基尔霍夫电路实验报告

基尔霍夫电路实验报告（精选5篇）

基尔霍夫电路实验报告 篇1

基尔霍夫定律的证明(KCL与KVL方程)

实验报告

实验摘要

1.实验内容简介

1测量电压和电流，检查万用表是否显示正常； ○

2在面包板上搭建含两个以上网孔的电路，测量各条支路的电流○

和沿回路巡行一周的各段电压；

3在面包板上搭接一个电压0-5V可调和电流0-5mA可调的电路○

(未做)。

2.名词解释

面包板

面包板是专为电子电路的无焊接实验设计制造的。由于各种电子元器件可根据需要随意插入或拔出，免去了焊接，节省了电路的组装时间，而且元件可以重复使用，所以非常适合电子电路的组装、调试和训练。

【分类】单面包板，组合面包板，无焊面包板。

【构造】整板使用热固性酚醛树脂制造，板底有金属条，在板上对应位置打孔使得元件插入孔中时能够与金属条接触，从而达到导电目的。一般将每5个孔板用一条金属条连接。板子中央一般有一条凹槽，这是针对需要集成电路、芯片试验而设计的。板子两侧有两排竖着的插孔，也是5个一组。这两组插孔是用于

给板子上的元件提供电源

母板使用带铜箔导电层的玻璃纤维板，作用是把无焊面包板固定，并且引出电源接线柱。

【用途】：对集成电路进行试验。

【使用】：不用焊接和手动接线，将元件插入孔中就可测试电路及元件，使用方便。使用前应确定哪些元件的引脚应连在一起，再将要连接在一起的引脚插入同一组的5个小孔中。

实验目的1.通过证明基尔霍夫定律，加强对概念的直观理解，同时提高同学们的电路搭建水平；

2.熟悉对面包板的使用，方便之后的实验教学。

实验环境（仪器用品等）

实验地点： 实验时间：

实验仪器与元器件：数字万用表、面包板、电阻若干、导线若干、实验箱、电位器等

本次实验的电路图如下图所示：

实验原理

测量原理：在实验箱所给的稳恒电压下，运用数字万用表可以方便地测得支路的电流值、网格的电压值，以及所给电阻的电阻值，由此便可结合理论计算值验证基尔霍夫定律的正确性。

※实验步骤※

1.准备工作：检查万用表是否显示正常；估测电阻值；调节实验箱

1检查万用表的使用状况，确定万用表的读数无误，量程正确； ○

2根据色标法读出所给电阻的阻值； ○

3打开实验箱，选择直流电压档，调节旋钮，使两个输出端一个输○

出5V电压，一个输出12V电压，并用万用表电压档测量是否准确。

2.按照电路图在面包板上连接电路

1根据面包板竖向孔导通的特性，设计串并联电路； ○

2连接好之后，先不用连上两个输出端，而应仔细检查之后方可接○

通。

3.测量电压值

1电路准确无误，接上电源之后，可用万用表测量电压值； ○

2测量时两表笔应该测量每个电阻两端的电压以及输入端和公共○

端之间的电压；

3多次重复测量之后，取平均值，记录。○

4.测量电流值

1测量完电压之后，调整万用表量程，即可开始测量选定节点的电○

流；

2选择好节点之后，按照次序，拔掉某些元器件的管脚，而将电流○

表的表笔接入测量；

3读出得数，多次测量，取平均值，记录。○

5.将理论值与实验值作对比

根据之前的数据，得出理论值与实验值，两者进行比对，从而验证基尔霍夫定律。

6.在面包板上搭接一个电压0-5V可调和电流0-5mA可调的电路(未做)

※数据记录与实验结果分析※

1.电阻值

2.电压值 1号网孔2号网孔3.电流值

4.验证

由以上数据可得，网孔的回路电压相加基本为零，流进流出节点的支路电流代数和也基本为零，与理论值重合，证明了基尔霍夫定律。

实验总结

通过这次实验，我熟悉了面包板和接线方式。当然这次试验也存在着如电路连接总是出错，测量节点电流时长时间没有测出来的问题，这些都需要在以后的实验过程和试验后中纠正。希望在接下来的实验中在老师的指导下做的更好。

2013.10.19

基尔霍夫电路实验报告 篇2

1 基尔霍夫电压定律

基尔霍夫电压定律(KVL)揭示了回路上各元件电压的约束关系,即在任一回路中,从任何一点出发以顺时针或逆时针方向沿回路绕行一周,回路上各元件电压的代数和等于0[1,2]。

在应用该定律之前,必须先选定回路的绕行方向;由于在电路分析中电流和电压贯穿始终,所以电路图中要用实线箭头标出元件的电压或电流的参考方向。当元件上电压、电流的参考方向与回路绕行方向一致时,元件上电压值取正号,反之取负号。

2 求解电压和分析电路的理论依据

2.1 应用于直流电路的回路

由图1中所示回路绕行方向及元件上电流、电压的参考方向[3,4,5],根据以上基尔霍夫电压定律,判断可得回路ABCA电压方程为

+US3-R3I3+US2-R2I2-US1-R1I1=0 (1)

即各元件上电压的代数和等于0。

2.2 基尔霍夫电压定律的推广应用

(1)任意两点间电压的计算,以计算图2中A、B两点间电压为例[6,7,8,9,10]。

方法1

UAB=+R1I1+US1 (2)

方法2

UAB=+US3-R3I3+US2-R2I2 (3)

任意两点间的电压,可根据选择任意一条连接两点的路径进行计算,结果与所选路径无关。从以上两种方法可以看出,若路径选得合适,可使运算简便。

(2)求电路开口处的电压,其电路如图3所示。

方法1 将开口电路看作虚拟回路,开口处电压为UAB,利用KVL列回路电压方程

IR1+US1+IR2-US2+IR3-US3-UAB=0 (4)

方法2 计算开口处的电压可用计算任意两点间电压的思路,即求开口处两端点A、B的电压,即

UAB=IR1+US1+IR2-US2+IR3-US3 (5)

(3)电路中某点电位的计算。

电路中某点的电位等于该点到0电位点之间的电压,因此求电位也可运用计算任意两点间电压的思路。求解图4中A点电位,因为B点为0电位点,即求UA=UAB。

选择路径1时

UA=UAB=I1R1+US1 (6)

选择路径2时

UA=UAB=+US3-I3R3+US2-I2R2 (7)

由此看出,所选择路径上的元件个数越少,运算将越简单。

2.3 在正弦交流电路中的应用

正弦交流电路中的电流、电压均是正弦函数,若直接计算过于繁琐,分析此类电路时,常用基尔霍夫电压定律的相量形式求解,即先建立交流电路的相量模型,在电路图中用实线箭头标出元件上电流相量、电压相量的参考方向,并运用直流电路分析方法来求解待求电流、电压。

由KVL的相量形式,根据图5(b),可得

网孔1

$\dot{{\rm I}}{}_1{\rm Z}{}_R+\dot{{\rm I}}{}_3{\rm Z}{}_C-\dot{U}{}_{S1}=0(8)$

网孔2

$\dot{{\rm I}}{}_2{\rm Z}{}_L+\dot{U}{}_{S2}-\dot{{\rm I}}{}_3{\rm Z}{}_3=0(9)$

2.4 在电子电路中的应用

分析放大电路时,运用解决电压问题的分析思路,根据基尔霍夫电压定律列电压方程,以进行静态和动态分析。

(1)静态分析时,需根据图6(a)直流通路,列出电压方程

VCC=IBRb+UBE (10)

可推出

${\rm I}{}_B=\frac{V{}_{\text{C}\text{C}}-U{}_{\text{B}\text{E}}}{R{}_b}(11)$

VCC=ICRC+UCE (12)

可推出

UCE=VCC-ICRC (13)

(2)动态分析时,需根据图6(b)交流微变等效电路,列出电压相量方程

$\dot{U}{}_i=\dot{{\rm I}}{}_{b}R{}_{\text{B}\text{E}}(14)$

$\dot{U}{}_o=-\frac{R{}_{C}R{}_L}{R{}_C+R{}_L}\dot{{\rm I}}{}_L(15)$

可根据定义式$\dot{A}{}_u=\frac{\dot{U}{}_o}{\dot{U}{}_i}$推出$\dot{A}{}_u$。

3 用于实际电路的分析

图7是日光灯电路,其由交流电源、开关、镇流器、灯管灯丝和启辉器串联而形成的回路,其中交流电源电压有效值为220 V。所以由基尔霍夫电压定律得知上述几项所形成的回路电压有效值和为220 V。

因接通的开关和灯丝的电阻均较小,且几乎为0,当电路接通后,正常情况下开关和灯丝的端电压应均为0 V,若测得其电压为220 V,则说明对应部位已断路。

若灯管熄灭时,先测量启辉器两端电压,若为220 V,表明开关、镇流器、灯丝完好,若启辉器无法辉光放电,即无法接通启辉电路,即可判断启辉器存在故障,需进行更换后再通电。通常,若更换启辉器后,灯管仍未亮,则可能是由于镇流器线圈产生的自感电动势无法点亮灯管,便需要更换镇流器以排除故障。

4 结束语

通过以上分析,可看出基尔霍夫电压定律在直流电路、正弦交流电路、电子电路及实际电路中有着广泛应用,其主要应用于回路列电压方程、计算任意两点间电压、求电路开口处电压和计算电路中某点电位等。基尔霍夫定律是电路计算的理论基础,是电路分析和计算的有效工具,同时也是实际电路检修的重要参考理论,可有效指导实践。

参考文献

[1]张秀兰,迟永江.关于《电路中电位的计算》的教学[J].中国西部科技,2005(20):82.

[2]陈家秋.浅谈基尔霍夫定律的应用[J].才智,2011(33):142-145.

[3]朱晓琴.如何使学生能够快速有效地掌握正弦交流电路的分析与计算[J].考试周刊,2011(65):171-172.

[4]张茂宽.解析基尔霍夫定律在三极管放大电路教学中的应用[J].中国科教创新导刊,2011(11):62.

[5]陈振光.电工基础中基尔霍夫定律的学习方法[J].中国新技术新产品,2010(3):250-251.

[6]陈武凡.影像电子学基础[M].北京:人民卫生出版社,2008.

[7]吴谦.关于电路中基尔霍夫定律的思考[J].北京电力高等专科学校学报:自然科学版,2011,28(9):237.

[8]张晓伟,张芝雨,阎国欣.基尔霍夫定律在电路计算中应用的分析[J].中小企业管理与科技,2011(3):156.

[9]阮龙盛.巧用基尔霍夫第二定律[J].科技资讯,2010(11):137-139.

基于基尔霍夫定律仿真实验的研究 篇3

关键词:职校学生 基尔霍夫定律 EWB仿真

一、引言

作为职业技术类院校,电学教学是我院教学的一个难题,由于其内容比较抽象,逻辑严谨性强,被学生公认为是一门枯燥、乏味、难以理解和接受的学科。但电学又是信息化条件下最基本、最重要的基础知识,学习好电学又非常重要。笔者经过认真的研究,依照学生的知识层次和接受能力,并且对比了一些电气仿真软件的优势,将其引入到课程的教学中来,通过仿真实验来加深学生的理解和认识。

二、实验仿真简介

仿真实验就是将学生未知的研究对象与已熟知的研究对象相比较,或者把抽象的概念和一个形象具体的、看得见的物理模型相比较。现在比较常用的计算机仿真软件有Protel99、EWB5.0(Electronics Work Bench)和MATLAB等几种。它们具有极为全面的工具、文档以及设计项目的组织功能,界面直观、非常方便操作和掌握,可以完成电路原理图设计、电路信号仿真,Protel99还具有印刷电路板设计功能,还能实现逻辑器件(PLD)的设计,在现代职教领域中具有很大的发展空间。综合职校学生的特点,本文选用较为简单易学的EWB仿真软件,对职校电学教材中基尔霍夫定律一节的内容做实验仿真,以加深学生的理解。

三、基尔霍夫定律内容

基尔霍夫电流定律(KCL)指出:任何时刻,流入某节点的电流之和恒等于流出该节点电流之和,无电荷存储。

公式表达为:∑I入=∑I出,或∑I=0。

基尔霍夫电压定律(KVL)指出:任一闭合回路中,各断电路电压降的代数和恒等于零。

公式表达为:∑E=∑IR,或∑U=0。

基尔霍夫电流定律及EWB电路仿真模型如图1、图2所示:

图1 直流信号复杂电路

图2 交流信号复杂电路

1.对直流信号复杂电路,基尔霍夫定律满足关系:

对节点a——I1+I2=I3,

对回路1和回路2——I1R1+I2R2=E1,

I2R2+I3R3=E2

2.对交流信号复杂电路,基尔霍夫定律满足关系:

对节点a——i1+i2=i3,

对回路1和回路2——i1R1+i2R2=e1,i2R2+i3R3=e2

注意:由于交流信号源的电压值随时间在不断变化,所以并非每一时刻的回路电压降都相等。

四、实验内容和步骤

1.在EWB仿真界面中按照图1、图2接好电路;

2.检查电路连接无误后,点击界面右上角开关按钮,(注意电流表的连接方法);

3.依照表1设置稳压电源的参数,分别读出三个电流表的电流示数,记录入表1;

4.依照欧姆定律求出三个电阻两端的电压示数,记录入表1;

5.将稳压电源分别置换为正弦交流信号,将不同时刻的电流表、电压表读数记录入表2。

表1 直流信号复杂电路电压电表读数

表2 直流信号复杂电路电压电表读数

五、实验分析

通过对交/直流信号复杂电路模型进行实验仿真,设置和改变元器件参数、观测仪表示数,我们可以很直观地了解并掌握基尔霍夫定律的内容。虽然理论计算与仿真实测相比略有误差,注意考虑到仪表误差以及信号和元件参数的影响。通过仿真,将抽象的电学问题形象化,把复杂的问题简单化。巧妙地把看不见的电学问题用形象的、看得见的物理模型来类比说明,加深了学生对电学知识的理解。

六、结束语

在结束本文的讨论时,我引用英特尔公司首度执行官克瑞格·贝瑞特博士的话:“如果教师不了解如何更加有效地运用技术,所有的与教育有关的技术都将没有任何实际意义。”总之,将计算机仿真软件的应用与电路原理相结合,最终出现的情况是学生容易理解所学知识,能学懂、产生浓厚学习兴趣、爱学,掌握更多的知识,教学效果良好.

参考文献:

1.电子设计与仿真技术[M].机械工业出版社

2.电工学[M].中国劳动出版社

3.王丽敏.《电路仿真与实验》[M].哈尔滨工程大学出版社

4.岑珠玲.面向社会改革电工专业教学的探索与设想[J].广东职业技术师范学院学报

基尔霍夫定律教案 篇4

一、知识目标：

1、理解支路、节点、回路、网孔等基本概念

2、掌握基尔霍夫定律内容及表达式

3、应用基尔霍夫定律进行计算

二、情感目标：

在学习过程中学会合作，形成竞争意识，养成严谨求实的科学态度

三、能力目标：

1、培养实际操作能力及独立思考、钻研、探究新知识的能力

2、培养学生分析比较及总结归纳的能力 教学重点、难点：

教学重点：基尔霍夫定律内容及表达式 教学难点：基尔霍夫定律应用 教学方法： 讲授法、讨论法 教具：

黑板、粉笔、多媒体 教学过程：

一、复习提问

1、电阻串联、并联电路的特点？

2、电压降与电动势正方向的规定？

对课前预习内容的提问，帮助学生复习电阻串、并联电路的特点及电压降与电动势正方向的规定。为本课题教学做好铺垫。

二、新课导入

前面我们学习了运用欧姆定律及电阻串、并联能进行化简、计算的直流电路。这种电路称为简单电路；但有些电路是不能单纯用欧姆定律和电阻的串、并联关系求解的，这些电路称为复杂电路。

下面以给出两个电路图为例，请学生分析两电路的不同之处，从而导入新课：

图（1）图（2）

结论：

图（1）有且仅有一条有源支路，可以用电阻的串并联关系进行化简，是简．单电路；解答简单电路的方法是欧姆定律。．．．．．．．图（2）有两条有源支路，不能用电阻的串并联关系进行化简，是复杂电路；．．．．解答复杂电路的方法是基尔霍夫定律。．．．．．．

三、新课讲授

1、进入多媒体课件，以下图为例讲解几个基本概念： 2、3、4、5、6、7、8、9、得出：

⑴

支路：由一个或几个元件首尾相接组成的无分支电路。图中共有5条支路，支路电流分别标于图中。⑵

节点：三条或三条以上支路的连接点。图中共有a、b、c三个节点。⑶

回路：电路中任何一个闭合路径。图中共有6个回路。⑷ 网孔：中间无任何支路穿过的回路。网孔是最简单的回路，或是不可再分的回路。（请问上图电路中共有几个网孔呢？）图中最简单的回路aR1R2a,aR2R4ba,bR4R5b三个是网孔。

2、基尔霍夫第一定律（电流定律）

⑴ 内容：在任一瞬间，对电路中的任一节点，流进某一节点的电流之和恒等于流出该节点的电流之和。

⑵ 公式：I进I出

〖例1〗请指出左图电路中有几条支路，并用基尔霍夫第一定律列出下节点电流方程。老师在肯定学生回答后，板书： ⑶ 定律讨论的对象：节点电流（故基尔霍夫第一定律又称为节点电流定律）．．．．．．

I1 +I3=I2 +I4 +I5 移项后得：

I1 +I3 I2 I4 I5 =0

上式表明：若规定流入节点的电流以为“＋Ｉ”，流出节点的电流为“－Ｉ”，则节点电流定律又可叙述为：在任一瞬间通过电路中任一节点，流入（或流出）该节点电流的代数和恒等于零。即可得节点电流定律的第二种表述：

I0 即：

3、基尔霍夫第一定律的应用：

〖例2〗已知I1 = 25 mA，I3 = 16 mA，I4

= 12 mA，试求其余电阻中的电流I2、I5、I6 解：节点a：I1=I2+I3

则I2=I1I3=25 16=9mA 节点d：I1=I4+I5 则I5=I1I4=25 12=13mA 节点b：I2=I6+I5 则I6=I2 I5= 9 13=-4mA 参考方向：任意假定的方向。若计算结果为正值，表明该矢量的实际方向与参考方向相同；计算结果为负值，表明该矢量的实际方向与参考方向相反。

4、基尔霍夫第一定律的推广：

节点电流不仅适用于节点，还可推广于任意假设的封闭面来说,它仍然成立。下图电路中闭合面所包围的是一个三角形电路，有三个节点。

电流定律的推广应用

应用基尔霍夫第一定律可以列出： IA= IAB  ICA

IB= IBC IAB IC= ICA  IBC

上面三式相加可得： IA +IB +IC=0 或I0 即：流入此闭合曲面的电流恒等于流出该曲面的电流。

5、基尔霍夫第二定律（回路电压定律）

（1）内容：在任一瞬间，对任一闭合回路，沿回路绕行方向上各段电压代数和恒等于零。（2）公式：U0

（3）定律讨论的对象：回路上的电压（故基尔霍夫第二定律又称为回路电压定．．．．．律）．（4）通过对下列问题的讲解，归纳出利用U = 0 列回路电压方程的方法 【讨论】请用基尔霍夫第二定律列出下图回路电压方程。

列回路电压方程的方法：

（a）任意选定未知电流的参考方向（如上图所示）；（b）任意选定回路的绕行方向；

（c）确定电阻电压正负（若绕行方向与电流参考方向相同，电阻电压取正值；反之取负值）；

（d）确定电源电动势正负（若绕行方向与电动势方向相反，电动势取正值；反之取负值）。

综上所述，按标注方向循环一周，根据电压与电流的参考方向可得：

Uca+Uad+Udb+Ubc=0 即： GB1I1R1+I2R2GB2 =0 或: GB1GB2=I1R1I2R2 由此，得出基尔霍夫第二定律的另一种表达形式：

EIR

上式表明：在任一回路循环方向中，回路中各电动势的代数和恒等于各电阻．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．上电压降的代数和。．．．．．．．．．

6、基尔霍夫第二定律的推广应用：

基尔霍夫第二定律也可以推广应用于不完全由实际元件构成的假想回路。如下图所示

由上图可得：U= U  U  U

A

B

AB

= 0 或： UAB = UA  UB

7、利用回路电压定律解题的步骤：

①、先标定各支路电流的参考方向和回路的绕行方向，原则上可任意标定：一般取电动势或较大的电动势的方向作为支路电流的参考方向和回路的绕行方向。

②、根据回路电压定律列出回路电压方程式。③、求解方程，并根据计算结果确定电压和电流的实际方向

【例3】如图所示是两个电源并联对负载供电的电路。I1 = 4A，I3 =-1 A，R1 = 12 ，R2 = 3 ，R3 = 6 。求各支路电流 I2和电源电动势E1、E2。

解：据节点电流定律可得

I3 = I1 + I2

可求出 I2 = I3 – I1 =-5A 在回路E2-R3-R2-E2中，据回路电压定律可得

E2 = I2R2+ I3R3 可求出 E2 = I2R2+ I3R3 = 5×3 +(-1)×6 = 9V 在回路E1-R1-R3-E1中，据回路电压定律可得

E1= I1R1 + I2R2

可求出 E1 = I1R1 + I2R2

= 4×3+（-5）×3=-3V 提问

１、叙述基尔霍夫第一定律的内容，并写出表达式？ ２、叙述基尔霍夫第二定律的内容，并写出表达式？ 归纳总结

（一）本课题学习，重点掌握以下内容：

1、理解支路、节点、回路和网孔的定义

2、掌握基尔霍夫定律的内容及数学表达式

3、理解基尔霍夫定律的推广应用

4、掌握利用基尔霍夫定律列方程时，电流参考正方向的理解及电阻电压、电源电动势正负的确定

（二）用基尔霍夫定律的解题步骤：

①、先标定各支路电流的参考方向和回路的绕行方向，原则上可任意标定：一般取电动势或较大的电动势的方向作为支路电流的参考方向和回路的绕行方向。②、根据回路电压定律列出回路电压方程式。

③、求解方程，并根据计算结果确定电压和电流的实际方向

通过本节课的学习，我们必须掌握基尔霍夫电流定律的内容及应用，同时要特别注意在列电流、电压方程时，必须先确定参考方向，否则讨论电流正负是毫无意义的。在下一节课我们将学习基尔霍夫定律的应用——支路电流法。

布置作业

教材P30 1-

10、1-11

公开课教案

课程：汽车电工电子技术 课题：基尔霍夫定律 授课班级：16001汽修

基尔霍夫电路实验报告 篇5

衍射的基尔霍夫传递函数及瑞利-索末菲传递函数

由于菲涅耳衍射积分可以简单地表为卷积的形式,可以利用快速傅里叶变换(FFT)计算.通常认为,只有在菲涅耳衍射区,衍射的FFT计算才是可能的.事实上,基尔霍夫公式及瑞利-索末菲公式也可以表为卷积形式,可以用FFT对衍射问题作较准确地计算.本文将导出衍射计算的`基尔霍夫公式及瑞利-索末菲公式的卷积形式及对应的传递函数,给出用FFT计算基尔霍夫公式及瑞利-索末菲公式的实例,讨论FFT的取样问题,并与实验测量进行比较.

作 者：李俊昌 陈劲波 樊则宾 马琨 楼宇丽 作者单位：昆明理工大学,云南,昆明,650093刊 名：光电子・激光 ISTIC EI PKU英文刊名：JOURNAL OF OPTOELECTRONICS LASER年，卷(期)：13(1)分类号：O436关键词：光束传输 传递函数 衍射计算