實驗四 疊加原理的驗證(仿真實驗)

1、實驗四 疊加原理的驗證（仿真實驗）一、實驗?zāi)康?. 驗證線性電路疊加原理的正確性，加深對線性電路的疊加性和齊次性的認識和理解。2. 理解線性電路的疊加性和齊次性。二、實驗原理疊加定理描述了線性電路的可加性或疊加性，其內(nèi)容是：在有多個獨立源共同作用下的線性電路中，任一電壓或電流都是電路中各個獨立電源單獨作用時，在該處產(chǎn)生的電壓或電流的疊加。通過每一個元件的電流或其兩端的電壓，可以看成是由每一個獨立源單獨作用時在該元件上所產(chǎn)生的電流或電壓的代數(shù)和。齊性定理的內(nèi)容是：在線性電路中，當所有激勵（電壓源和電流源）都同時增大或縮小K倍（K為實常數(shù)）時，響應(yīng)（電壓或電流）也將同時增大或縮小K倍。這是線性電路

2、的齊性定理。這里所說的激勵指的是獨立電源，并且必須全部激勵同時增加或縮小K倍，否則將導(dǎo)致錯誤的結(jié)果。顯然，當電路中只有一個激勵時，響應(yīng)必與激勵成正比。使用疊加原理時應(yīng)注意以下幾點：1）疊加原理適用于線性電路，不適用于非線性電路；2）在疊加的各分電路中，不作用的電壓源置零，在電壓源處用短路代替；不作用的電流源置零，在電流源處用開路代替。電路中的所有電阻都不予更動，受控源則保留在分電路中；3）疊加時各分電路中的電壓和電流的參考方向可以取為與原電路中的相同。取和時，應(yīng)注意各分量前的“+”“-”號；4）原電路的功率不等于按各分電路計算所得功率的疊加，這是因為功率是電壓和電流的乘積。三、實驗設(shè)備序號名

3、稱型號與規(guī)格數(shù)量1直流穩(wěn)壓電源030V可調(diào)二路2直流數(shù)字電壓表0200V13直流數(shù)字毫安表0200mV14疊加原理實驗電路板1四、實驗內(nèi)容疊加原理實驗電路如圖4-1所示，按圖4-1所示電路連線。1. 將兩路穩(wěn)壓源的輸出分別調(diào)節(jié)為6V和12V，接入U1=6V和U2=12V處。2. 令U1電源單獨作用（將開關(guān)K1投向U1側(cè)，開關(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）測量各支路電流及各電阻元件兩端的電壓，數(shù)據(jù)記入表4-1。在表4-1中電流的單位為毫安，電壓的單位為伏特。圖4-1 疊加原理電路原理圖圖4-2 Multisim疊加原理仿真電路3. 令U2電源單獨作用（將開關(guān)K1投向短路

4、側(cè)，開關(guān)K2投向U2側(cè)），重復(fù)實驗步驟2的測量和記錄，數(shù)據(jù)記入表4-1。4. 令U1和U2共同作用（開關(guān)K1和K2分別投向U1和U2側(cè)），重復(fù)上述的測量和記錄，數(shù)據(jù)記入表4-1。5. 將R5（330）換成二極管1N4007（即將開關(guān)K3投向二極管IN4007側(cè)），重復(fù)14的測量過程，數(shù)據(jù)記入表4-2。在表4-2中電流的單位為毫安，電壓的單位為伏特。表4-1 電阻電路的疊加原理實驗數(shù)據(jù)實驗內(nèi)容U1U2I1I2I3UABUCDUADUDEUFAU1單獨作用U2單獨作用U1、U2共同作用表4-2 二極管電路的疊加原理實驗數(shù)據(jù)實驗內(nèi)容U1U2I1I2I3UABUCDUADUDEUFAU1單獨作用U2單獨作用U1、U2共同作用五、實驗注意事項1. 用電流插頭測量各支路電流時，或者用電壓表測量電壓降時，應(yīng)注意儀表的極性，正確判斷測得值的、號后，記入數(shù)據(jù)表格。2. 注意儀表量程的及時更換。六、預(yù)習思考題1. 在疊加原理實驗中，要令U1、U2分別單獨作用，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. 實驗電路中，若有一個電阻器改為二極管，試問疊加原理的疊加性與齊次性還成立嗎？為什么？3. 在線性電路中，可否用疊加原理來計算電阻消耗的功率？為什么？七、實驗報告1. 根據(jù)實驗數(shù)據(jù)表格，進行分析、比較，歸納、總結(jié)實驗結(jié)論，即驗證線性電路的疊加性與齊次性。2. 各電阻器