基尔霍夫定律和叠加原理的验证 -实验报告
本科实验报告
20XX年11月5日
实验报告
一、实验目的和要求
实验目的：
1、验证基尔霍夫电流、电压定律的正确性，加深对基
尔霍夫定律的理解。 2、验证叠加定理及其适用范围。
3、掌握万用表、直流电流表及稳压电源的使用方法。
实验要求：
基尔霍夫定律实验研究：
实验电路图如图1所示，实验前先任意设定三条支路和
三个闭合回路的电流正方向。分别将两路直流稳压源接入点 路。按照电路板实际情况及要求进行操作。
将直流稳压源接入电路中，测虽各个节点之间的电压 值，并作出记录，与计算值相比较，得到相应的实验所需结 果。2,叠加定律实验研究：
实验电路图如图2所示，电压源，电流源，电阻，稳压 二极管组成。
在A、B之间接入电压源，开关 S断开，测虽各点电压 与各支路电流，研究电压源单独工作时电路各部分状况，将
测H数据记录于表中。
将A、B间短路，开关 S接通，接入电流源，再次测虽 各点电压与各支路电流，研究电流源单独作用时电路各部分 状况，将测虽结果记录于表中。
将电压源US和电流源IS同时接通，重复上述测虽，将 测虽数据记录于表中。根据表 1中的测虽数据验证叠加定律 是否成立。
将AD中的稳压二极管换成线性电阻，重复以上三步， 分析实验数据。
装订线
二、实验内容和原理
实验原理：
基尔霍夫电流定律：对电路中任一节点而言，应有
2 1=0。
基尔霍夫电压定律：对电路中任一闭合回路而言， 应有2 U=0。
叠加定理：若干个电源在某线性网络的任一支路产 生的电流或在任意两个节点之间产生的电压，等于这些电源 分别单独作用于该网络时，在该部分所产生的电流与电压的 代数和。但是，对于非线性网络，叠加定律将不再适用，也 不能用叠加定律计算或处理功率，能虽等二次的物理虽。
实验内容:
详见“操作方法和实验步骤”。
装订线三、主要仪器设备
1,直流稳压电源：
HY3002D-3三路直流稳压电源为三位数字电压、电流显 示的含有三路独立的电源输出的直流稳压电源，其中两路为 0~30V连续可调，最大输出电流分别为 2A; 一路固定5V输
出，最大输出电流3A。两路可调电源都可在稳压和稳流之间 转换。2 ,万用表：
MY61数字万用表；具有 32个功能虽程；3位半LCD显 示，最大显示值为1999;全虽程过载保护，自动电源关断； 电池不足指示；适用频率范围： 40Hz ~ 400Hz。3 ,直流电
流表。
实验用电路板。
装订线四、操作方法和实验步骤
基尔霍夫定律实验研究：
实验电路如图 1所示，取adefa,badcb,fbcefA闭合 回路的电流正方向，I1 , I2 , I3方向如图1所示。将Us1=6V, Us2=12V的两路直流电压源接入电路。
具体方法：用导线连接电源与电路板上电压源输入端， 调整电源输出电压稳定为 6V, 12V。将电流插座接通。
用数字电流表分别测虽各支路电流 I1 , I2 , I3，将测虽
数据记录于表格中，与计算值相比较，验证基尔霍夫电流定
律是否成立。
具体方法：将电流表两端导线接入电路，注意电流表接 入方向，有时需调整虽程。读取，提取数据后需重新连接插 座处电路。
A A1k Q F 510A B R R II AI+ + U=12U=6
D 510- - 510330 E R D R C
基尔霍夫定律实验研究：
实验电路如图1所示，电压源不变。用数字万用表测虽 各节点间电压，记录测虽数据，与计算值相比较，验证基尔 霍夫电压定律是否成立。
具体方法：将万用表调至直流电压档适当档位，两端触 笔接触待测节点导线，全程保持电路通路。 叠加定律实验
探究：
实验电路如图2所示，在A, B间接入10V直流电压源 Us,断开开关S,测虽个点电压和各支路电流， 探究仅有电压
源作用时电路状态。记录测虽数据，测虽方法与前一实验一 致。
将A,B两点短路，接通开关 S,接入20mA电流源，再次 测虽各点电压和各支路电流，探究仅有电流源作用时电路状 态，将测虽数据记录于表中。
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将Us与电流源Is同时接通，重复测虽各电流，电压等
数据，将测虽数据记录于表中，探究电压源和电流源共同作 用时电路状态。并根据测虽数据验证叠加定律是否成立。
将支路AD中的稳压二极管更换为电阻 R,其阻值为任务
⑶ 中电压源Us与电流源Is共同作用时测得的 UAD/IAD,重 复未更换时的操作，测虽Us与Is单独作用以及共同作用时， 电路各点电压与各支路电流，记录测虽数据于表中。根据测 H结果验证叠加定理是否成立。
(图7)
装订线五、实验数据记录和处理
1、 基尔霍夫定律实验研究
各支路电流测虽值
计算值 测虽值I1 - - I2(mA) - - I3(mA) 可电流
测虽值得:I3=I1+I2
各节点间电压测虽值 计算值测虽值Us1 Us2
UFA UAB - - UAD UCD - - UDE 可电压测虽值得：
US1=UFA+UAD+UDE
US2=-UAB+UAD-UCD
2、 叠加定律实验研究稳压二极管
US单独作用 IS 单独作用 UDBUACUADUCBIAC IAD ICB ICD - - - - 0 - - US 与IS共同作用- 不妨令。
U、I :电压源单独作用时的电压、电流 U、I:电流源
单独作用时的电压、电流
U、I :电压源与电流源共同作用时的电压、电流 测虽
数据得。
UAC=UAC+UAC
UAA UAD+UAUCB=UCB+UCUEDB UDB+UDBAC=IAC+IAC
IAD 丰IAD+IAD ICB=ICB+ICB ICD=ICD+ICD
将稳压二极管换成线性电阻 R US单独作用IS单独作
用-- UCB UDB - - - 0 - - IAC IAD ICB ICD
装订线US与IS共同作用 不妨令，U、I :电压源单独作用
时的电压、电流 U、I :电流源单独作用时的电压、电流 U、
I:电压源与电流源共同作用时的电压、电流 测虽数据得。
UAC=UAC+UAC UAD=UAD+UAD UCB=UCB+UCB UDB=UDB+UDB
IAC=IAC+IAC IAD=IAD+IAD ICB=ICB+ICB ICD=ICD+ICD
六、实验结果与分析
1,基尔霍夫定律实验探究 测虽值可发现：I3=I1+I2
US1=UFA+UAD+UDE US2=-UAB+UAD-UCD
可得：
在该电路中，基尔霍夫电流定律与基尔霍夫电压定律成
立。2 ,叠加定律实验研究
接入稳压二极管时，测虽值可发现：
UAD UDB IAD三项符合叠加定律，其他各项都不符合
叠加定律。 接入线性电阻时，测虽值可发现：
所有支路电流和节点间电压，均符合叠加定律。
实验数据可得，在任何数据中，基尔霍夫定律均成立。
而叠加定律仅在线性电路中成立。
七、讨论、心得
心得：
这次的实验不太顺利，探究叠加定律时，发现二极管反 向也有不小的电路，原来这个二极管被烧坏了。换上新的二 极管后，实验才继续下去。当时，我们已经测虽了许多的数 据，只能作废，这反映了我们对这个实验原理的不熟悉。
不过，经过这个教训后，我们更加深刻地了解了叠加定 律的含义。我们进行了分工，一个负责测虽操作，一个负责 读数计数，提高了速度，总算按时完成了实验内容。
这次实验，和我们电基理论课紧密结合，让我对相关电 路原理有了更为深刻的原理，这些定律不再是冷冰冰的等 号，而是触手可及的科学。 思考：
1、 如果设定不同的电压与电流参考方向，基尔霍夫定
律是否依然成立？ 成立，基尔霍夫定律与设定的参考方向
无关。
2、 如果电路中含有非线性器件，基尔霍夫定律是否依 然成立？
是，基尔霍夫定律在任何电路均符合。因为他代表的是 电荷守恒和能虽守恒。
3、 与电流源IS串联的电阻 R4变大或变小时，对电路
中各支路的电流有何影响？
电阻R4变大，各支路的电流变大；电阻 R4变小，各支 路的电流变小。4、根据测虽数据，计算各种状况下，某一 电阻消耗的功率，并验证功率是否具有叠加性。 以AC段为
例：
US单独作用时，UAD= IAD=,功率P1=; IS 单独作用 时，UAD= IAD=，功率 P2=;
US与IS共同作用时，UAD= IAD=，功率P=。
可得，P 丰P1+P2
可知，功率不具有叠加性。
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