直流电路电流、电压和电位的实验研究1.实验目的1）加深对基尔霍夫电流、电压定律的理解。2）掌握电流、电压参考方向的意义和电位参考点的概念。3）熟悉直流电源和直流仪表的使用方法。4）学习直接测量中仪表的误差分析方法。2.实验仪器直流稳压电源，指针式、数字式直流电流表，指针式、数字式直流电压表，可调节电位器，导线若干，定值电阻若干等。3.实验原理1.基尔霍夫定律：1）基尔霍夫电流定律：在任意时刻，任意结点上电流的代数和恒等于零。基尔霍夫电流定律的表达式（KCL方程）：∑I=0。2）基尔霍夫电压定律：在任意时刻，沿任意回路所有支路电压的代数和恒等于零。基尔霍夫电压定律的表达式（KVL方程）：∑u=0。2.电位电位常指某点到参考点的电压降。电位有个很重要的特性就是零电位点。所谓零电位点，是指电路中电位相同的点。零电位点的特点：零电位点之间电压差等于0。若用导线或电阻将等电位点连接起来其中没有电流通过，不影响电路原来工作状态。4.实验步骤1.KCL定律的研究（1）按图1所示搭建电路。（2）对a,b两个结点研究KCL定律。分别用指针式、数字式直流电流表测量a,b两个结点的相关电流，将相关数据填入表一，验证该节点电流的代数和是否等于零（∑I=0），并计算测量误差。R2R1图1KCL的实验电路I1I3I4I2I5Us1++--Us2R3R5R4mAmAmAmA+-+++---+-mAab2.KVL定律的研究（1）按图2所示搭建电路。（2）对整个闭合回路研究KCL定律。根据电压的参考方向，分别用指针式、数字式直流电流表测量各个电阻上的电压，将相关数据填入表二，验证闭合回路中的所有支路电压的代数和是否等于零（∑u=0），并计算测量误差。（3）对假想回路研究KCL定律。在图2所示的电路中选取假想回路cdefgc，回路电流控制在10～20mA。根据电压的参考方向，分别用指针式、数字式直流电流表测量各个电阻上的电压，将相关数据填入表二，验证假想回路中的所有支路电压的代数和是否等于零（∑u=0），并计算测量误差。5.注意事项1）根据实验电路给定的原件参数，先计算出实验要求测量的各个参数的理论值，并根据理论值，选择电阻（额定功率和最大电流）、仪表的量程及极性。2）由于实验提供的所有电源都只能输出功率（不能吸收功率），故设计电路时电源（电压源、电流源）电流只能流出而不能流入。3）注意电源的正、负极性。熟悉直流稳压、稳流电源的使用。使用时，稳压电源不得短路！稳流电源不得开路！4）熟悉直流仪表的使用，注意其量程和极性的选择，学会读取直流数字式仪表和指针式仪表的读数及极性。+-R2R1图2KVL的实验电路Us1++--R5R4R3mAIfegdabcp6．实验表格实验1Us1=10V，Us2=5V,R1=300Ω，R2=1kΩ，R3=100Ω，R4=200Ω，R5=300Ω图1表一测量值I1/mAI2/mAI3/mAI4/mAI5/mAa点∑Ib点∑I数字表16.292.2918.6216.302.340.040.02指针表16.502.3018.9016.602.300.100实验2Us1=10V，Us2=15V,R1=300Ω，R2=200Ω，R3=300Ω，R4=560Ω，R5=200Ω图2+-R2R1图2KVL的实验电路Us1++--R5R4R3mAIfegdabcpR2R1图1KCL的实验电路I1I3I4I2I5Us1++--Us2R3R5R4mAmAmAmA+-+++---+-mAab表二测量值I/mAUab/VUbc/VUcd/VUde/VUef/VUfg/VUga/VUgc/Vabcdefga∑ucdefgc∑u数字表15.99-14.894.778.943.199.994.783.18-6.92-0.020指针表16.20-15.705.009.403.4010.405.003.40-7.200.100.20
