实验报告1：电工学仿真实验1（基尔霍夫定律、戴维宁定理及诺顿定理的验证）.docxVIP

实验项目 基尔霍夫定律、戴维宁定理和诺顿定理的验证 所属课程 电工学 成绩评定 物理学专业2021级4班 实验地点 C204 实验日期 20 22 年 11 月4 日 指导教师 兰小刚 第 C 大组 7 小组 学生姓名 钟雨杭 同组人 杨仪萱 实验原理 1．基尔霍夫定律 基尔霍夫定律是电路的基本定律。它包括基尔霍夫电流定律(KCL)和基尔霍夫电压定律(KVL)。 (1)基尔霍夫电流定律(KCL)： 在任一瞬时，流入某一结点的电流之和应该等于由该结点流出的电流之和。 (2)基尔霍夫电压定律(KVL) 从回路中任意一点出发，以顺时针方向或逆时针方向沿回路循行一周，则在这个方向上的电位降之和应该等于电位升之和。 基尔霍夫定律表达式中的电流和电压都是代数量，运用时，必须预先任意假定电流和电压的参考方向。当电流和电压的实际方向与参考方向相同时，取值为正；相反时，取值为负。 基尔霍夫定律与各支路元件的性质无关，无论是线性的或非线性的电路，还是含源的或无源的电路，它都是普遍适用的。 2.戴维宁定理与诺顿定理 任何一个线性含源网络，如果仅研究其中一条支路的电压和电流，则可将电路的其余部分看作是一个有源二端网络（或称为含源一端口网络）。 戴维南定理指出：任何一个线性有源网络，总可以用一个电压源与一个电阻的串联来等效代替，此电压源的电动势US等于 有源二端网络的开路电压U0，即将负载断开后a，b两端之间的电压。其等效电阻R0等于有源二端网络中所有电源均除去（将各个理想电压源短路，即其电动势为零；将各个理想电流源开路，即其电流为零）后所得到的无源网络a，b两端之间的等效电阻。 诺顿定理指出：任何一个线性有源网络，总可以用一个电流源与一个电阻的并联组合来等效代替，此电流源的电流IS等于有源二端网络的短路电流，即将a，b两端短接后其中的电流，其等效电阻R0等于有源二端网络中所有电源均除去（理想电压源短路，理想电流源开路）后所得到的无源网络a，b两端之间的等效电阻。 UOC（US）和R0或者ISC（IS）和R0称为有源二端网络的等效参数。 2. 有源二端网络等效参数的测量方法 (1) 开路电压、短路电流法测R0 在有源二端网络输出端开路时，用电压表直接测其输出端的开路电压UOC，然后再将其输出端短路，用电流表测其短路电流ISC，则等效电阻为： UOC / ISC 　　　 　　 　　 　　 物理与天文学院学生实验报告 如果二端网络的内阻很小，若将其输出端口短路则易损坏其内部元件，因此不宜用此法。 (2) 半电压法测R0 当负载电压为被测网络开路电压的一半时，负载电阻（由电阻箱的读数确定）即为被测有源二端网络的等效电阻值。 实验操作 学生学号： 杨仪萱202109140455 1.基尔霍夫定律 其中： R1=学号最后2位×10= 550 Ω； R2=学号最后2位×20= 1100 Ω； R3=（学号最后2位+2）×10= 570 Ω； R4=（学号最后2位+1）×10= 560 Ω； R5=（学号最后2位+2）×10= 570 Ω。 仿真结果截图： I1、I2、I3 UFA UAB UAD UCD UDE 表1-1 基尔霍夫定律实验数据 被测量 I1(mA) I2(mA) I3(mA) U1(V) U2(V) UFA(V) UAB(V) UAD(V) UCD(V) UDE(V) 计算值 1.91 4.87 6.77 6 12 1.05 -5.36 3.86 -2.76 1.07 测量值 1.92 4.87 6.79 6 12 1.06 -5.36 3.87 -2.78 1.07 相对误差 0.5% 0 0.3% 0 0 0.9% 0 0.3% 0.7% 0 2.戴维宁定理与诺顿定理 学生学号： 杨仪萱202109140455 其中：R1=（学号最后2位）×10= 550Ω， R2=（学号最后2位+1）×10= 560Ω. R3=（学号最后2位+2）×10= 570Ω， R4=（学号最后2位+3）×10= 580Ω. ① 用开路电压、短路电流法测定戴维南等效电路的开路电压UOC和诺顿等效电路的短路电流ISC。 UOC (V