實(shí)驗(yàn)二 疊加原理的驗(yàn)證

實(shí)驗(yàn)二疊加定理的驗(yàn)證一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康膶W(xué)習(xí)MULTISIM的使用方法驗(yàn)證線性電路疊加原理的正確性，加深對(duì)線性電路的疊加性和齊次性的認(rèn)識(shí)和理解。2.理解線性電路的疊加性和齊次性。二、 實(shí)驗(yàn)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(gè)獨(dú)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(gè)獨(dú)立電源單獨(dú)作用時(shí)，在該處產(chǎn)生的電壓或電流的疊加。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。齊性定理的內(nèi)容是：在線性電路中，當(dāng)所有激勵(lì)（電壓源和電流源）都同時(shí)增大或縮小K倍（K為實(shí)常數(shù)）時(shí)，響應(yīng)（電壓或電流）也將同時(shí)增大或縮小K倍。這是線性電路的齊性定理。這里所說(shuō)的激勵(lì)指的是獨(dú)立電源，并且必須全部激勵(lì)同時(shí)增加或縮小K倍，否則將導(dǎo)致錯(cuò)誤的結(jié)果。顯然，當(dāng)電路中只有一個(gè)激勵(lì)時(shí)，響應(yīng)必與激勵(lì)成正比。使用疊加原理時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：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(kāi)路代替。電路中的所有電阻都不予更動(dòng)，受控源則保留在分電路中；3） 疊加時(shí)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(shí)，應(yīng)注意各分量前的“+”“-”號(hào)；4） 原電路的功率不等于按各分電路計(jì)算所得功率的疊加，這是因?yàn)楣β适请妷汉碗娏鞯某朔e。三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1.驗(yàn)證疊加定理(1)將兩路穩(wěn)壓源的輸出分別調(diào)節(jié)為6V和12V，接入U(xiǎn)=6V和U=12V處。依次令1 2電源單獨(dú)作用、共同作用，用直流數(shù)字電壓表和電流表測(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。在表1中電流的單位為毫安(mA)，電壓的單位為伏特(V)。5】匚心5ion-i5】匚心5ion-i—提O-CZHOI恫門5I0HV圖1疊加原理電路原理圖電路仿真參考圖如圖2：UFAUAEUlOhlELIMOhm0.000IkOhtttl*-0090hml^-OO90htrio.ocoUAD0,0glMDJini1N^OO7GPiMQOSIDOhmUFAUAEUlOhlELIMOhm0.000IkOhtttl*-0090hml^-OO90htrio.ocoUAD0,0glMDJini1N^OO7GPiMQOSIDOhm1^-009Ohm圖2Multisim疊加原理仿真電路.將％(330Q)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4-2。在表4-2中電流的單位為毫安(mA)，電壓的單位為伏特(V)。表1電阻電路的疊加原理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容U]U2I]I?I3UABUCDUADUDEUFAU］單獨(dú)作用6v04.32]mA-].]98mA3.]23mA].]98v0.395v].593v2.204v2.204vU2單獨(dú)作用0]2v-2.395mA7.]86mA4.79mA-7.]85v-2.3]7v2.443v-].22v-].22vU］、u2共同作用6v]2v1.925mA5.9mA7.9]4mA-5.988v-].976v4.036v0.982v0.982v2.電壓源和電流源混合電路的疊加定理驗(yàn)證電路原理圖如圖3電源電 流電 壓US］單獨(dú)作用I]I2I3U]U2U30.026A0.22uA0.026A8.66]V].295uV].339VIS2單獨(dú)作用I]I2I3U]U2U3-].339mA-]0mA8.66]mA-0.442V-]V0.442VUsi和IS2共同作用I]I2I3U]U2U30.025A-]0mA0.035A8.22V-]V].78V驗(yàn)證疊加定理四、思考題在線性電路中，各電阻器所消耗的功率能否用疊加原理計(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)論可否用疊加原理來(lái)計(jì)算電阻消耗的功率。不能，因?yàn)榀B加定理只能用于電壓、電流的計(jì)算，不能用于功率的疊加計(jì)算。計(jì)算功率時(shí)，先采用疊加定理計(jì)算出電流I或電壓U，然后計(jì)算功率。一個(gè)電源單獨(dú)作用時(shí)，其他的電壓源短路，電流源開(kāi)路。由于每個(gè)電源單獨(dú)作用，電路結(jié)構(gòu)變得較為簡(jiǎn)單，計(jì)算出所求物理量電壓U1、U2、