kvl定律

實驗一基爾霍夫定律驗證和電位的測定

一．實驗目的

1．驗證基爾霍夫電流定律（KCL）和電壓定律（KVL）

2．通過電路中各點電位的測量加深對電位、電壓及它們之間關系的理解

3．通過實驗加強對參考方向的掌握和運用的能力

4．訓練電路故障的診查與排除能力

二．實驗原理與說明

1．基爾霍夫電流定律（KCL）

在任一時刻，流出（或流入）集中參數電路中任一可以分割開的獨立部分的

端子電流的代數和恒等于零，即：

ΣI=0或ΣI入=ΣI出式（4-1）

此時，若取流出節點的電流為正，則流入節點的電流為負。它反映了電流的

連續性。說明了節點上各支路電流的約束關系，它與電路中元件的性質無關。

要驗證基式電流定律，可選一電路節點，按圖中的參考方向測定出各支路電

流值，并約定流入或流出該節點的電流為正，將測得的各電流代入式（4-1），加

以驗證。

2．基爾霍夫電壓定律（KVL）

按約定的參考方向，在任一時刻，集中參數電路中任一回路上全部元件兩端

電壓代數和恒等于零，即：

ΣU=0式（4-2）

它說明了電路中各段電壓的約束關系，它與電路中元件的性質無關。式（4-

2）中，通常規定凡支路或元件電壓的參考方向與回路繞行方向一致者取正號，反

之取負號。

3．電壓、電流的實際方向與參考方向的對應關系

參考方向是為了分析、計算電路而人為設定的。實驗中測量的電壓、電流的

實際方向，由電壓表、電流表的“正”端所標明。在測量電壓、電流時，若電壓

表、電流表的“正”端與參考方向的“正”方向一致，則該測量值為正值，否則為

負值。

圖4-1電壓，電流的實際方向和參考方向

4．電位與電位差

在電路中，電位的參考點選擇不同，各節點的電位也相應改變，但任意兩節

點間的電位差不變，即任意兩點間電壓與參考點電位的選擇無關。

5．故障分析與檢查排除

（1）實驗中常見故障

1連線：連線錯，接觸不良，斷路或短路；

2元件：元件錯或元件值錯，包括電源輸出錯；

3參考點：電源、實驗電路、測試儀器之間公共參考點連接錯誤等等。

（2）故障檢查

故障檢查方法很多，一般是根據故障類型，確定部位、縮小范圍，在小范圍

內逐點檢查，最后找出故障點并給予排除。簡單實用的方法是用萬用表（電壓檔或

電阻檔）在通電或斷電狀態下檢查電路故障。

1通電檢查法：用萬用表的電壓檔（或電壓表），在接通電源情況下，根據

實驗原理，電路某兩點應該有電壓，萬用表測不出電壓；某兩點不應該有電壓，而

萬用表測出了電壓；或所測電壓值與電路原理不符，則故障即在此兩點間。

2斷電檢查法：用萬用表的電阻檔（或歐姆表），在斷開電源情況下，根據

實驗原理，電路某兩點應該導通無電阻（或電阻極小），萬用表測出開路（或電阻

極大）；某兩點應該開路（或電阻很大），但測得的結果為短路（或電阻極小），

則故障即在此兩點間。

三．實驗設備

名稱數量型號

1．直流穩壓電源1

臺0~30V可調

1臺1組+15V固定

2．萬用表1

臺

3．電阻4

只100*1150*1

220*1510*1

4．短接橋和連接導線若

干P8-1和50148

5．實驗用9孔插件方板1

塊297mm×300mm

四．實驗步驟

1．驗證基爾霍夫定律（KCL和KVL）的實驗線路

圖4-2驗證基爾霍夫定律實驗線路

2．基爾霍夫電流定律（KCL）的驗證

（1）按圖4-2接線，Us1、Us2用直流穩壓電源提供。

（2）用萬用表（電流檔）依次測出電流I1、I2、I3，（以節點b為例），

數據記入表4-1內。

（3）根據KCL定律式（4-1）計算ΣI，將結果填入表4-1，驗證KCL。

表4-1驗證KCL實驗數據

I1(mA)I2(mA)I3（mA）ΣI

3．基爾霍夫電壓定律（KVL）的驗證

（1）按圖4-2接線，US1、US2用直流穩壓電源。

（2）用萬用表的電壓檔，依次測出回路1（繞行方向：beab）和回路2（繞

行方向：bcdeb）中各支路電壓值，數據記入表4-2內。

（3）根據KVL定律式（4-2），計算ΣU，將結果填入表4-2，驗證KVL。

表4-2驗證KVL實驗數據

回路1

(beab)

Ube(V)Uea(V)Uab(V)ΣU

回路2

(bcdeb)

Ubc(V)Ucd(V)Ude(V)Ueb(V)ΣU

4．電位的測定

（1）仍按4-2接線。

（2）分別以c、e兩點作為參考節點（即Vc=0、Ve=0），測量圖4-2中各

節點電位，將測量結果記入表4-3中。

（3）通過計算驗證：電路中任意兩點間的電壓與參考點的選擇無關。

表4-3不同參考點電位與電壓

測試值(V)VaVbVcVdVe

c節點

e節點

計算值(V)UabUbcUcdUdeUebUea

c節點

e節點

五．注意事項

1．使用指針式儀表時，要特別關注指針的偏轉情況，及時調換表的極性，

防止指針

打彎或損壞儀表。

2．驗證KCL、KVL時，電壓端電壓都要進行測量，實驗中給定的已知量僅作

為參考。

3．測量電壓、電位、電流時，不但要讀出數值來，還要判斷實際方向，并

與設定的

參考方向進行比較，若不一致，則該數前加“－”號。

六．分析和討論

1．測量電壓、電流時，如何判斷數據前的正負號？負號的意義是什么？

2．電位出現負值，其意義是什么？

3．計算表4-2中的ΣU是否為零？為什么？

4．對表4-3中的計算值進行分析，可以得出什么結論？