試驗(yàn)一疊加定理的驗(yàn)證

1、實(shí)驗(yàn)一 疊加定理的驗(yàn)證一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?驗(yàn)證線性電路疊加定理的正確性，加深對(duì)線性電路的疊加性和齊次性的認(rèn)識(shí)和理解。二、原理說(shuō)明疊加定理指出： 在有多個(gè)獨(dú)立源共同作用下的線性電路中， 通過(guò)每一個(gè)元件的電流或其 兩端的電壓， 可以看成是由每一個(gè)獨(dú)立源單獨(dú)作用時(shí)在該元件上所產(chǎn)生的電流或電壓的代數(shù) 和。線性電路的齊次性是指當(dāng)激勵(lì)信號(hào)（某獨(dú)立源的值）增加或減小 K 倍時(shí)，電路的響應(yīng)（即在電路中各電阻元件上所建立的電流和電壓值）也將增加或減小 K 倍。 三、實(shí)驗(yàn)設(shè)備序號(hào)名稱型號(hào)與規(guī)格數(shù)量備注1直流穩(wěn)壓電源030V 可調(diào)二路DG042直流恒流源2mA 、 20mA 、 500mA1DG042萬(wàn)用表1自備3直流數(shù)

2、字電壓表0300V1D314直流數(shù)字毫安表0200mA1D315疊加定理實(shí)驗(yàn)電路板1DG05四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容實(shí)驗(yàn)線路如圖 1-1 所示，用 DG05 掛箱的“基爾夫定律 /疊加定理”線路。1. 將兩路穩(wěn)壓源的輸出分別調(diào)節(jié)為12V 和 6V，接入 U1和 U2 處， K3 合至 330 。2. 令 U1電源單獨(dú)作用（將開(kāi)關(guān) K1 投向 U1側(cè)，開(kāi)關(guān) K2 投向短路側(cè)） 。用直流數(shù)字電壓表和毫安表（接電流插頭） 測(cè)量各支路電流及各電阻元件兩端的電壓，數(shù)據(jù)記入表1-1。表 1-1測(cè)量項(xiàng)目實(shí)驗(yàn)內(nèi)容I1 (mA)I2 (mA)I3 (mA)UCD(V)UAD(V)UDE(V)U1單獨(dú)作用U2單獨(dú)作用U1、U

3、2共同作用3. 令 U2電源單獨(dú)作用（將開(kāi)關(guān) K1投向短路側(cè)，開(kāi)關(guān) K2 投向 U2側(cè)），重復(fù)實(shí)驗(yàn)步驟 2 的測(cè)量和記錄，數(shù)據(jù)記入表 1-1。4. 令U1和U2共同作用（開(kāi)關(guān) K1和K2分別投向 U1和U2側(cè)）， 重復(fù)上述的測(cè)量和記錄， 數(shù)據(jù)記入表 1-1 。5. 將 R5（330）換成二極管 1N4007（即將開(kāi)關(guān) K3投向二極管 IN4007 側(cè)），重復(fù) 1 4 的測(cè)量過(guò)程，數(shù)據(jù)記入表 1-2 。表 1-2測(cè)量項(xiàng)目實(shí)驗(yàn)內(nèi)容I1 (mA)I2 (mA)UCD(V)UAD(V)U1單獨(dú)作用U2單獨(dú)作用U1、U2共同作用五、實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)1. 用電流插頭測(cè)量各支路電流時(shí)，或者用電壓表測(cè)量電壓降時(shí)，

4、應(yīng)注意儀表的極性， 正確判斷測(cè)得值的、號(hào)后，記入數(shù)據(jù)表格。2. 注意儀表量程的及時(shí)更換。六、預(yù)習(xí)思考題1. 在疊加定理實(shí)驗(yàn)中，要令 U1、U2 分別單獨(dú)作用，應(yīng)如何操作可否直接將不作用的電 源（ U1 或 U2）短接置零2. 實(shí)驗(yàn)電路中， 若有一個(gè)電阻器改為二極管， 試問(wèn)疊加定理的迭加性還成立嗎為什么七、實(shí)驗(yàn)報(bào)告1. 根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表格，進(jìn)行分析、比較，歸納、總結(jié)實(shí)驗(yàn)結(jié)論，即驗(yàn)證線性電路的疊 加性。2. 各電阻器所消耗的功率能否用疊加定理計(jì)算得出 試用上述實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)， 進(jìn)行計(jì)算并作 結(jié)論。3. 通過(guò)實(shí)驗(yàn)步驟 5 及分析表格 1-2 的數(shù)據(jù)，你能得出什么樣的結(jié)論4. 心得體會(huì)及其他。實(shí)驗(yàn)二 基爾霍夫

5、定律應(yīng)用設(shè)計(jì) （設(shè)計(jì)性試驗(yàn) ）一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?加深對(duì)基爾霍夫定律的認(rèn)識(shí)和理解。二、實(shí)驗(yàn)原理 基爾霍夫電流定律： 對(duì)于電路中任一結(jié)點(diǎn)， 在任一瞬間， 流入該結(jié)點(diǎn)的電流等于流出該 結(jié)點(diǎn)的電流。或者說(shuō)，在任一瞬間，流入電路任一結(jié)點(diǎn)的電流的代數(shù)和等于零。基爾霍夫電壓定律： 對(duì)于電路中任一回路， 在任一瞬間， 沿該回路的所有支路電壓的代數(shù)和等于零?；蛘哒f(shuō)，在任一瞬間， 沿任一閉合回路繞行一周，在繞行方向上的電位升之和 必等于電位降之和。三、實(shí)驗(yàn)設(shè)備序號(hào)名稱型號(hào)與規(guī)格數(shù)量備注1直流穩(wěn)壓電源030V 可調(diào)二路DG042直流恒流源2mA 、 20mA 、 500mA1DG042萬(wàn)用表1自備3直流數(shù)字電壓表030

6、0V1D314直流數(shù)字毫安表0200mA1D315疊加原理實(shí)驗(yàn)電路板1DG05四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容根據(jù)圖 1-1 設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證基爾霍夫電流、電壓定律。要求： 1）測(cè)出電路中流入和流出某一結(jié)點(diǎn)的各支路電流，測(cè)試基爾霍夫電流定律的正 確性；2）測(cè)出某一回路各部分的電壓，測(cè)試基爾霍夫電壓定律的正確性。五、實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)要求1、根據(jù)實(shí)驗(yàn)任務(wù)要求設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，并畫(huà)出實(shí)驗(yàn)電路圖。2、繪制待測(cè)物理量數(shù)據(jù)表格。3、根據(jù)實(shí)驗(yàn)電路各元件參數(shù)計(jì)算出待測(cè)支路電流、元件電壓理論值， 并填入相應(yīng)表格。六、實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)1. 用電流插頭測(cè)量各支路電流時(shí)，或者用電壓表測(cè)量電壓降時(shí)，應(yīng)注意儀表的極性， 正確判斷測(cè)得值的、號(hào)后，記入數(shù)據(jù)表

7、格。2. 注意儀表量程的及時(shí)更換。七、實(shí)驗(yàn)報(bào)告1. 寫(xiě)出實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，對(duì)所設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)測(cè)試，記錄測(cè)試結(jié)果。2. 將測(cè)試結(jié)果與理論計(jì)算值進(jìn)行比較，寫(xiě)出電路設(shè)計(jì)體會(huì)。實(shí)驗(yàn)三 戴維南定理的驗(yàn)證、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?. 驗(yàn)證戴維南定理和諾頓定理的正確性，加深對(duì)該定理的理解。2. 掌握測(cè)量有源二端網(wǎng)絡(luò)等效參數(shù)的一般方法。 、原理說(shuō)明1. 任何一個(gè)線性含源網(wǎng)絡(luò)，如果僅研究其中一條支路的電壓和電流，則可將電路的其 余部分看作是一個(gè)有源二端網(wǎng)絡(luò)（或稱為含源一端口網(wǎng)絡(luò)） 。戴維南定理指出： 任何一個(gè)線性有源網(wǎng)絡(luò)， 總可以用一個(gè)電壓源與一個(gè)電阻的串聯(lián)來(lái)等 效代替，此電壓源的電動(dòng)勢(shì) Us 等于這個(gè)有源二端網(wǎng)絡(luò)的開(kāi)路電壓 U

8、oc， 其等效內(nèi)阻 R0 等 于該網(wǎng)絡(luò)中所有獨(dú)立源均置零 （理想電壓源視為短接， 理想電流源視為開(kāi)路） 時(shí)的等效電阻。諾頓定理指出： 任何一個(gè)線性有源網(wǎng)絡(luò)， 總可以用一個(gè)電流源與一個(gè)電阻的并聯(lián)組合來(lái)等效代替，此電流源的電流 Is 等于這個(gè)有源二端網(wǎng)絡(luò)的短路電流ISC，其等效內(nèi)阻 R0定義同戴維南定理。Uoc（Us）和 R0或者 ISC（IS）和 R0 稱為有源二端網(wǎng)絡(luò)的等效參數(shù)。2. 有源二端網(wǎng)絡(luò)等效參數(shù)的測(cè)量方法（1） 開(kāi)路電壓、短路電流法測(cè) R0 在有源二端網(wǎng)絡(luò)輸出端開(kāi)路時(shí)，用電壓表直接測(cè) 其輸出端的開(kāi)路電壓 Uoc，然后再將其輸出端短路， 用電流表測(cè)其短路電流 Isc，則等效內(nèi)阻為Uoc

9、R0 Isc如果二端網(wǎng)絡(luò)的內(nèi)阻很小，若將其輸出端口短路則易損壞其內(nèi)部元件，因此不宜用此法。（2） 伏安法測(cè) R0 用電壓表、電流表測(cè)出有源二端網(wǎng) 絡(luò)的外特性曲線，如圖 3-1 所示。 根據(jù) 外特性曲線求出斜率 tg ，則內(nèi)阻 U UocR0 tg 。 I Isc 也可以先測(cè)量開(kāi)路電壓 Uoc，再測(cè)量電流為額定值 IN 時(shí)的輸出UocUN端電壓值 UN，則內(nèi)阻為 R0 。IN（3） 半電壓法測(cè) R0如圖 3-2 所示，當(dāng)負(fù)載電壓為被測(cè)網(wǎng)絡(luò)開(kāi)被測(cè)有源網(wǎng)絡(luò)RUL0R US被測(cè)有源網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)壓電源U路電壓的一半時(shí)，負(fù)載電阻（由電阻箱的讀數(shù) 圖 3-3 確定）即為被測(cè)有源二端網(wǎng)絡(luò)的等效內(nèi)阻值。(4) 零示法

10、測(cè) UOC在測(cè)量具有高內(nèi)阻有源二端網(wǎng)絡(luò)的開(kāi)路電壓時(shí)，用電壓表直接測(cè)量會(huì)造成較大的誤差。為了消除電壓表內(nèi)阻的影響，往往采用零示測(cè)量法，如圖3-3 所示 .。零示法測(cè)量原理是用一低內(nèi)阻的穩(wěn)壓電源與被測(cè)有源二端網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行比 較，當(dāng)穩(wěn)壓電源的輸出電壓與有源二端網(wǎng)絡(luò)的開(kāi)路電壓相等時(shí)，電壓表的讀數(shù)將為“0”。然后將電路斷開(kāi)，測(cè)量此時(shí)穩(wěn)壓電源的輸出電壓， 即為被測(cè)有源二端網(wǎng)絡(luò)的開(kāi)路電壓。三、實(shí)驗(yàn)設(shè)備序號(hào)名稱型號(hào)與規(guī)格數(shù)量備注1可調(diào)直流穩(wěn)壓電源030V1DG042可調(diào)直流恒流源0 500mA1DG043直流數(shù)字電壓表0300V1D314直流數(shù)字毫安表0 500mA1D315萬(wàn)用表1自備6可調(diào)電阻箱01DG097

11、電位器1K/5W1DG098戴維南定理實(shí)驗(yàn)電路板1DG05四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容被測(cè)有源二端網(wǎng)絡(luò)如圖 3-4(a)。(b)1. 用開(kāi)路電壓、短路電流法測(cè)定戴維南等效電路的Uoc、R0 和諾頓等效電路的 ISC、R0。圖 3-4(a)接入穩(wěn)壓電源 Us=12V和恒流源 Is=10mA，不接入 RL。測(cè)出 UOc和 Isc,并計(jì)算出 R0。 (測(cè) UOC 時(shí)，不接入 mA 表。)表 3-1Uoc (V)Isc (mA)R0=Uoc/Isc ( )2. 負(fù)載實(shí)驗(yàn)按圖 3-4（a）接入 RL。改變 RL 阻值，測(cè)量有源二端網(wǎng)絡(luò)的外特性曲線。表 3-2U（v）I（mA）3. 驗(yàn)證戴維南定理：從電阻箱上取得按步驟“

12、1”所得的等效電阻 R0 之值， 然后令其與直流穩(wěn)壓電源（調(diào)到步驟“ 1”時(shí)所測(cè)得的開(kāi)路電壓 Uoc 之值）相串聯(lián)，如圖 3-4（b）所示， 仿照步驟“ 2”測(cè)其外特性，對(duì)戴氏定理進(jìn)行驗(yàn)證。表 3-3U（v）I（mA）4. 有源二端網(wǎng)絡(luò)等效電阻（又稱入端電阻）的直接測(cè)量法。見(jiàn)圖3-4（ a）。將被測(cè)有源網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的所有獨(dú)立源置零（去掉電流源IS和電壓源 US，并在原電壓源所接的兩點(diǎn)用一根短路導(dǎo)線相連） ，然后直接用萬(wàn)用表的歐姆檔去測(cè)定負(fù)載RL開(kāi)路時(shí) A、B 兩點(diǎn)間的電阻，此即為被測(cè)網(wǎng)絡(luò)的等效內(nèi)阻 R0，或稱網(wǎng)絡(luò)的入端電阻 Ri 。*5. 用半電壓法和零示法測(cè)量被測(cè)網(wǎng)絡(luò)的等效內(nèi)阻R0 及其開(kāi)路電壓 Uoc。線路及數(shù)據(jù)表格自擬。五、實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)1. 測(cè)量時(shí)應(yīng)注意電流表量程的更換。2. 步驟“ 4”中，電壓源置零時(shí)不可將穩(wěn)壓源短接。3. 用萬(wàn)表直接測(cè) R0 時(shí)，網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的獨(dú)立源必須先置零，以免損壞萬(wàn)用表。4. 用零示法測(cè)量 UOC時(shí)，應(yīng)先將穩(wěn)壓電源的輸出調(diào)至接近于UOC，再按圖 3-3 測(cè)量。5. 改接線路時(shí)，要關(guān)掉電源。六、預(yù)習(xí)思考題1. 在求戴維南或諾頓等效電路時(shí)，作短路試驗(yàn)，測(cè)ISC的條件是什么在本實(shí)驗(yàn)中可否直接作負(fù)載短路實(shí)驗(yàn)請(qǐng)實(shí)驗(yàn)前對(duì)線路