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零件和材料

• 计算器（或用于算术的铅笔和纸）
• 6 伏电池
• 各种电阻值介于 1 KΩ 和 100 kΩ 之间

交叉引用

电路课程 ，第 1 卷，第 6 章：“分压电路和基尔霍夫定律”

学习目标

• 说明如何使用电压表
• 说明如何使用电流表
• 说明如何使用欧姆表
• 说明如何使用欧姆定律
• 说明如何使用基尔霍夫电流定律 (KCL)
• 说明如何使用分流器设计

原理图

插图

通常情况下，在单个端子排螺丝下固定两根以上的电线是不合适的。

在此插图中，我展示了三根电线连接在该条带上使用的最右侧接线片的顶部螺钉处。

这样做是为了便于证明一个概念（当前求和 电路节点），不代表专业组装技术。

“自由形式”构建方法的非专业性不值得进一步评论。

说明

我再一次展示了构建相同电路的不同方法：面包板、端子排和“自由形式”。

尝试所有这些构造格式并熟悉它们各自的优缺点。

从您的电阻器分类中选择三个电阻器，并用欧姆表测量每个电阻器的电阻。

用笔和纸记下这些电阻值，以供您在电路计算中参考。

将三个电阻并联并相互连接，并连接到 6 伏电池，如图所示。

接上电阻后，用电压表测量电池电压，并在纸上记下这个电压图。

建议在为电阻电路供电的同时测量电池电压，因为该电压可能与空载条件略有不同。

测量三个电阻中每一个的电压。你注意到什么？在串联电路中，电流 在任何给定时间，所有组件都相等。

在并联电路中，电压 是所有组件之间的公共变量。

使用欧姆定律 (I=E/R) 计算通过每个电阻器的电流，然后通过使用数字电流表测量电流来验证该计算值。

将电流表的红色表笔放在电阻的正（+）端相互连接的点上，一次提起一根电阻线，将仪表的黑色表笔连接到提起的电线。

以这种方式，测量每个电阻器的电流，注意电流的大小和极性。在这些插图中，我展示了一个用于测量通过 R1 的电流的电流表：

测量三个电阻中每一个的电流，与之前计算的电流数字进行比较。

如图所示连接数字电流表，所有三个指示都应该是正的，而不是负的。

现在，测量总电路电流，将电流表的红色探针保持在电路的同一点，但断开连接到电池正极 (+) 侧的电线并将黑色探针接触到它：

注意电流表指示的电流大小和符号。将此数字（代数）添加到三个电阻器电流中。

关于与基尔霍夫电压定律实验相似的结果，您有什么注意事项？基尔霍夫电流定律是对电路中某个点（节点）处的电流“求和”，就像基尔霍夫电压定律是对串联回路中的电压相加一样：在这两种情况下，代数和都为零。

该定律在电路的数学分析中也非常有用。连同基尔霍夫电压定律，它允许我们生成描述电路中多个变量的方程，然后可以使用各种数学技术求解。

现在将四个电流测量值视为所有正数：前三个表示通过每个电阻器的电流，第四个表示作为三个“分支”电流的正和的总电路电流。每个电阻器（支路）电流是总电流的一小部分或百分比。这就是为什么并联电阻电路通常被称为分流器 .

将电池与电路的其余部分断开，并测量并联电阻两端的电阻。

您可以读取任何的总阻力 单个电阻器的端子，并获得相同的指示：它将小于任何单个电阻器值。

这通常会让新学电力的学生感到惊讶，当在任何一个上连接一个欧姆表时，你会读取完全相同的（总）电阻值 一组并联电阻。

不过，如果您从电气共性的角度考虑并联电路中的点，这是有道理的。

所有并联元件都连接在两组电气公共点之间。

由于仪表无法通过直接连接的方式区分彼此共有的点，因此读取一个电阻的电阻值就是读取它们的电阻值。

电压也是如此，这就是为什么可以通过任何一个电阻器读取电池电压，就像直接通过电池端子读取一样容易。

如果将电池电压（之前测量的）除以这个总电阻值，您应该得到一个与测量值非常匹配的总电流值 (I=E/R)。

电阻电流与总电流之比与总电阻与个体电阻之比相同。

例如，如果 10 kΩ 电阻器是总电阻为 1 kΩ 的分流器电路的一部分，则该电阻器将传导总电流的 1/10，无论总电流值是多少。

计算机模拟

SPICE 节点编号示意图：

SPICE 模拟中的电流表实际上是插入电子流路径中的零电压源。

您会注意到电压源 Vir1、Vir2 和 Vir3 在网表中设置为 0 伏。当电子进入这些“假”电池之一的负极并从正极流出时，电池的电流指示将为正数。

换句话说，这些0伏电源应被视为电流表，电池符号的长线侧为红色探针，短线侧为黑色探针。

网表（制作一个包含以下文本的文本文件，逐字逐句）：

分流器 v1 1 0 r1 3 0 2k r2 4 0 3k r3 5 0 5k Vitotal 2 1 dc 0 vir1 2 3 直流 0 vir2 2 4 直流 0 vir3 2 5 直流 0 .dc v1 6 6 1 .print dc i(vitotal) i(vir1) i(vir2) i(vir3) 。结尾 

运行时，SPICE 将打印一行包含四个电流数字的文本，第一个电流代表总和为负数，其他三个代表电阻 R1、R2 和 R3 的电流。

当代数相加时，一个负数和三个正数将形成一个零之和，如基尔霍夫电流定律所述。

相关工作表：

• 分流器电路工作表