EWB仿真实验指导(电路部分)
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实验一基尔霍夫电压定律
一、实验目的
1、测量串联电阻电路的等效电阻并比较测量值和计算值。
2、确定串联电阻电路中流过每个电阻的电流。
3、确定串联电阻电路中每个电阻两端的电压。
4、根据电路的电流和电压确定串联电阻电路的等效电阻。
5、验证基尔霍夫电压定律。
二、实验器材
直流电压源 1个
数字万用表 1个
电压表 3个
电流表 3个
电阻 3个
三、实验原理及实验电路
两个或两个以上的元件首尾依次连在一起称为串联，串联电路中流过每一个元件的电流相等。若串联的元件是电阻，则总电阻等于各个电阻值和。因此，在
图1—1所示电阻串联电路中R=R
1+R
2
+R
3
。
图1—1电阻串联电路
串联电路的等效电阻确定以后，由欧姆定律，用串联电阻两端的电压U除以等效电阻R，便可求出电流I，即 I=U/R 。
基尔霍夫电压定律指出，在电路中环绕任意闭合路径一周，所有电压降的代数和必须等于所有电压升的代数和。这就是说，在图1—2所示电路中，串联电阻两端电压降之和必须等于串联电路所加的电源电压之和。因此，由基尔霍夫电压定律有：
U 1=U
bc
+U
de
+U
fo
式中，U
bc
=IR
1
，U
de
=IR
2
，U
fo
=IR
3
。
图1—2基尔霍夫电压定律实验电路
四、实验步骤
1、建立如图1—1所示的电阻串联实验电路。
2、用鼠标左键单击仿真电源开关，激活实验电路，用数字万用表测量串联电路的等效电阻R，记录测量值，并与计算值比较。
3、建立如图1—2所示的基尔霍夫电压定律实验电路。
4、用鼠标左键单击仿真电源开关，激活实验电路，记录电流I
ab 、I
cd
、I
ef
及电压U
be 、U
de
、U
fo
。
5、利用等效电阻R，计算电源电压U
1
和电流I 。
6、用R
1两端的电压计算流过电阻R
1
的电流I
R1
。
7、用R
2两端的电压计算流过电阻R
2
的电流I
R2
。
8、用R
3两端的电压计算流过电阻R
3
的电流I
R3
。
9、利用电路电流I
ab 和电源电压U
1
计算串联电路的等效电阻R 。
10、计算电压U
bc 、U
de
、U
fo
之和。
五、思考题
1、等效电阻R的计算值和测量值比较情况如何？
2、电源电流的计算值I
ab
与电流测量值比较情况如何？
3、将电流I
ab 、I
cd
、I
ef
相比较可得出什么结论？
4、电源电压U
1与U
bc
+U
de
+U
fo
有什么关系？这个结果能证实基尔霍夫电压定律
吗？
六、该实验的仿真电路见EWB5.0中《基尔霍夫电压定律》
实验二基尔霍夫电流定律
一、实验目的
1、测量并联电阻电路的等效电阻并比较测量值和计算值。
2、确定并联电阻电路中流过每个电阻的电流。
3、确定并联电阻电路中每个电阻两端的电压。
4、由电路的电流和电压确定并联电阻电路的等效电阻。
5、验证基尔霍夫电流定律。
二、实验器材
直流电压源 1个数字万用表 1个电压表 3个电流表 4个电阻 3个三、实验原理及实验电路
两个或两个以上的元件首首相接和尾尾相接称为并联，并联电路每个元件两端的电压都相同。若并联元件是电阻，则并联电阻的等效电阻R的倒数等于每个电阻的倒数之和。因此，在图2—1电阻并联电路中：
图2—1电阻并联电路
在图2—2所示的电路中，由欧姆定律，用并联电阻两端的电压U
1
除以流过
并联电阻的总电流I
ab ，便可求出等效电阻R，即R=U
1
/I
ab
图2—2 基尔霍夫电流定律实验电路
基尔霍夫电流定律指出，在电路的任何一个节点上，流入节点的所有电流的代数和必须等于流出节点的所有电流的代数和。这就是说，在图2—2电路中，流入各个电阻支路的电流之和必须等于流出电阻并联电路的总电流。所以
I ab =I
bc
+I
bd
+I
be
式中，I
bc =U
1
/R
1
，I
bd
=U
1
/R
2
,I
be
=U
1
/R
3
。
四、实验步骤
1、建立图2—1电阻并联实验电路。
2、以鼠标左键单击仿真电源开关，激活实验电路，用数字万用表测量R
1
、
R 2和R
3
并联电路的等效电阻R 。
3、用公式计算出这三个并联电阻的等效电阻R 。