《电路原理》实验

实验一 电位、电压的测定及 基尔霍夫定律的验证

北方民族大学电工电子实验中心

一、实验目的• 1 、实验证明电路中电位的相对性，电压

的绝对性。• 2 、熟练掌握仪器仪表的使用方法。• 3 、验证基尔霍夫定律的正确性，加深对

基尔霍夫定律的理解。• 4 、学会用电流插头、插座测量各支路电

流的方法。

二、实验原理• 一个由电动势和电阻元件构成的闭合回路中，必定存

在电流的流动，电流是正电荷在电势作用下沿电路移动的集合表现，并且我们习惯规定正电荷是由高电位点向低电位点移动的。因此，在一个闭合电路中各点都有确定的电位关系。但是，电路中各点的电位高低都只能是相对的，所以我们必须在电路中选定某一点作为比较点（或称参考点），如果设定该点的电位为零，则电路中其余各点的电位就能以该零电位点为准进行计算或测量。

• 在一个确定的闭合电路中，各点电位的高低虽然相对参考点电位的高低而改变，但任意两点间的电位差（即电压）则是绝对的，它不因参考点电位的变动而改变。据此性质，我们可用一只电压表来测量出电路中各点的电位及任意两点间的电压。

三、仪表设备及选用挂箱

序号 设备名称 数量 备注

1 稳压、稳流源 1DG04 （天煌）或 GDS-03 （

方圆）

2 直流电路实验 1DG05 （天煌）或 GDS-06A

（方圆）

3 直流电压、电流表 1D31-2 （天煌）或 GDS-10 （

方圆）

四、实验内容（一）天煌设备• 实验线路如图 1—1 所示

£«

£

6V

U1

R R

RR R

1 2

3

4 5

510

510

510

330

1K

AB

CD

E

F

£«

£

12V

U2

I1 I 2

I 3

• 1. 分别将两路直流稳压电源接入电路，令 E1 ＝6V ， E2 ＝ 12V 。

• 2. 以图 1-1 中的 A 点作为电位的参考点，分别测量B 、 C 、 D 、 E 、 F 各点的电位值 φ ；再以 D 点作为电位的参考点，分别测量 B 、 C 、 D 、 E 、 F 各点的电位值 φ 。

• 3. 测量电路相邻两点之间的电压值UAB 、 UBC 、 UCD 、 UDE 、 UEF 及 UFA ，数据列于表中。

• 4. 实验前先任意设定三条支路的电流参考方向，如图中的 I1 、 I2 、 I3 所示。

• 5. 熟悉电流插头的结构，将电流插头的两端接至数字毫安表的“＋、－”两端。

• 6. 将电流插头分别插入三条支路的三个电流插座中， 读出并记录电流值。

表 1-1 电位的测量及基尔霍夫定律的验证

电 位参考点

φ 与U

电位的相对性 电压的绝对性及基尔霍夫定律的验证

φA φB φC φD φE φF

UA

B

UB

C

UC

D

UD

E

UE

F

UF

A

I1 I2 I3 U1 U2

A

计算值

测量值

相对误差

D

计算值 / / / / /

测量值 / / / / /

相对误差 / / / / /

（二）方圆设备实验线路如图 1—2 所示。

1. 将直流稳压电源接入电路，令 E ＝ 10V 。2. 以图 1-2 中的 A 点作为电位的参考点，分别测量 B 、C 、 D 、 E 、 F 各点的电位值 φ ；再以 D 点作为电位的参考点，分别测量 B 、 C 、 D 、 E 、 F 各点的电位值 φ 。3. 测量电路相邻两点之间的电压值 UAB 、 UBC 、 UCD 、UDE 、 UEF 及 UFA ，数据列于表中。

表 1-2 验证电位的相对性和电压的绝对性

电 位参考点 φ与 U

电位的相对性 电压的绝对性

φA φB φC φD φE φF UAB UBC UCD UDE UEF UFA

A

计算值

测量值

相对误差

D

计算值

测量值

相对误差

4. 测量各条支路电流，注意电流表量程及各支路电流流向，将测量结果填入表 1—3 中。

表 1—3 测量各支路电流

支路电流

方式I I1 I2 I3 I4 I5

计算值

测量值

5. 用直流电压表测量各支路电压及总电压，记入表 1—4中，注意电压表量程及电压方向。

表 1—4 测量各支路电压

支路电流

方式Uad Uac UdC Udb Ucb E

计算值

测量值

6. 通过实验验证四个节点 a 、 b 、 c 、 d 的∑ I 是否等于零，验证四个回路 acd 、 cbd 、 acbd 、 E+acbE- 的∑ U 是否

等于零。 节点相加 a b c d

∑ I （计算值）

∑ I （测量值）

误差 ΔI

表 1-5 验证基尔霍夫电流定律

表 1-6 验证基尔霍夫电压定律

回路相加 acd cbd acbd E+acbE-

∑ U （计算值）

∑ U （测量值）

误差 ΔU

五、实验注意事项 • 1 、测量电位时，用万用表的直流电压档或用数字直流电压表测量

时，用负表棒（黑色）接参考电位点，用正表棒（红色）接被测各点，若指针正向偏转或显示正值，则表明该点电位为正（即高于参考点的电位）；若指针反向偏转或显示负值，此时应调换万用表的表棒，然后读出数值，此时在电位值之前应加一负号（表明该点电位低于参考点电位）。

• 2 、防止电源两端碰线短路。

• 3 、若用指针式电流表进行测量时，要识别电源插头所接电流表的“ + 、 -” 极性。倘若不换接极性，重新测量，此时指针正偏，但读得的电流值必须冠以负号。

六、预习思考题

• 1. 根据图 1-1 的电路参数，计算出待测的电流 I1 、 I2

、 I3 和各电阻上的电压值，记入表中，以便实验测量时

，可正确地选定毫安表和电压表的量程。

• 2. 实验中，若用万用表直流毫安档测各支路电流，什

么情况下可能出现毫安表指针反偏或显示负值，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，则会有什么显示？

七、思考题 • 若以 F 点为参考电位点，实验测得各点

的电位值；现令 E 点作为参考电位点，试问此时各点的电位值应有何变化？

八、实验报告• 1 、根据实验数据，分别以 A 、 D 两点为参考

点绘制两个电位图形。• 2 、完成数据表格中的计算，对误差作必要的分析。

• 3 、根据实验数据，理解电位的相对性和电压的绝对性，总结电位相对性和电压绝对性的原理。

• 4 、选定一个节点或一个回路，用实验数据验证基尔霍夫定律。

• 5 、小结对基尔霍夫定律的认识 . 。