本专栏是笔者主编教材（图0所示）的电子版，依托简易的元器件和仪表安排了30多个实验，主要面向经费不太充足的中高职院校。每个实验都安排了必不可少的【预习知识】，精心设计的【实验步骤】，全面丰富的【思考习题】。因此，对于开展电子技术教学犯愁的师生，本专栏应该能够帮到你们。

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实验07  串联电路

【实验目的】

1. 学会利用欧姆定律计算串联电路中的电流和电压。
2. 理解基尔霍夫电压定律在串联电路中的应用。

【预习知识】

        对于图1的简单电路，根据欧姆定律很容易知道电源电压等于总电流乘以总电阻，即：

        在串联电路中，所有的元件都连在同一条路径中。因此，流过每一个元件的电流都是相同的。当我们把电阻串联起来，总电阻会增加，其阻值等于各阻值之和。图2给出了两个电阻的串联电路，总电阻为：

把这个式子带到上面由欧姆定律得到的公式，可得：

        这个结果说明电源电压等于各电阻上压降之和，这种关系被称为基尔霍夫电压定律，它更准确地表述是：在一个电路中，任何一个闭合回路中所有元件上电压的代数和等于零。

        注意电压的极性是非常重要的。来自电源的电流在电阻上产生电压降，电阻上的压降与源电压的极性相反，如图2所示。我们使用基尔霍夫电压定律时，需要掌握以下规则：

1. 在回路中选择一个任意的起点，从起点选定一个参考方向：顺时针或逆时针都可。
2. 对于每个电压源或负载，标记电压的方向如果与参考方向一致，取正值，反之取负值。
3. 当回到起点时，把经过的所有电压求代数和，结果为0。

【实验元件与仪器】

1. 330Ω、1.0kΩ、1.5kΩ、2.2kΩ碳膜电阻各1支
2. 万用表1个
3. 直流稳压电源1个

【操作内容及步骤】

1. 按上面要求的规格准备好4个电阻，用万用表实测一下阻值并记录在表1中，再计算它们串联起来的总电阻 。

2. 按照图3把这4个电阻在面包板上串联起来，用欧姆表测量一下总电阻并记录在表1中，看是否与上一步的计算结果一致？

3. 接下来我们给这4个串联电阻接上+12V电源，同时串联一个电流表，如图4所示，并参考图5完成连线。通电之前仔细检查万用表红表笔是否接入电流插孔，档位是否选中了较大的直流电流量程，红黑表笔是否为串联进电路的，两根表笔连接是否为红进黑出。然后，计算一下总电流的理论值 ，记录在表2对应栏中。最后，接通电源，记录电流表读数，看是否与理论值接近。

4. 由于4个电阻串联，所以流过它们的电流是相同的。你可以利用上一步测得的  乘以每个阻值，得到每个电阻上的压降 、、 和 ，将计算结果填入表2中。 

5. 再取一个万用表，用直流电压档位依次测量 、、 和 ，记录在表2中。

6. 根据表2中的测量值，参照【预习知识】中使用基尔霍夫电压定律的规则，证明这个串联回路中各元件电压的代数和为0。

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7. 重复上一步的证明过程，但这次选取不一样的起点，换一个参考方向。

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8. 将电路在 C 点断开，测量开路电压 ，如图6所示，证明基尔霍夫电压定律对开路依然适用。

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【实验思考与讨论】

1. 为什么求闭合回路电压代数和与选择的起点无关？

2. 基尔霍夫电压定律适用于任何闭合路径，即使回路中没有电流。如何利用上面第8步的实验结果证明这个表述是正确的？

3. 同样基于上面第8步的实验结果，如果一个220V电路的保险丝断了，那保险丝两端的电压会是多少？

4. 电路如图7所示，使用基尔霍夫电压定律计算  的大小和方向。

5. 电路如图8所示，请计算：
（1）如果灯泡上的压降是8.0V，电阻上的压降是多少？
（2）电路中的电流为多少？
（3）灯泡的电阻是多少？

（本文完）