=== 第 4 章直流電路實驗 ===

基本電學實習 I

第 4 章直流電路實驗

實習一歐姆定律實驗實習二電阻串並聯電路實驗實習三克希荷夫定律實驗實習四惠斯登電橋實驗實習五重疊定律實驗實習六戴維寧及諾頓定理實驗實習七最大功率轉移定理實驗

=== 第 4 章直流電路實驗 ===

基本電學實習 IChapter 4直流電路實驗

實習一歐姆定律實驗

4-2

利用電壓表及電流表間接測量負載電壓

(a) 低電阻測量法

A VR R R

(b) 高電阻測量法

A VR R R

伏特表、安培表測量電阻




4-3

工作一　歐姆定律實驗 (一 )

電壓不變，負載電阻愈大，電流越小




4-4

工作一　歐姆定律實驗 (二 )

電壓不變，所加電壓愈大，電流越大



實習二電阻串並聯電路實驗

4-5

串聯電路特性 1. 串聯電路不論電壓或電阻的大小，流經各元件之電流均相同。　 2. 串聯電路中若有一元件斷路，電路的電流必為零。　 3. 電阻值愈大，其兩端電壓愈大，即電阻分配電壓與電阻值成正比。　 4. 串聯電路之總電阻等於各電阻之總和。　　　 5. 串聯電路之總電壓等於各個電阻電壓之總和。　　　　 6. 串聯電路中，元件互換其結果不變。　 7. 總功率為各電阻產生的功率之和。　　　

1 2+ +T nR = R R R...

1 2= + +...T nV V V V

1 2= + +...T nP P P P

串聯電路




4-6

並聯電路

並聯電路特性 1. 並聯電路不論負載的大小，各元件兩端之電壓恆相等。 2. 並聯電路若有一負載斷路，不影響其他負載之運作。 3. 總電流等於各支路電流之和。

4. 總電阻的倒數為各電阻的倒數之和。

　　

5. 根據歐姆定律，電阻愈大，電流愈小。

　　　

6. 並聯電路所加負載愈多，電路的總電流愈大。

7. 總功率為各電阻產生的功率和。

　　　

1 2= + +...T nI I I I

1 2

1 1 1 1= + +...

T nR R R R

1 2= + +...T nP P P P

1 21 2

= , = ... =T T Tn

n

V V VI I I

R R R




4-7

串並聯電路電路圖

R12= 240+360 = 600 Ω 12//3

600 300= = 200Ω

600 + 300R

RT=1k+200=1.2kΩ

串並聯電路分析(a) 簡化 ( 一 ) (b) 簡化 ( 二 ) (c) 簡化 ( 三 )




4-8

串聯電阻的測量

(a) 電路圖

串聯電阻的測量




4-9

串聯電路電流的量測

(a) 電路圖 (b) 串聯電路電流的量測實體圖

串聯電路電流的量測




4-10

並聯電路測量 IT

(a) 電路圖 (b) 測量 IT 的實體圖




4-11

並聯電路測量 I1

(a) 電路圖 (b) 測量 I1 的實體圖



實習三克希荷夫定律實驗

4-12

克希荷夫電壓定律

克希荷夫電壓定律圖示

在電路中，任一封閉迴路中，電壓升的總和（ ΣE ）等於電壓降的總和（ ΣV ），即 ΣE = ΣV 。

ΣE = E1 + (-E2) = E1 － E2

ΣV = V 1+ V 2 + V 3 = IR1 + IR2 + IR3

E1 － E2 = IR1 + IR2 + IR3 　　　



實習三克希荷夫定律實驗克希荷夫電流定律

克希荷夫電流定律圖示

在電路中，流入某一個節點的電流之總和（ ΣIin ），必等於流出該節點的電流之總和（ ΣIout ），即 ΣIin = ΣIout 。

ΣIin = I1 + I3

ΣIout = I 2 + I 4 + I5

I1 + I 3 = I 2 + I 4 + I5 　　　




4-14

電壓分配定則

電壓分配原理圖示

1 2= = ( + +......+ )T n

T

E IR I R R R

EI =

R




4-15

電流分配定則

電流分配原理圖示



實習四惠斯登電橋實驗

4-16

惠斯登電橋之原理若開關 S 閉合時，檢流計 G 指示為零，此時稱為電橋平衡，即 b 、 c 兩點電位相等。

惠斯登電橋圖示




4-17

惠斯登電橋之外觀 (YEW2755)

YEW2755 型惠斯登電橋外觀




4-18電路圖

惠斯登電橋電路圖




4-19

惠斯登電橋的應用

惠斯登電橋的應用



實習五重疊定理實驗

4-20

重疊定理在多電源線性電路中，任一支路元件的電流或電壓，等於個別電源單獨作用時所產生的電流或電壓之代數和，我們稱之為重疊定理（ Superposition theorem ）。

重疊定理解題步驟：1. 保留一個電源，移除其他電源（移除後，將電壓源短路，電流源斷路），求出待求元件的電流或電壓。

2. 更換另一個電源，重複步驟 1 。

3. 各電源單獨作用的效應均求出後，再求其代數和。




4-21

圖 4-5.1 　電路圖

15V 電壓源之影響 15V 電壓源之影響 15V 電壓源之影響

重疊定理例題

求圖 4-5.8 之 I1 = ?

I2 = ?

+ =




4-22

戴維寧定理

戴維寧定理圖示(a) (b) (c)

< 求法 > ：1. 求 RTH ：將待求負載 RL 移開如圖 (c) ， RTH 就是 a 、 b 開路時的等效

電阻，即 RTH = Rab 。求 RTH 時要將線性網路之電源視為零（即電壓源短路，電流源斷路）。

2. 求 ETH ：如圖 (c) 所示 a 、 b 開路時的電位差，即 ETH = Eab 。



實習六戴維寧與諾頓定理實驗

4-23

戴維寧定理

戴維寧定理圖示(a) (b) (c)

< 求法 > ：1. 求 RTH ：將待求負載 RL 移開如圖 (c) ， RTH 就是 a 、 b 開路時的等效

電阻，即 RTH = Rab 。求 RTH 時要將線性網路之電源視為零（即電壓源短路，電流源斷路）。

2. 求 ETH ：如圖 (c) 所示 a 、 b 開路時的電位差，即 ETH = Eab 。

實習六戴維寧及諾頓定理實驗


實習六戴維寧與諾頓定理實驗

4-24

諾頓定理< 求法 > ：1. 求 RN ：將 RL 移開如圖 (c) 所示，

RN 就是 a 、 b 兩點開路時的等效電阻，即 RN = Rab = RTH ，換而言之，諾頓電阻 RN 和戴維寧電阻 RTH 之求法及值都完全相同。當然在求 RN 時一樣要將線性網路中的電源視為零（即電壓源短路，電流源斷路）。

2. 求 IN ：如圖 (d) 所示 ab 兩點短路時， a 流向 b 之電流我們就稱它為 IN ，也就是通稱的諾頓電流。

諾頓定理圖示

實習六戴維寧及諾頓定理實驗


實習七最大功率轉移定理實驗

4-25

最大功率轉移

最大功率轉移定理圖示

當 RL = r 時， RL 為最大，也就是說，當負載電阻 RL = r 時時，負載電阻 RL 可以獲得最大功率輸出 Pmax 。




4-26

繪製最大功率轉移特性曲線


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=== 第 4 章 直流電路實驗 ===

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