实验二 基尔霍夫电压定律的验证实验
一、实验目的
1、通过实验验证基尔霍夫电压定律，巩固所学的理论知识。 2、加深对参考方向概念的理解。 二、实验原理
1、基尔霍夫定律：
基尔霍夫电压定律为Σ U = 0，应用于回路。基尔霍夫定律是分析与计算电路的基本重要定律之一。
图2-1 两个电压源电路图 图2-2 基尔霍夫电压定律
2、基尔霍夫电压定律（Kirchhoff 's Voltage law）可简写为KVL：
基尔霍夫电压定律，从回路中任意一点出发，以顺时针方向或逆时针方向沿回路循行一周，则在这个方向上的电位升之和应该等于电位降之和。就是在任一瞬时，沿任一回路循行方向（顺时方向或逆时方向），回路中各段电压的代数和恒等于零。（如果规定电位升为正号则电位降为负号）。在电阻电路中的另一种表达式，就是在任一回路循行方向上，回路中电动势的代数和等于电阻上电压降的代数和。在图2-1所示电路中，对回路adbca由图2-2可以写出
U2 + U3 = U1 + U4 U2 + U3－U1－U4 = 0
即 Σ U = 0 上式可改为
E1－E2－I1R1 + I2R2 = 0
E1－E2 = I1R1－I2R2
即 Σ E = Σ（IR）
4、参考方向：
为研究问题方便，人们通常在电路中假定一个方向为参考，称为参考方向。 (1) 若流入节点的电流取正号，则流出节点的电流取负号。
(2) 任一回路中，凡电压的参考方向与回路绕行方向一致者，则此电压的前面取正号，电压的参考方向与回路绕行方向相反者，前面取负号。
(3) 任一回路中电流的参考方向与回路绕行方向一致者，前面取正号，相反者前面取负号。 在实际测量电路中的电流或电压时，当电路中所测的电流或电压的实际方向与参考方向相同时取正值，其实际方向与参考方向相反时取负值。
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三、实验内容及步骤
KVL定律实验电路如图2-3所示，有两个直流电压源作用于电路中，选定电路的参考方向为U6→U5→U4→U3→U2→U1→U6，电压表中除U3的正、负极性与参考方向相反以外，其余电压表均与该参考方向一致，则列写KVL方程为：
Σ U = U6+U5+U4－U3+U2+U1=0
（上式中的U1、U2、U3、U4、U5、U6分别对应图上器件R1、R2、E2、R3、R4、E1的电压） 故：若用电压表测得的电压值符合上式，则KVL定律得证。 实验步骤如下：
(1) 打开multisim软件，选中主菜单View选项中的Show grid，使得绘图区域中出现均匀的
网格线，并将绘图尺寸调节到最佳。
(2) 在Place Sources元器件库中调出1个Ground（接地点）和2个Battery（直流电压源）
器件，从Place Basic元器件库中调出4个Resistor（电阻）器件，最后从Place Indicators元器件库中调出6个Voltmeter（电压表）器件，按下图所示排列好。 (3) 将各元器件的标号、参数值亦改变成与图2-3所示一致。
(4) 将所有的元器件通过连线连接起来。注意：电压源、电压表的正负极性。 (5) 检查电路有无错误。
(6) 对该绘图文件进行保存，注意文件的扩展名（.sm10）要保留。 (7) 按下EWB界面右上方按纽“1”对该保存过的绘图文件进行仿真。
(8) 按下EWB界面右上方按纽“0”停止仿真，读取电流表的读数，将读数填到表2-1相应
的表格中。
图2-3 基尔霍夫电压定律验证实验电路图
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图2-3 基尔霍夫电压定律验证实验电路图
表2-1 基尔霍夫电压定律电压测量表
测量电压 测量结果 U（ U2（V） U（ U4（V） U（ U（ Σ U = ?（V ）1V）3V）5V）6V）1.741 2.730 -18.00 2.239 1.857 10 0 （9）实验完成后，将保存好的绘图文件另存到教师指定的位置，并结合实验数据完成实
验报告的撰写。 四、注意事项
1、 每个multisim电路中均必须接有接地点，且与电路可靠连接（即接地点与电路的连接处
有黑色的结点出现）。
2、 改变电阻的阻值时，需要在Resistor（电阻）器件的元器件属性（Resistor Properties）对
话框中选择Value/Resistance（R）选项，在其后的框中填写阻值，前一框为数值框，后一框为数量级框，填写时注意两个框的不同。
3、 测量电压时应该把直流电压表并联在电路中进行测量，multisim中电压表粗线接线端要
与欲测电路的负极相连，另一个接线端则与欲测电路的正极相连，使用时应特别注意电压表的极性。
4、 基于绘图美观的考虑，可将电压表通过工具栏中的“翻转”快捷键调整到与待测器件或
电路平行的状态再连线。
5、 电压表测量模式选择默认的直流模式，即在Voltmeter（电压表）器件的元器件属性
（Voltmeter Properties）对话框中选择Value/mode/DC选项，另在Label/Label对话框中可为电压表命名。
6、 绘制好的实验电路必须经认真检查后方可进行仿真。若仿真出错或者实验结果明显偏离
实际值，请停止仿真后仔细检查电路是否连线正确、接地点连接是否有误等情况，排除误点后再进行仿真，直到仿真正确、测量得到理想的读数。 7、 在读取电压表的读数时，为消除网格线对读数的影响，可取消主菜单View选项中的Show
grid，设置好后将看到绘图区中的网格线已消去，此时即可读数了。 8、 记录到表格中的数据即电压表上显示的直接读数，“+”、“－”亦要保留。 9、 文件保存时扩展名为“.sm10”。关闭文件或multisim软件后想再次打开保存后的文件时，
必须打开multisim软件后通过主菜单File/open选项或者工具栏中的“打开”快捷键来实现。
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五、实验拓展
在前述实验中通过电压表极性的摆放位置固定了U1、U2、U3、U4、U5、U6与参考方向是否相关，同学可通过改变电压表极性的位置而改变U1、U2、U3、U4、U5、U6与参考方向的相关性，再看看此时如何列写KVL方程，是否符合Σ U =0。 六、预习要求
1、认真复习基尔霍夫电压定律的基本理论。 2、明确实验内容及步骤。 七、思考题
1、基尔霍夫电压定律的内容是什么？
2、在验证基尔霍夫电压定律时，所测得的电压结果与基尔霍夫定律有不完全一致的情况，请问产生这种情况的主要原因是什么？
3、在直流电路中如何使用直流电压表，在使用直流电压表时应该注意什么？ 八、实验报告
1、写出实验名称、实验目的、实验内容及步骤。 2、画出实验电路图。 见上
4、填写表格2-1。 见上
5、回答思考题。
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