实验二 电路基本定律的研究
一、实验目的
1． 验证KCL、KVL。
2． 验证特勒根定理之一。
3． 加深对线性电路的特性－迭加性和齐性的认识。
4． 掌握戴维南等效电路参数的实验测定方法。
5． 加深对电路基本定律认识。
二、实验原理
基尔霍夫定律和特勒根定律对集总参数电路具有普遍的适应性。在集
总参数电路中，对任一个节点，在任一时刻，流出或流进此节点的所有支路电流的代数和等于零，即∑I=0，在集总参数电路中，对任一回路，在任一时刻，沿该回路的所有支路电压的代数和为零 ，即：∑U=0。
KCL、KVL适用于任何集总参数电路，它与元件的性质无关。只与电路的拓扑结构有关。
而特勒根定理之一是指出整个电路的功率一定是守衡的，满足∑UI=0这一约束关系。它们分别基于电流连续性原理、电位的单值性原理和能量守衡原理。
迭加定理：在线性网络中，几个激励电源共同作用于该网络所产生的
响应，可以看成是每个激励电源单独作用时所产生的响应的迭加，称此为迭加定理。由于网络是线性的，所以存在响应与电源成正比例关系，称此为齐次性。线性电路应同时满足迭加性和齐次性。功率则不满足迭加定理。
戴维南－诺顿定理，任何一个线性有源二端网络，总可以用一个恒压
源与内阻串联的支路或一个恒流源与内阻并联的支路来代替。恒压源的电压等于该网络的开路电压，恒流源的电流等于该网络的短路电流，而内阻等于该网络中所有独立源为零（保留内阻及受控源）时的等效电阻。
戴维南－诺顿等效电路的内阻常可用测量方法求得：在开路两端接一已知电阻RL，测量RL两端电压UL，然后代入计算公式： 
UOC式中为负载开路时的开路电压。
也可采用半电压法求得：在开路两端接一可变电阻RL，调RL同时测两端电压UL，当UL=UOC/2时，则有RO=RL。
图2－1电路基本定律实验线路图
三、实验内容
1．验证基尔霍夫定律和特勒根定理内容之一。
（1） 用万用表电阻档测出图2－1电路中的各个电阻值。测量数据记录于表2－1中。
（2） 调节E1=1.5V，E2=6V，接上电压源，用万用表DC档测量各电阻电压，参考方向如图2－1所示。数据记录于表2－2中，就同时能计算出各支路电流，验证KVL、KCL。
表2－1
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电 阻 |
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标称值（Ω） |
510 |
510 |
300 |
1000 |
510 |
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测量值（Ω） |
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表2－2
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E1 |
E2 |
U1 |
U2 |
U3 |
U4 |
U5 |
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电压(V) |
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I1 |
I2 |
I3 |
I4 |
I5 |
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电流(mA) |
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（3） 上述测量数据和计算结果验证特勒根定理内容之一：∑UI=0
（4） 实验值与理论值比较，计算相对误差，分析误差原因。
2．验证迭加性和齐次性原理。
（1）按图2－1接线。
（2）使E1=0，E2=6V作用，用万用表DC档测量各电阻两端电压。
（3）使E1=1.5V，E2=0作用，用万用表DC档测量各电阻两端电压。
表2－3
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U1 |
U2 |
U3 |
U4 |
U5 |
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E1=0，E2=6V |
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E1=1.5V，E2=0 |
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迭加结果 |
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E1=3V，E2=0 |
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（4）使E1=3V，E2=0作用，测量各电阻两端电压，验证齐次性原理。
（5）测量数据记录于表2－3中。
（6）进行误差计算和分析。
3．戴维南等效定理。
（1） 公式法。
1） 验线路如图2—1所示，其中E1=1.5V，E2=6V。断开BC点，从AC两端看进去，测出AC两端的开路电压UOC。
2） 接上BC点，测出AC两端的电压UL（即U5）。
3）
数据记录于表2－4中。运用公式：
，计算等效内阻RO与理论计算比较。
（2） 半电压法
测等效内阻RO，即断开BC点，在AC两端接上标准电阻箱，调节电阻箱电阻，使AC两端电压为UL=UOC/2，则标准电阻箱的读数即为RO（等效电阻）。
表2－4
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公式法 |
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半电压法 |
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四、思考题
1． 简述你所知道的电路定律及适用的条件？
2． 戴维南—诺顿定理的适用条件，电压源或电流源方向如何确定？有几种求等效电阻的方法，应该注意什么？
3． 如何设计电路，用实验验证特勒根定理的三种表达形式？
4． 本实验中，一路采用直流电压源，一路采用交流电压源，KCL，KVL是否成立？
五、实验仪器
1． 电路基本定律实验板
2． 直流稳压电源
3． 数字万用表