接通电源,再逐点测量各点对所选参考点的电位(或逐渐测量各段的电压)。一般来说,如果串联电路中的某一点开路,则开路点以前的电位相等,开路点以后的电位相等,但开路点前后的电位不相等;如果电路中的某一段短路,则两短路点间的电压为零(或两短路点的电位相等),而其余各段电压不为零。
三、实验仪器设备
1.直流稳压电源(0~30V) 一台 2.直流电压表 一块 3.直流毫安表 一块 4.电阻器(按需选择) 若干
四、实验内容及步骤
1.按图2-1连接线路,调节直流稳压电源,输出电压为6V,然后断开稳压电源开关。
2.简单串联电路正常连接与故障情况时电位值的测量:
(1)测量图2-1所示电路正常连接时以E为参考点时各点的电位值(两点间的电压等于相应两点的电位之差),将测量结果记入表2-1中。
F (2)将图2-1中B点开路,重测各点电位值,将测量结果记入表2-1中。
(3)将图2-1中A、F点短路,重测各点电位值,将测量结果记入表2-1中。
3.简单混联电路正常连接与故障情况时电位值的测量:
(1)在图2-1电路中的A、D两点间接一电阻,如图2-2所示。分别测量电路正常情况下以E为参考点时各点的电位值,将测量结果记入表2-2中。
(2)将图2-2中B点开路,重测各点电位值,将测量结果记入表2-2中。 (3)将图2-2中C、D点短路,重测各点电位值,将测量结果记入表2-2中。 4.用万用表的欧姆档测量正常、故障电路的电阻:
去掉图2-2所示电路中的电源,用万用表的欧姆档分别测量正常情况下、B点开路、C、D点短路时E F间的电阻值,将测量结果记入表2-3中。
7
+ US 510Ω 510Ω E D 图2-2
F + US 510Ω A 1KΩ B - 510Ω E D 图2-1
330Ω C 510Ω A 1KΩ B
- 330Ω C
五、实验报告要求
1.根据实验结果,总结检查电路故障的一般方法有那些?
2.根据实验结果,说明当某段串联电路发生故障(开路或短路)时,该段电路中各点的电位有何变化?
3.根据实验结果,说明当某无源二端网络中有开路或短路时,该网络的等效电阻有何变化?
表2-1 电位法检测串联电路故障
项目 正常 UF(V) UA(V) UB(V) UC(V) UD(V) B点开路 A、F短路 表2-2 电位法检测混联电路故障
项目 正常 UF(V) UA(V) UB(V) UC(V) UD(V) B点开路 C、D短路 表2-3 电阻法检测电路故障
项目 正常 B点开路 B、C短路 REF(?) 六、注意事项
1.万用表的档位选择和测量前的调零。
2.以某点为参考点测电位时,直流电压表黑表笔应放在参考点处,红表笔放在所测点处,如果指针反转,应调换红、黑表笔的位置,测量结果记为负值。
8
实验3 基尔霍夫定律与迭加原理的验证
一、实验目的
1.验证基尔霍夫定律。 2.验证迭加原理(直流电路)。
3.加深对参考方向和实际方向以及电压、电流正负的理解。
二、实验原理
基尔霍夫定律是电路中最基本的定律,也是最重要的定律。它概括了电路中电流和电压分别应遵循的基本规律。定律的内容包括基尔霍夫电流定律和电压定律。
基尔霍夫电流定律(KCL):
电路中,任意时刻,通过任一节点的电流的代数和恒等于零。即:
?i?0。
上式表明:基尔霍夫电流定律规定了节点上支路电流的约束关系,而与支路上元件的性质无关,不论元件是线性的还是非线性的、有源的还是无源的、时变的还是非时变的等等都是适用的。
基尔霍夫电压定律(KVL):
电路中,任意时刻,沿任一闭合回路各支路电压的代数和恒等于零。即
?u?0。
上式表明了任一回路中各支路电压所必须遵循的规律,它是电压与路径无关的反映。同样,这一结论只与电路的结构有关,而与支路中元件的性质无关,不论元件是线性的还是非线性的、有源的还是无源的、时变的还是非时变的等等都是适用的。
叠加原理指出:在任何由线性电阻、线性受控源及独立电源组成的线性网络中,每一支路的响应(电压或电流)都可以看成是每一个独立电源单独作用于网络时,在该支路上所产生的响应的代数和。
注意:
(1)该原理仅适用于线性网络。
(2)独立电源单独作用,是指当某个独立电源单独作用于网络时,其余的独立电源都不作用即取零值,所以其余的电压源应当用短路代替,电流源用开路代替。
(3)迭加原理的“加”是指“代数和”,所以迭加时应注意正负。
三、实验仪器与设备
1.双路直流恒压电源 一台 2.直流毫安表 一块
9
3.直流电压表 一块 4.DDZ-11实验挂箱
5.导线 若干
四、实验内容及步骤
⒈验证基尔霍夫电流定律。
按图3-1线路,检查无误后,开启电源,调节直流稳压电源输出电压,使
US1?10V,US2?18V,然后将电源接入电路中,将电流测量线接入毫安表(自选适当的
量程)和电路中,将S3倒向R5,依次按图上所标的参考方向测得各支路电流(注意电流的正负),测量结果记录于表3-1中。
将S3倒向二极管,重复前面的步骤,测量结果记录于表3-1中。
2.验证基尔霍夫电压定律
将S3倒向R5,用电压表依次测量回路Ⅰ(FADEF)的支路电压UFA、UAD、UDE、以及回路Ⅱ(ABCDA)的支路电压UAB、UBC、UCD、UDA,并将结果记录于表3-2中,注意电压值的正负。
将S3倒向二极管,重复前面的步骤,测量结果记录于表3-2中。 3.验证叠加原理
(1)如图3-1电路,将S1闭合,接通电源US1。S2倒向短路,S3倒向R5,US1单独作用于电路。测量各支路电流I1、I2和I3以及各支路电压UAB、UCD、UDE,将测量数据填入表3-3中。
(2)将S2倒向电源US2、S1倒向短路,S3倒向R5,US2单独作用于电路。重新测量I1、
E US1 S1 R3 R4 D 图3—1
F R1 I1 A I3 I2 R2 B S2 US2
R5 S3 C I2和I3以及各支路电压UAB、UCD、UDE,,将测量数据填入表3-3中。
(3)将S1、S2均倒向电源,S3倒向R5,两电源US1、US2同时作用于电路。再测量各支路电流及各支路电压。将测量数据填入表3-3中。
10