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電位電壓的測定及電路電位圖繪制--電工基本實驗

一．實驗目的
1．學會測量電路中各點電位和電壓的方法，理解電位的相對性和電壓的絕對性。
2．學會電路電位圖的測量、繪制方法。
3．掌握使用直流穩壓電源、直流電壓表的使用方法。
二．原理說明
在一個確定的閉合電路中，各點電位的大小視所選的電位參考點的不同而異，但任意兩點之間的電壓（即兩點之間的電位差）則是不變的，這一性質稱為電位的相對性和電壓的絕對性。據此性質，我們可用一只電壓表來測量出電路中各點的電位及任意兩點間的電壓。
若以電路中的電位值作縱坐標，電路中各點位置（電阻或電源）作橫坐標，將測量到的各點電位在該坐標平面中標出，并把標出點按順序用直線條相連接，就可得到電路的電位圖，每一段直線段即表示該兩點電位的變化情況。而且，任意兩點的電位變化，即為該兩點之間的電壓。
在電路中，電位參考點可任意選定，對于不同的參考點，所繪出的電位圖形是不同，但其各點電位變化的規律卻是一樣的。
三．實驗設備
1．直流電壓、電流表；
2．電壓源（雙路0～30V可調）；
四．實驗內容
實驗電路如圖2－1所示，圖中的電源U_S1用恒壓源I路0～＋30V可調電源輸出端，并將輸出電壓調到＋6V，U_S2用II路0～＋30V可調電源輸出端，并將輸出電壓調到＋12V。
1．測量電路中各點電位
以圖2－1中的A點作為電位參考點，分別測量B、C、D、E、F各點的電位。
用電壓表的黑筆端插入A點，紅筆端分別插入B、C、D、E、F各點進行測量，數據記入表2－1中。
以D點作為電位參考點，重復上述步驟，測得數據記入表2－1中。

2．測量電路中相鄰兩點之間的電壓值
在圖2－1中，測量電壓U_AB：將電壓表的紅筆端插入A點，黑筆端插入B點，讀電壓表讀數，記入表2－1中。按同樣方法測量U_BC、U_CD、U_DE、U_EF及U_FA，測量數據記入表2－1中。
表2－1 電路中各點電位和電壓數據單位：V

電位
參考點

V_A

V_B

V_C

V_D

V_E

V_F

U_AB

U_BC

U_CD

U_DE

U_EF

U_FA

五．實驗注意事項
1．EEL－53組件中的實驗電路供多個實驗通用，本次實驗沒有用到電流插頭和插座。
2．實驗電路中使用的電源U_S2用0～＋30V可調電源輸出端，應將輸出電壓調到＋12V后，再接入電路中。并防止電源輸出端短路。
3．使用數字直流電壓表測量電位時，用黑筆端插入參考電位點，紅筆端插入被測各點，若顯示正值，則表明該點電位為正（即高于參考點電位）；若顯示負值，表明該點電位為負（即該點電位低于參考點電位）。
4．使用數字直流電壓表測量電壓時，紅筆端插入被測電壓參考方向的正（＋）端，黑筆端插入被測電壓參考方向的負（－）端，若顯示正值，則表明電壓參考方向與實際方向一致；若顯示負值，表明電壓參考方向與實際方向相反。
六．預習與思考題
1．電位參考點不同，各點電位是否相同？任兩點的電壓是否相同，為什么？
2．在測量電位、電壓時，為何數據前會出現±號，它們各表示什么意義？
3．什么是電位圖形？不同的電位參考點電位圖形是否相同？如何利用電位圖形求出各點的電位和任意兩點之間的電壓。
七．實驗報告要求
1．根據實驗數據，分別繪制出電位參考點為A點和D點的兩個電位圖形。
2．根據電路參數計算出各點電位和相鄰兩點之間的電壓值，與實驗數據相比較，對誤差作必要的分析。
3．回答思考題。

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