實(shí)驗(yàn)1.2 疊加原理和戴維南定理

1、實(shí)驗(yàn)1.2 疊加原理和戴維南定理一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?. 掌握簡單的利用實(shí)驗(yàn)手段驗(yàn)證線性電路中的疊加原理和戴維南定理方法2. 學(xué)會(huì)用實(shí)驗(yàn)方法測(cè)定含源二端網(wǎng)絡(luò)的開路電壓UOC和電阻R0。二、實(shí)驗(yàn)原理 1. 疊加原理：由全部獨(dú)立電源在線性電路中產(chǎn)生的任一電壓或電流，等于每個(gè)獨(dú)立電源單獨(dú)作用時(shí)產(chǎn)生的電壓或電流的代數(shù)和。某一個(gè)獨(dú)立電源單獨(dú)作用時(shí)，應(yīng)將其它獨(dú)立理想電壓源用短路替代（uS=0）,獨(dú)立理想電流源用開路替代（iS=0）。 2. 戴維南定理：線性含源二端網(wǎng)絡(luò)可以用一個(gè)理想電壓源UOC與一個(gè)等效電阻R0相串聯(lián)的等效電路來代替。其中理想電壓源的電壓等于該網(wǎng)絡(luò)的開路電壓UOC，電阻R0等于該網(wǎng)絡(luò)中所有獨(dú)立源為

2、零時(shí)所得網(wǎng)絡(luò)的等效電阻（即電壓源用短路代替，電流源用開路代替），亦可用開路短路法R0=UOC /ISC的關(guān)系計(jì)算等效電阻，其中UOC為該網(wǎng)絡(luò)的開路電壓，ISC為該網(wǎng)絡(luò)的短路電流。三、實(shí)驗(yàn)儀器1. 電工綜合臺(tái)：直流數(shù)顯穩(wěn)壓電源直流數(shù)顯恒流源直流電流表 電流插座、插頭XD06電阻掛箱中R3可調(diào)電阻和十進(jìn)制電阻箱 XD03電路掛箱2. 數(shù)字萬用表四、實(shí)驗(yàn)任務(wù)及步驟1. 完成疊加原理的測(cè)量與驗(yàn)證(1) 只有電壓源US作用將直流穩(wěn)壓電源調(diào)至萬用表示數(shù)為6V、恒流源短路后調(diào)至10mA，關(guān)閉電源。拆線后按圖1.2.1接入XD03掛箱中電路，將十進(jìn)制電阻連接成220接入電路負(fù)載AB端作為R，將電流插頭插入電流

3、插座內(nèi)并按極性連接至直流電流表，并聯(lián)數(shù)字萬用表。開啟穩(wěn)壓電源，(即電流源不作用)，測(cè)出電阻220兩端的電壓UAB和流過它的電流IAB，記入表1.2.1中。(2) 只有電流源IS作用將穩(wěn)壓源關(guān)閉后短路，(即電壓源不作用)，開啟恒流源電源，測(cè)出電阻220兩端的電壓UAB和流過它的電流IAB，記入表1.2.1中。(3) 電壓源US和電流源IS共同作用拆除穩(wěn)壓源短路線開啟穩(wěn)壓電源和恒流源，測(cè)出電阻220兩端的電壓UAB和流過它的電流IAB，記入表1.2.1中。 表1.2.1測(cè)量值條 件UAB (V)IAB（mA）US單獨(dú)作用IS單獨(dú)作用US和IS共同作用 圖1.2.1 疊加和戴維南定理的實(shí)驗(yàn)圖2. 完

4、成戴維南定理的測(cè)量與驗(yàn)證(1) 圖1.2.1，將電阻220換成XD06電阻掛箱中R3可調(diào)電阻，作為負(fù)載RL。見圖1.2.1虛線部分。(2) 負(fù)載短路，讀出負(fù)載RL短路電流ISC和電壓U(0)，斷開負(fù)載RL的一端，即使得RL=，測(cè)得負(fù)載開路電壓UOC和電流I(0),記錄在表1.2.2中。(3) 將負(fù)載RL調(diào)至最大值測(cè)出U和I，在RL=0和RL最大值之間對(duì)I(或U)均勻取值寫入表中，以該I(或U)為參照，通過調(diào)節(jié)RL分別測(cè)出對(duì)應(yīng)于該I(或U)值時(shí)相應(yīng)的U(或I)值填入表1.2.2中。得到圖1.2.1中虛線框內(nèi)含源二端網(wǎng)絡(luò)的外特性u(píng) =f(i) 。 (4) 根據(jù)表中記錄的短路電流ISC(RL=0時(shí)的

5、I值)和開路電UOC(RL=時(shí)的U值)，計(jì)算含源二端網(wǎng)絡(luò)的等效電阻R0=UOC/ISC(R0值小數(shù)點(diǎn)保留一位)。表1.2.2RL(W)0/RLmaxU (V)UOCI (mA)ISC (5) 拆除電路連線，將直流穩(wěn)壓電源調(diào)至萬用表示數(shù)為UOC，十進(jìn)制電阻接成R0值，負(fù)載電阻仍用XD06電阻掛箱中R3作為RL，完成圖1.2.2等效電路實(shí)驗(yàn)圖的連接。(6) 將表1.2.2的參照值I(或U)抄入下面同樣格式的表1.2.3表格中，通過調(diào)節(jié)RL，測(cè)出RL從0變化時(shí)對(duì)應(yīng)的U(或I)值，完成等效電路實(shí)驗(yàn)圖的伏安關(guān)系表格記錄。圖1.2.2 戴維南定理等效電路實(shí)驗(yàn)圖表1.2.3RL(W)0/U (V)UOCI

6、(mA)ISC五、實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求1. 完成1.2.1疊加原理實(shí)驗(yàn)電路圖和表格的測(cè)試并進(jìn)行理論計(jì)算與誤差計(jì)算。2. 完成表1.2.2與1.2.1含源二端網(wǎng)絡(luò)戴維南定理實(shí)驗(yàn)電路圖的伏安關(guān)系的測(cè)試，完成表1.2.3與圖1.2.2等效電路實(shí)驗(yàn)圖的伏安關(guān)系的測(cè)試。根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)在同一坐標(biāo)系中分別繪出含源二端網(wǎng)絡(luò)和等效電路外特性曲線。3. 計(jì)算R0理論值與實(shí)驗(yàn)值的誤差。由兩個(gè)驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)結(jié)果分別得出結(jié)論。4. 回答思考題。六、思考題1. 在線性電路中，各支路的電壓或電流可以疊加，為什么功率不能疊加？并用實(shí)驗(yàn)結(jié)果計(jì)算加以說明。2. 若將圖1.2.1中510的電阻換成二極管，是否還可應(yīng)用戴維南定理將此含源二端網(wǎng)絡(luò)簡化？為什么？ 七、注意事項(xiàng)1. 本實(shí)驗(yàn)是直流實(shí)驗(yàn)，注意電源、電流插座及表計(jì)的極性。萬用表選擇直流電壓擋并且并聯(lián)在被測(cè)支路上。直流電流表應(yīng)串聯(lián)在支路中。2. 勿在穩(wěn)壓電源沒關(guān)閉的狀態(tài)下將其輸出端短路，以免燒壞保險(xiǎn)絲或引起穩(wěn)壓電源損壞。3. 為減少測(cè)量誤差，注意隨時(shí)切換電流表的量程