疊加定理和互易定理實驗

1、上海育聯(lián)實驗設備制造有限公司網(wǎng)址： HYPERLINK HYPERLINK HYPERLINK /疊加定理和互易定理實驗（使用電路原理實驗箱或電路實驗板板）一、疊加定理和互易定理實驗目的（1）通過實驗加深對疊加定理和互易定理的理解。（2）研究疊加定理適用范圍和條件。（3）熟悉驗證定理的方法和直流儀表儀器的正確使用。二、疊加定理和互易定理實驗原理及說明（一）疊加定理（1）疊加定理是線性電路的一個重要定理，是分析線性電路的基礎(chǔ)。疊加定理指出：在線性電阻電路中，任一支路電流（或支路電壓）都是電路中各個獨立電源單獨作用時在該路產(chǎn)生的電流（或電壓）之疊加。（2）使用疊加定理時，應注意下列各點：1）疊加定

2、理適用于線性電路，不適用于非線性電路。2）疊加時，電路的連接以及電路中所有電阻和受控源都不得更動。所謂電壓源不作用，就是把該電壓源的電壓置零，即在該電壓源處用短路線替代；所謂電流源不作用，就是把電流源的電流置零，即在該電流源處用開路替代。3）疊加時一定要注意電流和電壓的參考方向。4）由于功率不是電流或電壓的一次函數(shù)，所以不能用疊加定理來計算電阻元器件所消耗的功率。（3）為了研究疊加定理的適用范圍和條件，實驗電路配備阻值相同和不同的兩組線性件、非線性元件（發(fā)光管），可以分別組合成線性對稱電路、線性不對稱電路、非線性對稱電路和不對稱電路。（二）互易定理（1）互易定理說明對一個僅含線性電阻的電路，在

3、單一激勵的情況下，當激勵和響應互換位置時，將不改變同一激勵所產(chǎn)生的響應。（2）互易定理的三種形式： 1）第一種形式。在只含一個獨立電壓源的線性電路N中，如果線性電路N的1-1端接電壓源，見圖1(a)、22端短路時，產(chǎn)生的響應為i2。當把電壓源US移到22端，如圖1（b）,11端短路時產(chǎn)生的響應為i1,則互易定理說明i1等于i2。形象地說，就是電壓源與電流表互換位置，電流表的讀數(shù)不變。 圖1 互易定理的第一種形式（3）互易定理適用范圍 1）各圖的N與N的方框內(nèi)部是完全相同的僅含線性電阻元件的電路； 2）電路在單一激勵的情況下。三、實驗電路及元器件參數(shù)本實驗采用電路原理實驗箱疊加定理和互易定理單元

4、，其中USA、USB的兩對電源接線端子，紅端接電源“”，黑端接電源“”，USA15V，USB12V。電路中線性電阻R1R2R3220，R4270，R5200，R6240。 非線性元件發(fā)光管D1D6它們用來觀察電路有否電流已通過和判斷電流方向，在線性電路測量時需將其短接。雙刀雙投開關(guān)K1、K2有兩個用途：雙刀合向電源側(cè)可接通電源；合向短接線側(cè)可把電源置零。a1、a2、與b1、b2插孔，可用來連接A、B支路，測支路電流、短路電流、開路電壓（當K1、K2合向短接線時）。其它插孔可用于換參數(shù)，測支路電流，改變連接方式。四、實驗內(nèi)容及方法步驟（一）驗證疊加定理（1）線性對稱電路N（線性電阻R1R2R3）

5、。分別測量當電源USA單獨作用，見圖4，左邊是原理圖，右邊是接線圖。電源Usa單獨作用（電路圖自擬）。電源Usa和Usb共同作用，見圖5時，各支路的電流和電壓。測量結(jié)果記入附表1中。圖4 電路Usa單獨作用（2）線性不對稱電路N（線性電阻R4R5R6或其它組合）。重復（1）的實驗內(nèi)容，測量結(jié)果記入附表2。（3）含非線性元件（發(fā)光管）的對稱或不對稱電路N（電路自擬）。重復（1）的實驗內(nèi)容，測量結(jié)果記入附表3中。圖5 電路Usa、Usb共同作用單獨作用（二）驗證互易定理驗證分為線性對稱電路N和線性不對稱電路N兩組，分別進行如下測試：（1）驗證互易定理的第一種形式。方法是在線性電路N的A側(cè)（相當于1

6、1）Usa接電壓源，測量B側(cè)的短路電流Ib，（電流表接入b1、b2插孔即可），見圖6，左側(cè)是原理圖，右側(cè)是接線圖；再把電壓源（電壓數(shù)值保持不變）轉(zhuǎn)換接到B側(cè)Usb（相當于22端），測量A側(cè)的短路電流上Ia，（電流表接于a1、a2插孔），記入附表4、表5。（2）驗證互易定理的第二種形式。方法是在線性電路N的A側(cè)接電流源IS，測量B側(cè)的開路電壓Ub；見圖7，左側(cè)是原理圖，右側(cè)是接線圖。電流源IS（電流數(shù)值保持不變）換接到B側(cè)，測量A側(cè)的開路電壓u2，測量結(jié)果對應記入附表4、表5。（3）驗證互易定理的第三種形式。該形式有兩種方式： 1）方式一：為線性電路N的A側(cè)接電流源IS，測量B側(cè)的短路電流Ib。

7、（電路自擬）；B側(cè)Usb接電壓源US（US量值上等于IS），測量A側(cè)開路電壓Ua，記入附表4、表5。 2）方式二：為線性電路N的A側(cè)Usa接電壓源，測量B側(cè)開路電壓Ub(電路自擬)；B側(cè)換接電流源IS（IS量值上等于US），測量A側(cè)短路電流Ia，結(jié)果記入附本表4、表5。疊加定理和互易定理測試記錄表見附表六、實驗注意事項（1）為了達到實驗目的，整個實驗要用同一塊電壓表的同一量程去測量電源和各處電壓，選量程要事先估計出可能出現(xiàn)的最大電壓值。（2）電流表使用要求同上，測量電流時應先估計電流的大小和方向，以免損壞儀表。注意電流表千萬不能用來測電壓，而且電流表、電壓表極性要正確連接。（3）記錄電壓、電流

8、時，不僅要記錄數(shù)值大小，而且也要記錄方向和單位，并且要記錄表的內(nèi)阻（對應所用量程的）。（4）發(fā)光管是構(gòu)成非線性電路及觀察支路有無電流及電流方向用的。如果是線性電路，測量時把發(fā)光管短路即可。七、疊加定理和互易定理預習及思考題（1）實驗前應明確疊加定理和互易定理的內(nèi)容及實驗步驟。（2）為什么線性電路中任一支路的電壓、電流可以疊加，而功率不能疊加？舉例說明。（3）電流表、電壓表都有內(nèi)阻，試分析內(nèi)阻對測量結(jié)果的影響。（4）如果測量時電流表內(nèi)阻130（150mA），電壓表內(nèi)阻200/V，選用30V量程時能否保證疊加正確，試說明八、疊加定理和互易定理實驗報告要求（1）根據(jù)實驗數(shù)據(jù)，驗證疊加定理和互易定理。（2）討論在驗證疊加定理時如果所用電源內(nèi)阻不可忽略，應該怎么辦？（3）分析如果所用電流表內(nèi)阻較大，電壓表內(nèi)阻又較小時，對測量結(jié)果有何影響。測試結(jié)果比實際值增大還是減小？為什么？（4）認真填寫實驗報告中各項內(nèi)容。九、疊加定理和互易定理實驗用儀器、儀表、