用指针式电流表或电压表进行测量时， 若指针反偏， 此时必须调换极性， 重新测量，此时指针应正偏，就可以读值了，注意记录正负号。 （4）如果假设电流参考方向如图 111（a）所示，那么，电流表指示正值时， 电流记录为正。我们知道 UAB=UA-UB，如果电压表接线如图 111（b）所示，那 么，电压表指示为正值时，UAB 记录为正。 （a）电流表 （b）电压表 图 111 电流、电压表读数示例 （5）在实验台上用电流插头测量各支路电流时，要弄明白电流插头插入电流 插座后，插头的两根线分别接到了电流插座的哪一端。应该注意仪表的极性及数 据表格中“+” 、 “-”号的记录。电流插头的使用如图 112 所示。 （a）电流插头、插座原理图 （b）电流插头插入时状态 图 112 实验台电流插头测量各支路电流示例 A I + - V + - A B
（6）在图 113 所示的实验线路中，切换开关 S1、S2，切到 1 位置时，接通 电源，切到 2 位置时，线路短路；切换开关 S3，切到 1 位置时，330W电阻接入电 路，切到 2 位置时，二极管 VD 接入电路。 （7）防止稳压电源两个输出端碰线短路。电源 E1 或 E2 不作用时，将切换开 关 S1、S2 切到 2 位置，严禁用导线直接短接，这样会电压短路，烧坏电压源。 五、实验内容及步骤 实验线路如图 113 所示。 图 113 实验线路图 方法步骤如下： （1）实验前先任意设定三条支路的电流参考方向，如图 113 中的 I1、I2、I3。 （2）电源 E1、E2 分别并直流电压表，并调整电压分别为 6V、12V。 （3）分别将两路直流电压源接入电路。将切换开关 S1、S2、S3 都切到位置１。 （4）熟悉电流插头和电流插座的结构，将电流插头接至毫安表的“+” 、 “-” 两端，并根据设定的电流参考方向，确定所读数据的正负值。将电流插头分别插 入三条支路的三个电流插座中，读出并记录电流值，填入表 112 中。 表 112 验证基尔霍夫电流定律（单位 mA） 测量项目 I1 I2 I3 节点 A 电流ΣIA 计算值 测量值 相对误差 （5）用直流电压表分别测量回路中的电源及电阻元件上的电压值，要理解电 压表正、负指示的含义，实际电路中两个节点上电压的高低，记录数据时注意正、 负，记录于表 113 中。
第一篇 电工与电机实验 11
表 113 验证基尔霍夫电压定律（单位 V）
测量项目 UFE UFA UAD UAB UBC UCD UDE
FADEF 回路 ΣU ABCDA 回路 ΣU FBCEF 回路 ΣU 计算值 测量值 相对误差 （6）对电路中的节点 A，验证基尔霍夫电流定律（KCL），并计算产生的误 差。分别对表 113 中的三个电压回路验证基尔霍夫电压定律（KVL），并计算产 生的误差，填入表 113 中。 六、预习思考题 （1）根据图 113 的实验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毫安表和电压表的量程、并 计算相对误差。 （2）实验中，若用指针式万用表直流毫安挡测量各支路电流，什么情况下可 能出现毫安表指针反偏？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？ 七、实验报告要求 按实验基础知识（三）的要求书写实验报告，并完成以下各项要求。 （1）根据实验数据，选定实验电路中的一个节点 A，验证 KCL 的正确性。 （2）根据实验数据，选定实验电路中的任一个闭合回路，验证 KVL 的正确性。 （3）误差原因分析。 （4）根据实验数据表格，进行分析、比较，归纳，总结实验结论。 （5）写出心得体会。
一、实验目的 （1）验证叠加定理的正确性，加深对叠加定理的理解。 （2）验证线性电路的齐次性。 二、实验原理 （1）叠加定理是指由多个独立电源共同作用下的线性电路中，通过每一个元 件的电流或其两端的电压，可以看成是由每一个独立电源单独作用时，在该元件 上所产生的电流或电压的代数和。 （2）线性电路的齐次性是指当激励信号（某独立电源的值）增加或减小 K 倍时，电路的响应（即在电路中各电阻元件上所建立的电流和电压值）也将增加 或减小 K 倍。 三、实验仪器与设备 实验所需仪器与设备如表 121 所示。 表 121 实验仪器与设备 序号 名称 型号与规格 数量 1 直流可调稳压电源 1 0～30V 1 2 直流可调稳压电源 2 0～30V 1 3 直流电压表 0～200V 1 4 直流毫安表 0～200mV 1 5 验证叠加原理的实验线路板 1 四、实验注意事项 （1）所有需要测量的电压值均以电压表测量的读数为准，不以电源表盘指示 值为准。 （2）实验预习时，要对电路进行理论计算，测量电压、电流时，根据计算 值合理选择挡位。不知道要测量值的范围时，可以先用高挡位，再选用合适的 低挡位。
第一篇 电工与电机实验 13 （3） 用指针式电流表或电压表进行测量时， 若指针反偏， 此时必须调换极性， 重新测量，此时指针正偏，就可以读值了，注意记录正负号。 （4）电压表和电流表的读数方法和记录值参见实验一。 （5）在图 121 所示的实验线路图中，切换开关 S1、S2，切到 1 位置时，接 通电源，切到 2 位置时，线路短路；切换开关 S3，切到 1 位置时，330W电阻接入 电路，切到 2 位置时，二极管 VD 接入电路。 （6）防止稳压电源两个输出端碰线短路。电源 E1 或 E2 不作用时，将切换开 关 S1、S2 切到 2 位置，不能切到 1 位置将电压调为零，也不能用导线直接短接。 五、实验内容及步骤 实验线路如图 121 所示。 图 121 实验线路图 （1）在电源 E1、E2 两端分别并联直流数字电压表，并调整电压为 12V、6V， 然后将两路直流电压源接入电路。 （2）令 E1 电源单独作用：将切换开关 S1、S3 切到 1 位置，切换开关 S2 切到 2 位置，用直流毫安表和直流电压表分别测量各支路电流及各电源、电阻元件两 端的电压，数据记入表 122 中。 表 122 叠加定理的验证 测量项目 实验内容 I1 （mA） I2 （mA） I3 （mA） UFE （V） UBC （V） UFA （V） UAB （V） UAD （V） UDE （V） UCD （V） E1 单独作用（理论值） E1 单独作用（测量值） E2 单独作用（理论值） E2 单独作用（测量值）
续表 测量项目 实验内容 I1 （mA） I2 （mA） I3 （mA） UFE （V） UBC （V） UFA （V） UAB （V） UAD （V） UDE （V） UCD （V） E1、 E2 共同作用 （理论值） E1、 E2 共同作用 （测量值） 验证叠加定理 2E2 单独作用（理论值） 2E2 单独作用（测量值） 验证线路齐次性 （3）令 E2 电源单独作用：将切换开关 S2、S3 切到 1 位置，切换开关 S1 切到 2 位置，重复（2）中的测量并记录数据于表 122 中。 （4）令 E1 和 E2 电源共同作用：切换开关 S1、S2、S3 都切到 1 位置，重复上 述的测量并记录。 （5）将 E2 的数值调至+12V，令 E2 电源单独作用：将切换开关 S2、S3 切到 1 位置，切换开关 S1 切到 2 位置，重复上述的测量并记录。 （6）将切换开关 S3 切到 2 位置，即将 R5 （330W）换成二极管 IN4007，重复 （1）～（5）的测量过程，数据记入表中（表可以仿 122 自己画出）。 （7）分析实验产生的误差。 六、预习思考题 （1）根据图 121 所示的实验电路参数，计算出各种情况下电流 I1、I2、I3 的理论值和各电阻上的电压的理论值，记入表中，以便实验测量时可正确地选定 毫安表和电压表的量程。 （2）叠加原理中 E1、E2 分别单独作用，在实验中应如何操作？可否直接将 不作用的电源（E1 或 E2）调整到零或用导线短接？ （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？ 七、实验报告要求 按实验基础知识（三）的要求书写实验报告，并完成以下各项要求。 （1）误差原因分析。 （2）根据实验数据表格进行分析、比较和归纳。总结实验结论，即验证线性 电路的叠加性与齐次性。
第一篇 电工与电机实验 15 （3） 各电阻器所消耗的功率能否用叠加原理计算得出？试用上述实验数据进 行计算并作出结论。 （4）实验电路中，若有一个电阻改为二极管，试问叠加原理与齐次性还成立 吗？并用“实验内容及步骤”中（6）的实验数据说明。 （5）写出心得体会。
