知己图书网站建设策划书,上线了小程序怎么收费,网页版微信怎么退出,shopex整合wordpress实验目的 验证基尔霍夫电流定律#xff08;KCL#xff09;和电压定律#xff08;KVL#xff09;加深对该定理的理解验证叠加定理#xff0c;加深对该定理的理解验证戴维南定理#xff0c;掌握有源二端口网络的开路电压#xff0c;短路电流和入端等效电阻的测定方法通过实…实验目的 验证基尔霍夫电流定律KCL和电压定律KVL加深对该定理的理解验证叠加定理加深对该定理的理解验证戴维南定理掌握有源二端口网络的开路电压短路电流和入端等效电阻的测定方法通过实验加强对参考方向的掌握和运用的能力 实验原理与说明
1.叠加定理:
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叠加。 图1-1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RL、R3上产生的电流分别为IAB、IDB如图1-1(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Us0时在Us处用短路线代替当电流源Is不作用即Is0时在Is处用开路代替而电源内阻都必须保留在电路中。
设电压源Us单独作用时电流源支路开路在电阻RL、R3上产生的电流分别为IAB‘、IDB‘如图1-1(b)所示。设电流源单独作用时电压源支路短路在电阻RL、R3上产生的电流分别为IAB‘’、IDB‘’如图1-1(c)所示。 这些电流的参考方向均已在图中标明。验证叠加定理即验证式1-1成立。 IAB IAB‘ IAB‘’
IDB IDB ‘ IDB‘’ 式1-1 2.基尔霍夫定律
1)基尔霍夫电流定律KCL 在任一时刻流出或流入集中参数电路中任一节点的电流的代数和恒等于零即 ΣI0 或 ΣI入ΣI出 式1-2
此时若取流出节点的电流为正则流入节点的电流为负。它反映了电流的连续性。说明了节点上各支路电流的约束关系它与电路中元件的性质无关。
图1-1所示实验电路中要验证基尔霍夫电流定律可选一电路节点B按图中电流的参考方向测定出各支路电流值并约定流出该节点的电流为正反之取负号。将测得的各电流代入式1-2即IS-IAB-IDB0或ISIABIDB加以验证。
2)基尔霍夫电压定律KVL 按约定的参考方向在任一时刻集中参数电路中任一回路上全部元件两端电压代数和恒等于零即ΣU0 式1-3
它说明了电路中各段电压的约束关系它与电路中元件的性质无关。式1-3中通常规定凡支路或元件电压的参考方向与回路绕行方向一致者取正号反之取负号。
图1-1所示实验电路中要验证基尔霍夫电压定律可选电路右边回路回路绕行方向为顺时针,按图中的参考方向测定出回路中各元件电压值并约定与回路绕行方向一致者取正号反之取负号将测得的各电压代入式1-3即UABUBCUCA0加以验证。
3.电压、电流的实际方向与参考方向的对应关系
参考方向是为了分析、计算电路而人为设定的如下图1-2所示。实验中测量的电压、电流的实际方向由电压表、电流表的“正”端所标明。在测量电压、电流时若电压表、电流表的“正”端与参考方向的“正”方向一致则该测量值为正值否则为负值。 4.戴维南定理 一个含独立电源受控源和线性电阻的二端口网络其对外作用可以用一个电压源串联电阻的等效电源代替其等效源电压等于此二端口网络的开路电压其等效内阻是二端口网络内部各独立电源置零后所对应的不含独立源的二端口网络的输入电阻或称等效电阻如图1-3所示。 5. 诺顿定理 一个含独立电源受控源和线性电阻的二端口网络其对外作用可以用一个电流源并联电阻的等效电源代替其等效源电流等于此二端口网络的短路电流其等效内阻是二端口网络内部各独立电源置零后所对应的不含独立源的二端口网络的输入电阻或称等效电阻如图1-4所示。 6. 有源二端网络等效参数的测量方法-----开路电压、短路电流法 在有源二端网络输出端开路时用电压表直接测量其输出端的开路电压Uoc然后将输出端短路用电流表测量其短路电流Isc则等效电阻为 实验设备 名称 数量 型号
双路可调直流电源 1块 30121046直流电压电流表 1块 30111047电阻 4只 10W*1 330W*1 510W*2测电流插孔 3只 电流插孔导线 3条短接桥和连接导线 若干 P8-1和50148实验用9孔插件方板 1块 300mm×298mm可调电阻 1只 1000W*1 实验步骤
1. 实验电路如下图1-5所示其中R1330欧R2 R3510欧 R410欧 RL400欧稳压源的输出Es12V恒流源的输出Is10mA。注意应将稳压源调出相应的值再接入电路。恒流源接入电路中再调出相应的值。
分以下3种情况分别测量 Uab Ubc Uca Iab Idb。将结果填入下表, 注意每次测量读取数据时各支路电流及支路电压取关联参考方向。
1令电压源、电流源共同作用。
2令电压源单独作用。
3令电流源单独作用 a.叠加原理的验证 根据表1-1测量的数据通过计算分别验证Uab Ubc Uca Iab Idb的值满足下面的叠加原理公式
Y电压源、电流源共同作用Y电压源单独作用Y电流源单独作用 b. 基尔霍夫定律的验证
1)根据表1-1测量的数据通过计算验证节点B的KCL方程 ΣI0
2)根据表1-1测量的数据通过计算验证回路ABC的KVL方程 ΣU0 2. 戴维南、诺顿定理的验证
验证戴维南、诺顿定理的一个有源二端网络如下图1-6a中虚线所示其中R1330欧R2 R3510欧 R410欧用开路电压、短路电流法测量该有源二端网络的开路电压Uoc和短路电流Isc并计算R0数据记录于表2中 1测量有源二端网络的外特性
在图1-6a所示电路中接入负载电阻RLRL是由可变电阻组成的使用前要先找准其零位即RL0的位置改变RL的值测量其两端电压和通过的电流数据记录于表3中。
表3 RL(Ω) 0 200 400 600 800 1000 ∞ U(V) I(mA)
2测量戴维南等效电路的外特性 构成戴维南等效电路如图1-6b所示图中电压源Uoc和内阻R0为表2中测得的值根据内阻R0的大小用实验箱中的510Ω、1Ω、2.2Ω、5.1Ω10Ω等电阻串联在一起尽量接近R0的值要求误差小于1Ω负载电阻RL仍用可变电阻器改变RL的值测量其两端电压和通过的电流数据记录于表4中。
表4 RL(Ω) 0 200 400 600 800 1000 ∞ U(V) I(mA)
(3) 测量诺顿等效电路的外特性
构成诺顿等效电路如图1-4b所示,图中电压源Isc和等效电阻R0为表2中测得的值根据等效电阻Ro的大小用实验箱中的510Ω、1Ω、2.2Ω、5.1Ω10Ω等电阻串联在一起, 尽量接近Ro的值要求误差小于1Ω负载电阻RL仍用可变电阻器改变RL的值测量其两端电压和通过的电流数据记录于表5中。
表5 RL(Ω) 0 200 400 600 800 1000 ∞ U(V) I(mA)
注意事项 测量电压、电位、电流时不但要读出数值来还要判断实际方向并与设定的参考方向进行比较若不一致则该数前加“”号。注意稳压电源的输出端切勿短路恒流源不可开路。换接线路时必须先关断电源。实验完毕须将导线、仪表归位恢复到待使用状态。 分析和讨论 测量电压、电流时如何判断数据前的正负号负号的意义是什么电位出现负值其意义是什么叠加原理、基尔霍夫定律和戴维南、诺顿定律分别在什么条件下成立在实验中处理电压源和电流源的具体步骤和注意事项是什么为什么 实验报告要求 1根据表1-1的测量数据通过计算验证叠加定理和基尔霍夫定律的正确性。 2电阻元件所消耗的功率能否用叠加原理计算而得用实验数据通过计算结果说明。 3根据表3、4、5的测量数据在同一坐标纸上绘出各自的伏安特性曲线比较其结果以验证戴维南、诺顿定理及其等效变换的正确性。 4. 分析实验误差总结实验收获和体会。 实验数据仅供参考
