实验一直流电路中电压与电位的实验研究一、实验目的（1）加深理解电位、电位差（电压），电位参考点及电压、电流参考方向的意义。（2）实验证明电路中各点电位的相对性，电压的绝对性，等位点的公共性。二、实验原理（1）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（电压）则是绝对的，它不会因参考点电位变动而改变。根据上述电位与电压的性质，我们就可用一个电压表来测量各点电位与任何两点间的电压。如果电位作纵坐标，电路中各点位置作（电阻）横坐标，将测量到的各点在坐标平面中标出，并把标出点按顺序用直线相连接就可得到电路的电位变化图。每段直线即表示两点间电位变化的情形。例如在图1电路中，如果选定a点为电位参考点，并且将a点连接到大地作为零电位点。从a点开始顺时针向或逆向绕行作图均可。当然，在电路中选任何点作参考点都可，不同参考点所作电位图形是不同的，但说明电位变化规律则是一样的。如果以a点开始顺时针方向作图，则可得图2所示电位图。以a点置坐标原点自a至b的电阻为R，在横坐标上取R单位比例尺得b点，因b点的电位是Ф，作出b'点，因a点33b的电位Ф=0，所以Ф-Ф=Ф=-IR，电流方向自a至b，a点电位应较b点电位高，但Фabab3=0，所以Ф是负电位。ab'直线即表示电位在R中变化情形。直线的斜率表示电流的大小。ab3自b至c为电池，如果内电阻忽略，则b至c将升高一电位其值等于E，即Ф-Ф=E，Ф1cb1=Ф+E=E-IR，因为电池无内阻，故b点与c点合一，而直线自b'垂直上升至c'，b'c'=E。cb1131以此类推可作出完整的电位变化图。显见，沿回路一周，终点与起点同为a点，可见沿闭合回路一周所有电位升相加总和必定等于所有电位降相加总和。φE1IE-++2-c’cRd1d’E2e’beE1bca0deR0R32b’1RRR312图1图2如果把a点电位升高（或降低）某一数值，则电路中各点电位也变化同样的值，但二点间电位差仍然不变。在电路中可能有二个或多个电位相等的点，如果将这些点全部用导线连接起来，则连接导线中不会有电流，对整个电路的状态也不会改变。此外，作电位图或实验测量中必须正确区分电位和电位差的正负，按照惯例以电流方向的电位降为正，电位差u=Ф-Ф，如果为正即表示a点电位高于b点，如果为负即表示babab点电位高于a点。在用电压表测量时如果指针正偏转则电表正极电位高于负极。三、实验任务（1）按图3实验线路测定各点电位及各顺序两点间的电位差。图中E，E为电压源，R为可变电阻器，f点为中间分压头，改变其位置可找到与a121点等电位点。RRad2e3-+E=6V2+200Ω300ΩE=10V-1R=1KΩmAfcb图3四、实验报告（1）完成实验测试，数据列表电位abcde项目计算值测量值（2）画出电路图。（3）作出以a点为零电位参考点况电路电位图（3）分析比较实验结果，说明电位的性质2实验二基尔霍夫定律一、实验目的（1）加深对基尔霍夫定律的理解（2）用实验数据验证基尔霍夫定律（3）熟练仪器仪表的使用技术二、实验原理基尔霍夫定律是电路理论中最基本的定律之一，它阐明了电路整体结构必须遵守的规律，应用极为广泛。基尔霍夫定律有两条：一是电流定律，另一是电压定律。（1）基尔霍夫电流定律（简称KCL）是：在任一时刻，流入到电路任一节点的电流总和等于从该节点流出的电流总和，换句话说就是在任一时刻，流入到电路任一节点的电流的代数和为零。这一定律实质上是电流连续性的表现。运用这条定律时必须注意电流的方向，如果不知道电流的真实方向时可以先I5假设每一电流的正方向（也称参考方向），根IN1据参考方向就可写出基尔霍夫的电流定律表达式,例如图1所示为电路中某一节点N，共I4I有五条支路与它相连，五个电流的参考正2I方向如图，根据基尔霍夫定律就可写出：3图1I+I+I+I+I=012345如果把基尔霍夫定律写成一般形式就是