实验五基尔霍夫定律的验证.docx

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1、实验五 基尔霍夫定律的验证： 一、实验目的 1、验证基尔霍夫定律，加深对基尔霍夫定律的理解； 2、掌握直流电流表的使用以及学会用电流插头、插座测量各支路电流的方法； 3、学习检查、分析电路简单故障的能力。 二、原理说明 1、基尔霍夫定律 基尔霍夫电流定律和电压定律是电路的基本定律，它们分别用来描述结点电流和回路 电压，即对电路中的任一结点而言，在设定电流的参考方向下，应有 I 0，一般流出结 点的电流取正号，流入结点的电流取负号；对任何一个闭合回路而言，在设定电压的参考方 向下，绕行一周，应有 U 0，一般电压方向与绕行方向一致的电压取正号，电压方向与 绕行方向相反的电压取负号。 在实验前，必

2、须设定电路中所有电流、电压的参考方向，其中电阻上的电压方向应与 电流方向一致，见图81所示。 2、检查、分析电路的简单故障 电路常见的简单故障一般出现在连线或元件部分。连线部分的故障通常有连线接错， 接触不良而造成的断路等；元件部分的故障通常有接错元件、元件值错，电源输出数值（电 压或电流）错等。 故障检查的方法是用用万用表（电压档或电阻档）或电压表在通电或断电状态下检查 电路故障。 （1）通电检查法：在接通电源的情况下，用万用表的电压档或电压表，根据电路工作 原理，如果电路某两点应该有电压，电压表测不出电压，或某两点不应该有电压，而电压表 测出了电压，或所测电压值与电路原理不符，则故障必然出

3、现在此两点间。 （2）断电检查法：在断开电源的情况下，用万用表的电阻档，根据电路工作原理，如 果电路某两点应该导通而无电阻（或电阻极小），万用表测出开路（或电阻极大），或某两点 应该开路（或电阻很大），而测得的结果为短路（或电阻极小），则故障必然出现在此两点间。 本实验用电压表按通电检查法检查、分析电路的简单故障。 三、实验设备 1、MEL06组件 （含直流数字电压表、直流数字毫安表） 2、恒压源（含6V，12V，030V可调） F510 WA1kWB 四、实验内容+ 6V _US1US2 I1R1I3R2I2 3、EEL30组件（含实验电路） 12V 实验电路如图81所示，图中的电源US1用

4、恒压源R3510 W_ 中的6V输出端，US2用030V可调电压输出端，并510 W330 W 将输出电压调到12V（以直流数字电压表读数为准）。实ERDR5 C 4 验前先设定三条支路的电流参考方向，如图中的I1、I2、图8-1 I3所示，并熟悉线路结构，掌握各开关的操作使用方法。 1、熟悉电流插头的结构，将电流插头的红接线端插入数字毫安表的红（正）接线端， 电流插头的黑接线端插入数字毫安表的黑（负）接线端。 2、测量支路电流将电流插头分别插入三条支路的三个电流插座中，读出各个电流值。 按规定：在结点A，电流表读数为，表示电流流出结点，读数为，表示电流流入 结点，然后根据图81中的电流参考方

5、向，确定各支路电流的正、负号，并记入表81 中。 支路电流(mA) 计算值 测量值 相对误差 表81 支路电流数据 I1I2I3 US2UR1 UR2UR3UR4UR5 3、测量元件电压 用直流数字电压表分别测量两个电源及电阻元件上的电压值，将数据记入表82中。 测量时电压表的红（正）接线端应插入被测电压参考方向的高电位（正）端，黑（负）接线 端插入被测电压参考方向的低电位（负）端。 表82 各元件电压数据 各元件电压（V） US1 计算值（V） 测量值（V） 相对误差 4、检查、分析电路的简单故障 在图81实验电路中，用选择开关已设置了开路、短路、元件值、电源值错误等故障，用 电压表按通电检

6、查法检查、分析电路的简单故障：首先用选择开关选择正常，在单电源 作用下，测量各段电压，记入自拟的表格中，然后分别选择故障15，测量对应各段电 压，与正常时的电压比较，并将分析结果记入表83中。 表83 故障原因 故障1 故障2 故障3 故障4 故障5 五、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、防止电源两端碰线短路。 3、若用指针式电流表进行测量时，要识别电流插头所接电流表的“、”极性，倘若 不换接极性，则电表指针可能反偏（电流为负值时），此时必须调换电流表极性，重新测量， 此时指针正偏，但读得的电流值必须冠以负号。 六、预习与思考题 1

7、、根据图81的电路参数，计算出待测的电流I1、I2、I3和各电阻上的电压值，记入 表82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、在图81的电路中，A、D两结点的电流方程是否相同？为什么？ 3、在图81的电路中可以列几个电压方程？它们与绕行方向有无关系？ 4、实验中，若用万用表直流毫安档测各支路电流，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 1、回答思考题； 2、根据实验数据，选定实验电路中的任一个结点，验证基尔霍夫电流定律（KCL）的正 确性； 3、根据实验数据，选定实验电路

8、中的任一个闭合回路，验证基尔霍夫电压定律（KCL） 的正确性； 4、列出求解电压UEA和UCA的电压方程，并根据实验数据求出它们的数值； 5、写出实验中检查、分析电路故障的方法，总结查找故障的体会。 实验六RLC串联谐振电路特性的研究 一、实验目的 1、加深理解电路发生谐振的条件、特点，掌握电路品质因数（电路值）、通频带的物 理意义及其测定方法； 2、学习用实验方法绘制、串联电路不同Q值下的幅频特性曲线； 3、熟练使用信号源、频率计和交流毫伏表。 二、原理说明 1 )， wC 在图23所示的、串联电路中，电路复阻抗Z = R+ j(wL- 1& 1 2pLC 谐振频率 f0 = 。 A 1 R

9、 R R 当wL= wC 时，ZR ，U 与I& 同相，电路发生串联谐振，谐振角频率w0 = 1 LC ， I& + U& 在图231电路中，若U& 为激励信号，U&R 为响应- f0 fL f0 fhf0 图23-3 CL RU&R f 信号，其幅频特性曲线如图232所示，在时，图23-1 A1，URU ，时，URU ，呈带通特性。A0.707，即 UR0.707U 所对 应的两个频率L和为下限频率和上限频率，L为通频带。通频带的宽窄与电阻 R有关，不同电阻值的幅频特性曲线如图233所示。 A 1 ULUC U =U 或 0.707 0 0.707 R 图23-2 电路发生串联谐振时，URU

10、 ，ULUCQU ，Q称为品质因数，与电路的参数R、 L、C 有关。值越大，幅频特性曲线越尖锐，通频带越窄，电路的选择性越好，在恒压源 供电时，电路的品质因数、选择性与通频带只决定于电路本身的参数，而与信号源无关。在 本实验中，用交流毫伏表测量不同频率下的电压 U 、UR、UL、UC，绘制、串联 电路的幅频特性曲线，并根据D f = fh - fL 计算出通频带，根据Q= Q=f0计算出品质因数, fh - fL 三、实验设备 、信号源（含频率计） 、交流毫伏表 、33组件（含实验电路） 四、实验内容 实验电路如图234所示（在33组件上），图中：L10H，R、C可选不 - 1 同数值，信号源

11、输出正弦波电压作为输入电+uR3 压，调节信号源正弦波输出电压，并用交 ，并保持不变，信号源正弦波输出电压的u 2100W1000pF 8000pF 频率用频率计测量。16.5mHuC 、测量、串联电路谐振频率4u0540pF - 流毫伏表测量，使输入电压的有效值1+ - 50W + 选取R200 ，C6800PF，调节信号L +0540pF5 源正弦波输出电压频率，由小逐渐变大（注图23-4 意要维持信号源的输出电压不变，用交流毫伏表不断监视），并用交流毫伏表测量电阻R两 端电压 UR，当 UR的读数为最大时，读得频率计上的频率值即为电路的谐振频率0，并测量 此时的UC与UL值（注意及时更换

12、毫伏表的量限），将测量数据记入自拟的数据表格中。 2、测量、串联电路的幅频特性 在上述实验电路的谐振点两侧，调节信号源正弦波输出频率，按频率递增或递减 z或KHz,依次各取7个测量点，逐点测出UR、UL和UC 值，记入表231中。 表231 幅频特性实验数据一 f(Hz) UR(V) UL(V) UC(V) 3、在上述实验电路中，改变电阻值，使 R=100W,重复步骤 1、的测量过程，将幅频 特性数据记入表232中。 表232 幅频特性实验数据二 f(Hz) UR(V) UL(V) UC(V) 五、实验注意事项 1、测试频率点的选择应在靠近谐振频率附近多取几点，在改变频率时，应调整信号输 出电

13、压，使其维持在不变； 2、在测量 UL和 UC数值前，应将毫伏表的量限改大约十倍，而且在测量 UL与 UC时毫伏 表的“”端接电感与电容的公共点4。 六、预习与思考题 1、根据实验1、3的元件参数值，估算电路的谐振频率，自拟测量谐振频率的数据表格； 2、改变电路的哪些参数可以使电路发生谐振，电路中的数值是否影响谐振频率？ 3、如何判别电路是否发生谐振？测试谐振点的方案有哪些？ 4、电路发生串联谐振时，为什么输入电压不能太大，如果信号源给出的电压， 电路谐振时，用交流毫伏表测和，应该选择用多大的量限？为什么？ 5、要提高、串联电路的品质因数，电路参数应如何改变？ 七、实验报告要求 1、电路谐振时，比较输出电压 UR与输入电压 U 是否相等？和是否相等？试分 析原因。 2、根据测量数据，绘出不同值的三条幅频特性曲线： Rf (f), f (f), f (f) 3、计算出通频带与值，说明不同值时对电路通频带与品质因素的影响； 4、对两种不同的测值的方法进行比较，分析误差原因； 5、回答思考题1、2、5； 6 、试总结串联谐振的特点。