实验二 基尔霍夫定律
一、实验目的
1、验证基尔霍夫定律；
2、加深对参考方向的理解；
3、学会测量电路的开路电压和短路电流的方法。 二、原理与说明
1、基尔霍夫定律是电路的基本定律，它概括了电路中电流和电压分别应遵循的基本规律。
基尔霍夫电流定律：电路中，任意时刻，流进和流出节点电流的代数和等于零。即
??I=0
基尔霍夫电压定律：电路中，任意时刻，沿闭合回路的电压降的代数和等于零。即
I=0
基尔霍夫定律适用于任何集总参数电路。它与电路的结构有关，而与电路元件的性质无关，不论这些元件是线性或非线性，含源和无源的，时变或时不变的等等都是适用的。 2、参考方向
参考方向是电路理论的一个最基本的概念。分析一个电路，若事先并不知道电路中各电流、电压的真实方向，我们如何计算或测量各支路的电流、电压呢？首先要选定电路中各支路电流（或电压）的参考方向。参考方向（正方向）即一般所谓的“假定方向”。参考方向是任意选定的，但一经选定，在列KCL，KVL方程时即以此为准。另外，所有元件的伏安特性都是一定的参考方向下得出来的。
在图2-1中，若给定电压的参考方向如箭头所示，例如（d支路，箭头方向是由c指向d，则这条支路的参考方向即是从c到d。那么电压表的正板和负板分别与c端和d端相连，电压表指针若顺时针偏转则读数为正，说明参考方向与其真实方向一致。反之，则参考方向与真实方向相反。显然，测量该支路的电流时，与测量电压时的情况相同。） 3、开路电压与短路电流
如果电路某处断开，该处就没有电流流过，称为开路。断开处的电压称为开路电压。短路是指电路某两点由一电阻值可以忽略不计的导体直接接通的工作状态，短路可发生在电源两端或线路任何处。也可能发生在电源或负载（例如电动机）的内部。若短路发生在电压源两端，此时回路中只有很小的电源或内阻Rs，短路电流很大，可能使电源烧毁。这就是为什么电压源不能短路的原因。电源短路是一种严重的事故，应尽量避免。但不能说所有的短路都是短路故障。例如在起动直流电动机时，为了避免过大的起动电流损坏电流表，可以在起动直流电动机时将电流表用开关短路，待电机正常工作后在将短路电流表的开关打开，让电流表投入工作。所以在实验中，我们要注意区分“短路故障”和为了达到某种特定的目标的有用短路（后者称为“短接”）。 4、实验电路图和直流电路实验板
本次实验的电路图如图2—1所示。实验在与之对应的直流电路实验板上进行。如图2—2所示。
二、实验内容及步骤
1、 基尔霍夫电流定律的验证。
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（1）按图2—1接好线路，V1、V2 分别有晶体管理想稳压电源供给，实验前先把开关K1、K2合向短路线一边。调节稳压电源的输出电压使V1和V2分别为6V和4V。 （2）将直流毫安表置于较大量程，串入所要测量支路中。
（3）在检查线路没有错误以后，再将开关K1、K2合到电源一边，于是电路接通，接通同时，操作者应监视电流表指针的偏转方向，如果逆时针偏转，要迅速断开电流表的联线（或断掉电源）待判定极性。改正接法之后，再适当选用电流表的量程。再行通电测量。并将测得的各支路电流数据记入表一中。
注意：实验中要防止极性接错，或电流超出量程而损坏电表。
表一 各支路电流 I1（MA） I2（MA） I3（MA） Σ I
2、 基尔霍夫电压定律验证
实验线路和操作步骤同前。用电压表依次读取各元件上的电压数据记入表二中。
表二 Vab Vbc Vcd Vde Vef Vfa Vad 验证ΣV abcda 验证ΣV fadef 测量值 计算值 误差 测量值 计算值 误 差 % 3、 测量ad支路的开路电压和短路电流
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关掉电源，将ad两端，接一高内阻的电压表，接通电源，测量ad间的开路电压。关断电源，用导线将ad支路相联，在其中串一电流表，再打开电源，则电源表的读数即为ad间的短路电流，并做记录。 三、仪表设备
四、万用表一只；晶体管直流稳压电源一台；直流毫安表一只；直流电路板一块。 五、注意事项
1、电表板性不要接错，测量时要选择适当量程。
2、电流表只能串联使用，不能并联。 3、改接线路时，一定要关掉电源。
4、电压、电流应根据假定正方向在测量的数据之前冠得正、负号。 六、实验报告要求
整理实验数据，分析实验结果。
2—2
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实验三 电源的等效变换
一、实验目的
1、了解什么是电流源及其外特征； 2、掌握电流源和电压源的等效变换条件； 二、原理
1、理想电流源
电流源是除电压源外的一种形式的电源，它以产生一个电流提供给外电路，理想电流源的电流是恒值或是时间函数is（t），而与其端电压的大小无关；理想电流源的端电压不能由它本身决定而是由与之相联的外电路确定的。理想电流源的伏安特性曲线如图3—1所示。
I Is V
2、实际电流源
3—1
实际上，理想电流源并不存在，实际的电流源当其端电压增加时通过外电路的电流并非恒定值而是要下降的。
实际电流源可以用一个理想电流源Is和一个内电阻Rs相并联的电路模型来表示。其模型及其伏安特性如图3—2所示。
I V
3—2
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某些器件的伏安特性具有电流源的特性，如硅光电池、晶体三极管等。本实验的电流源是用晶体三极管来实现的。
晶体三极管在共基极连接时，集电极电流Ic和集电极与基极之间的电压Vcb的关系如图3—3所示 。由图可见，晶体管集电极的电流Ic的平坦部分具有恒流特性。当Vcb在一定范围内变化时集电极电流Ic近于恒值。可以近似地视为理想电流源。
3、电源的等效变换
一个实际的电源就其外部特性而言，既可以构成是一个电压源，也可以构成是一个电流源。其等效模型如图3—4所示。
根据两电路等效的概念，如果两电路端钮f,g上的电压，电流的关系相同则这两个电路对端钮f,g等效。
从图3—4（a）中得出
V?VS?IRS 即 I=Vs-V=Vs-V RsRsRs
从图3—4（b）中得出
I = Is - VRs
若图3—4中（a）图和（b）图伏安关系相同则两电路对端钮f,g等效。
∴比较（1）式和（2）式得
Is = VsRs Rs = Rs? 15