实验2 基尔霍夫定律和叠加原理的验证
1.实验目的
（1）验证基尔霍夫定律的正确性，加深对基尔霍夫定律的理解。
（2）学会用电流插头、插座测量各支路电流。
（3）验证线性电路叠加原理的正确性，加深对线性电路的叠加性和齐次性的认识和理解。
2.原理说明
（1）基尔霍夫定律
基尔霍夫的电流定律和电压定律是电路的基本定律。测量某电路各支路的电流和每个元器件两端的电压应能分别满足基尔霍夫电流定律（KCL）和电压定律（KVL），即对电路中的任一个节点而言，应有ΣI=0；对任何一个闭合回路而言，应有ΣU=0。
（2）叠加原理
在由多个独立源共同作用下的线性电路中，通过每一个元器件的电流或其两端的电压，都可以看成由每一个独立源单独作用时在该元器件上所产生的电流或电压的代数和。叠加原理反映了线性电路的叠加性。
线性电路的齐次性是当激励信号（某独立源）增加或减小时，电路的响应（在电路中各元器件上所产生的电流和电压值）也将相应地增加或减小。
运用上述定律时，必须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.实验设备与元器件
（1）双路可调直流稳压电源（0～30V可调）。
（2）直流数字电压表（0～200V）。
（3）直流数字毫安表（0～2000mA）。
（4）基尔霍夫定律/叠加原理实验电路板。
4.实验内容
基尔霍夫定律/叠加原理实验电路如图2-1所示。
图2-1
（1）基尔霍夫定律的验证
①实验前，先任意设定三条支路和三个闭合回路电流的正方向。图2-1中，I1、I2、I3的方向已被设定；三个闭合回路电流的正方向可设为ADEFA、BADCB及FBCEF。
②分别将两路直流稳压电源接入电路，令U1=6V，U2=12V。
③熟悉电流插头的结构，将电流插头的两端接至直流数字毫安表的“+、-”两端。
④将电流插头分别插入三条支路的三个电流插座中，读出电流值并将数据记录在表2-1中。
⑤用直流数字电压表分别测量两路稳压电源和电阻上的电压值，将数据记录在表2-1中。
表2-1
（2）叠加原理的验证
①分别将两路直流稳压电源接入电路，令U1=12V，U2=6V。
②令U1单独作用（将开关K1投向U1侧，开关K2投向短路侧），用直流数字电压表和毫安表（接电流插头）测量各支路电流和各电阻两端的电压，将数据记录在表2-2中。
③令U2单独作用（将开关K1投向短路侧，开关K2投向U2侧），重复②，将数据记录在表2-2中。
④令U1和U2共同作用（开关K1和K2分别投向U1侧和U2侧），重复②，将数据记录在表2-2中。
⑤将U2调至12V，重复②，将数据记录在表2-2中。
表2-2
⑥将R5（330Ω）换成二极管IN4007（将开关K3投向二极管IN4007侧），重复①～⑤，将数据记录在表2-3中。
表2-3
5.实验注意事项
（1）注意如图2-1所示中的三个钩子形符号是串联毫安表的插座。
（2）所有需要测量的电压值均以电压表测量的读数为准。U1、U2也需测量，不应取稳压电源本身的显示值。
（3）防止稳压电源的两个输出端碰线短路。
（4）用指针式电压表或毫安表测量电压或电流时，如果指针反偏，则必须调换表笔极性重新测量。此时指针应正偏，可读得电压或电流值。若用数字电压表或毫安表测量，则可直接读出电压或电流值。但应注意，所读得电压或电流值的正、负号应根据设定的电流参考方向来判断。
（5）用电流插头测量各支路电流时，或者用电压表测量电压降时，应注意仪表的极性，在正确判断所测值的+、-号后，再记录在数据表格中。
（6）在实验过程中，应注意及时更换仪表量程，以减小数据的误差。
6.预习思考题
（1）根据如图2-1所示的电路参数计算待测电流I1、I2、I3和各电阻上的电压值并记录，以便在实验测量时能正确选择毫安表和电压表的量程。
（2）在实验中，若用指针式万用表的直流毫安挡测各支路电流，则在什么情况下可能出现指针反偏？应如何处理？在记录数据时应注意什么？若用直流数字毫安表进行测量时，则会有什么样的显示？
（3）在叠加原理实验中，要令U1、U2分别单独作用，应如何操作？可否直接将不用的电源（U1或U2）短接置零？
（4）在实验电路中，若将一个电阻改为二极管，则叠加原理的叠加性和齐次性还成立吗？为什么？
7.实验报告
（1）根据实验数据选定节点A，验证KCL的正确性。
（2）根据实验数据选定实验电路中的任意一个闭合回路，验证KVL的正确性。
（3）重新设定支路和闭合回路的电流方向，重复（1）、（2）两项验证。
（4）根据实验数据表格进行分析、比较，归纳、总结实验结论，验证线性电路的叠加性和齐次性。
（5）各电阻所消耗的功率能否用叠加原理计算得出？试用上述实验数据进行计算并给出结论。
（6）通过叠加原理的验证及其表格中的数据，能得出什么样的结论？
（7）在报告中要进行实验数据的处理和误差原因的分析。