電路理論課程教案-實驗二 電路基本定律的研究

實驗二電路基本定律的研究一、實驗目的1驗證KCL、KVL。2驗證特勒根定理之一。3加深對線性電路的特性迭加性和齊性的認識。4掌握戴維南等效電路參數(shù)的實驗測定方法。5加深對電路基本定律認識。二、實驗原理基爾霍夫定律和特勒根定律對集總參數(shù)電路具有普遍的適應性。在集總參數(shù)電路中，對任一個節(jié)點，在任一時刻，流出或流進此節(jié)點的所有支路電流的代數(shù)和等于零，即I0，在集總參數(shù)電路中，對任一回路，在任一時刻，沿該回路的所有支路電壓的代數(shù)和為零，即U0。KCL、KVL適用于任何集總參數(shù)電路，它與元件的性質(zhì)無關。只與電路的拓撲結(jié)構(gòu)有關。而特勒根定理之一是指出整個電路的功率一定是守衡的，滿足UI0這一約束關系。它們分別基于電流連續(xù)性原理、電位的單值性原理和能量守衡原理。迭加定理在線性網(wǎng)絡中，幾個激勵電源共同作用于該網(wǎng)絡所產(chǎn)生的響應，可以看成是每個激勵電源單獨作用時所產(chǎn)生的響應的迭加，稱此為迭加定理。由于網(wǎng)絡是線性的，所以存在響應與電源成正比例關系，稱此為齊次性。線性電路應同時滿足迭加性和齊次性。功率則不滿足迭加定理。戴維南諾頓定理，任何一個線性有源二端網(wǎng)絡，總可以用一個恒壓源與內(nèi)阻串聯(lián)的支路或一個恒流源與內(nèi)阻并聯(lián)的支路來代替。恒壓源的電壓等于該網(wǎng)絡的開路電壓，恒流源的電流等于該網(wǎng)絡的短路電流，而內(nèi)阻等于該網(wǎng)絡中所有獨立源為零（保留內(nèi)阻及受控源）時的等效電阻。戴維南諾頓等效電路的內(nèi)阻?？捎脺y量方法求得在開路兩端接一已知電阻RL，測量RL兩端電壓UL，然后代入計算公式LOCORUR1UOC式中為負載開路時的開路電壓。也可采用半電壓法求得在開路兩端接一可變電阻RL，調(diào)RL同時測兩端電壓UL，當ULUOC/2時，則有RORL。圖21電路基本定律實驗線路圖三、實驗內(nèi)容1驗證基爾霍夫定律和特勒根定理內(nèi)容之一。（1）用萬用表電阻檔測出圖21電路中的各個電阻值。測量數(shù)據(jù)記錄于表21中。（2）調(diào)節(jié)E115V，E26V，接上電壓源，用萬用表DC檔測量各電阻電壓，參考方向如圖21所示。數(shù)據(jù)記錄于表22中，就同時能計算出各支路電流，驗證KVL、KCL。表21電阻1R23R45R標稱值（）5105103001000510測量值（）表22E1E2U1U2U3U4U5電壓VI1I2I3I4I5電流MA（3）上述測量數(shù)據(jù)和計算結(jié)果驗證特勒根定理內(nèi)容之一UI0（4）實驗值與理論值比較，計算相對誤差，分析誤差原因。2驗證迭加性和齊次性原理。（1）按圖21接線。（2）使E10，E26V作用，用萬用表DC檔測量各電阻兩端電壓。（3）使E115V，E20作用，用萬用表DC檔測量各電阻兩端電壓。表23U1U2U3U4U5E10，E26VE115V，E20迭加結(jié)果E13V，E20（4）使E13V，E20作用，測量各電阻兩端電壓，驗證齊次性原理。（5）測量數(shù)據(jù)記錄于表23中。（6）進行誤差計算和分析。3戴維南等效定理。（1）公式法。1）驗線路如圖21所示，其中E115V，E26V。斷開BC點，從AC兩端看進去，測出AC兩端的開路電壓UOC。2）接上BC點，測出AC兩端的電壓UL（即U5）。3）數(shù)據(jù)記錄于表24中。運用公式，計算等效內(nèi)阻RO與LOCRR1理論計算比較。（2）半電壓法測等效內(nèi)阻RO，即斷開BC點，在AC兩端接上標準電阻箱，調(diào)節(jié)電阻箱電阻，使AC兩端電壓為ULUOC/2，則標準電阻箱的讀數(shù)即為RO（等效電阻）。表24OLLLCRU1公式法半電壓法四、思考題1簡述你所知道的電路定律及適用的條件2戴維南諾頓定理的適用條件，電壓源或電流源方向如何確定有幾種求等效電阻的方法，應該注意什么3如何設計電路，用實驗驗證