基尔霍夫定律的验证与multisim仿真（附工程文件）

3.1 实验目的

3. 2 实验原理

3. 3 实验内容与步骤

3.4 实验要求与注意事项

3.5 实验报告与思考题

3.1 实验目的

1. 加深对基尔霍夫定律的理解；

2. 学会使用万用表测量直流电压和直流电流的方法，验证基尔霍夫定律；

3. 学会用电流表测量各支路电流。

3. 2 实验原理

基尔霍夫电流定律（KCL）：基尔霍夫电流定律是电流的基本定律。即任何时刻，在集总电路中，对任一节点（闭合面）而言，所有支路的电流代数和恒等于零，即∑I=0。如流入该节点（闭合面）的电流为正，则流出该节点（闭合面）的电流为负（也可以反过来规定）。

基尔霍夫电压定律（KVL）：对任何一个闭合回路而言，所有支路的电压降代数和恒等于零，即∑U=0。通常，凡支路或是元件电压的参考方向与回路绕行方向一致者为正，反之为负。

基尔霍夫定律的形式对各种不同的元件所组成的电路都适用，对线性和非线性都适用。运用上述定律时必须要注意各支路或闭合回路中电流的正方向，此方向可预先任意设定。

3. 3 实验内容与步骤

1. 验证基尔霍夫电压定律

选取元器件，搭建如图3-1所示的实验电路。

图3-1 验证基尔霍夫电压定律电路图 3-2 验证基尔霍夫电流定律电路图

（1）先将直流稳压电源输出调节为4.5V；

（2）电路连接好之后，依次测量电阻R1和R2的端电压U1、U2和电路中的电流I，测量数据填入表3-1中，并求∑U，验证基尔霍夫电压定律。

取顺时针为电流的参考方向。

表3-1 验证基尔霍夫电压定律

	U（V）	U1（V）	U2（V）	I（mA）	ΣU
理论值	-4.5	3	1.5	5	0
实测值（电压表内阻1G欧）	-4.5	3	1.5	5	0
实测值（电压表内阻1k欧）	-4.5	2.786	1.714	7.429	0

2. 验证基尔霍夫电流定律

选取元器件，搭建如图3-2所示的实验电路。

（1）先调节直流稳压电源输出为5V，然后将电路图3-2连接成电路图；

（2）电路连接好之后，将万用表调到直流电流挡，依次测量各支路的电流，测量数据填入表3-2中。

（3）在测量电流时，分别将电流表内阻设为1n欧和1欧进行测量，对照理论值，比较测量结果，分析产生误差的原因。

电流方向取流入节点为正，流出节点为负。

表3-2 验证基尔霍夫电流定律

3.4 实验要求与注意事项

1. 验证KVL、KCL时，电压源的电压也要进行测量，实验中给定的值仅作为参考。

2. 测量电压、电流时。不但要读出数值来。还要判断实际方向，并与设定的参考方向进行比较，若不一致，则该数前应加“-”号。

3.5 实验报告与思考题

1．根据实验数据，选定实验电路中的闭合回路，验证KVL的正确性；

2．根据实验数据，选定实验电路中节点，验证KCL的正确性；

3．对误差原因进行分析。

4．思考题：

（1）测量电压、电流时。如何判断它们的正负号？正负号的意义是什么？

答：测量交流电压、电流时,没有正负之分。当测量直流电时,与选取的参考方向有关。当选取关联参考方向时,若求解计算得到的数值是一个正数,则说明电流,电压的参考方向与电流、电压的实际方向相同,如果求解得到的数值是负值,则说明电流电压的参考方向与电路中电流电压的实际方向相反.当选取非关联参考方向时,若求解得到的数值是正,则说明实际电流电压方向与参考方向相反,若为负号,则说明实际方向与参考方向相同。

正负号的意义就是表示电压、电流的实际方向与参考方向之间的关系。

（2）比较表3-1、3-2中的理论值和实测数据，观察是否有误差，并分析误差产生的原因。

答：有误差。误差产生的原因即是电压表并非理想电压表，其阻值偏小时会让电压表的分流作用明显，对测量结果产生影响。同样，电流表并非理想电流表，其阻值偏大时会让电流表的分压作用明显，对测量结果产生影响。因而产生误差。

（3）计算表3-1中的ΣU和表3-2中的ΣIA是否为零？为什么？

答：计算表3-1中的ΣU和表3-2中的ΣIA为零。这证明了基尔霍夫电压定律，即在任何一个闭合回路中，各元件上的电压降的代数和等于电动势的代数和。也证明了基尔霍夫电流定律，即电路中任一个节点上，在任一时刻，流入节点的电流之和等于流出节点的电流之和。

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