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    叠加原理和戴维南定理实验报告

    作者:jkyxc 浏览数: 关键词: 定理 叠加 原理 实验 报告

    篇一:实验报告1:叠加原理和戴维南定理的验证

    实验报告 叠加原理和戴维南定理的验证 姓名 班 级 学号

    叠加原理和戴维南定理的验证

    一.实验目的:

    1. 通过实验加深对基尔霍夫定律、叠加原理和戴维南定理的理解。 2. 学会用伏安法测量电阻。

    3. 正确使用万用表、电磁式仪表及直流稳压电源。 二.实验原理: 1.基尔霍夫定律:

    1).电流定律(KCL):在集中参数电路中,任何时刻,对任一节点,所有各支路电流的代数和恒等于零,即 ??=0。流出节点的支路电流取正号,注入节点的支路电流取负号。

    2).电压定律(KVL):在集中参数电路中,任何时刻,对任一回

    路内所有支路或原件电压的代数和恒等于零,在即 ??=0。凡支路电压或原件电压的参考方向与回路绕行方向一致者为正量,反之取负号。 2.叠加原理

    在多个独立电源共同作用的线性电路中,任一支路的电流(或电压)等于各个电源独立作用时在该支路所产生的电流(或电压)的代数

    和。

    3. 戴维南定理:

    任一线性有源二端网络对外电路的作用均可用一个等效电压源来代替,其等效电动势EO等于二端网络的开路电压UO,等效内阻RO等于该网络除源(恒压源短路、开流源开路)后的入端电阻。 实验仍采取用图2-3-1所示电路。可把ac支路右边以外的电路(含R3支路)看成是以a与c为端钮的有源二端网络。测得a、c两端的开路电压Uab即为该二端网络的等效电动势EO,内阻可通过以下几种方法测得。

    (1)伏安法。将有源二端网络中的电源除去,在两端钮上外加一已知电源E,测得电压U和电流I,则

    U

    RO=(2)直接测量法。将有源二端网络中的电压源除去,用万用表的欧姆档直接测量有源二端网络的电阻值即为RO

    。本实验所用此法

    测量,图2中的开关S1合向右侧,开关S2断开,然后用万能表的欧姆挡侧a、c两端的电阻值即可。

    (3)测开路电压和短路电流法。测量有源二端网络的开路电压U0和短路电流IS。则

    R0=U0/IS

    测试如图2-3-3所示,开关S打开时测得开路电压U0,闭合时测得短路电流IS。这种方法仅适用于等效电阻较大而短路电流不大(电源电流的额定值不超过)的情况U0

    (4)两次电压法。先测量有源二端网的开路电压U0,再在两端纽间接入一个已知电阻RL,测量电阻RL两端的电压UL,则:

    R0=(U0/UL-1)RL

    按图2-3-4所示的电路,开关S打开时,测得开路电压U0,S闭合时,

    三 .实验仪器和设备

    1.电工技术实验装置 2.万能多用表

    四.实验内容: 1.叠加原理

    分别求出US1,US2单独作用时各个支路电流与电压,再求US1,US2同时作用时的电流电压,验证叠加原理。 开关打向电阻

    开关打向二极管

    由表可验证电流的叠加原理。 2.戴维南定理:

    (1)测的开路电压,将左侧开关合向左侧,右侧开关合向右侧,测的Uab

    (2用伏安法测的等效电阻,左侧开关合向短路侧,右侧开关合向接通电源,测的U和I,计算R0

    (3)用二次电压法测等效电阻。取一个已知电阻,通过测的开路电压和

    篇二:叠加原理和戴维南定理

    实验二、叠加原理和戴维南定理

    实验预习:

    一、实验目的

    1、 牢固掌握叠加原理的基本概念,进一步验证叠加原理的正确性。 2、 验证戴维南定理。

    3、 掌握测量等效电动势与等效内阻的方法。

    二、实验原理 叠加原理:

    在线性电路中,有多个电源同时作用时,在电路的任何部分所产生的电流或电压,等于这些电源分别单独作用时在该部分产生的电流或电压的代数和。

    为了验证叠加原理,可就图1-2-1的线路来研究。当E1和E2同时作用时,在某一支路中所产生的电流I,应为E1单独作用在该支路中所产生的电流I?和E2单独作用在该支路中所产生的电流I?之和,即I= I?+ I?。实验中可将电流表串接到所研究的支路中分别测得在E1和E2单独作用时,及它们共同作用时的电流和电压加以验证。

    图1-2-1 叠加原理图

    (a) (b)

    图1-2-2 戴维南定理图

    戴维南定理:

    一个有源的二端网络就其外部性能来说,可以用一个等效电压源来代替,该电压源的电动势E等于网络的开路电压UOC;该电压源的内阻等于网络的入端电阻(内电阻)Ri 。

    图1-2-2的实验电路,现研究其中的一条支路(如RL支路)。那么可以把这条支路以外的虚线部分看作是一个有源二端网络,再把这个有源网络变换成等效电动势和内阻Ri串联的等效电路。

    三、预习要求与计算仿真

    1、本次实验涉及到以下仪器:直流稳压电源、直流电压表、直流毫安表,电流插头、插座。关于这些设备的使用说明,详见附录,在正式实验前应予以预习。

    2、根据图1-2-3、1-2-4中的电路参数,计算出待测量的电流、电压值,记入表中,以便与实验测量的数据比较,并帮助正确选定测量仪表的量程。

    3、利用PSPICE仿真软件,根据图1-2-3、1-2-4仿真电路,并试运行。(PSPICE仿真软件的使用方法详见附录)

    四、注意事项

    1、测量各支路的电流、电压时,应注意仪表的极性以及数据表格中“+、-”号的记录。 2、电源不作用时,不可将稳压源直接短接。 3、用万用表直接测内阻时,网络内的独立电源必须先置零,以免损坏万用表,其次,欧姆表必须经调零后再进行测量。 4、改接线路时,要关掉电源。

    五、思考题

    1. 叠加原理中E1、E2分别单独作用,在实验中应如何操作?

    2. 各电阻所消耗的功率能否用叠加原理计算得出?为什么?试用具体数据分析说明。 3. 在求戴维南等效电路时,作短路实验,测ISC的条件是什么?在本实验中可否直接作负载短路实验?

    实验内容:

    一、实验线路

    实验线路如图1-2-3、1-2-4所示。

    A

    DE1

    IAIB

    2

    L

    图1-2-3叠加原理实验电路图 1-2-4戴维南定理实验电路

    C

    二、实验设备

    三、实验步骤 1、 叠加原理实验

    实验前,先将两路直流稳压电源接入电路,令E1=12V,E2=6V。 按图1-2-3接线,并将开关S1、S2投向短路一侧。(开关S1和S2分别控制E1、E2两电源

    的工作状况,当开关投向短侧时说明该电源不作用于电路。)

    1) 接通E1=12V电源,S2投短路侧(E1单独作用),测量此时各支路电流,测量结果填

    入表1-2-1中。

    2) 接通E2=6V电源,S1投短路侧(E2单独作用),测量此时各支路电流,测量结果填

    入表1-2-1中。

    3) 接通E1=12V电源,E2=6V电源(E1和E2共同作用),测量此时各支路电流,测量结

    果填入表1-2-1中。

    2、 戴维南定理实验

    按图1-2-4接线,将一路直流稳压电源接入电路,令U保持12V。

    1) 测网络的开路电压UOC 。将RL断开,用电压表测有源二端网络开路电压UOC ,(A、

    B两点间电压),即得等效电压源的等效电动势ES。记入表1-2-2中。

    2) 测网络的短路电流ISC 。将RL断开,并将A、B两点间用一根短路导线相连,用电流表测有源二端网络短路电流ISC,(A-mA-B支路的电流),即得等效电流源的等效电流IS 。记入表1-2-2中。

    3) 测有源二端网络入端电阻Ri 。三种方法测量,结果记入表1-2-2中。

    a) 先将电压源及负载RL从电路中断开,并将原电压端所接的两点用一根短路导线相连。用万用表测出A、B两点间的电阻RAB(RAB=Ri)。

    b) 测有源二端网络开路电压UOC和有源二端网络短路电流ISC ,算出入端电阻Ri 。(Ri= UOC / ISC)

    c) 先断开RL ,测网络的开路电压UOC 。再将RL接上,用电压表测负载RL的两端电压UAB ,调节RL,使UAB =(1/2)? UOC ,则此时Ri = RL。(为什么?) 4)A、B间接RL(任意值),测RL两端电压和流过RL上的电流,记入表1-2-3中。

    四、表格与数据 表1-2-1

    五、实验报告

    1、完成数据表格中的计算,进行必要的误差分析。 2、根据实验数据验证线性电路的叠加性与齐次性,验证戴维南定理的正确性。 3、说明测有源二端网络开路电压及等效内阻的几种方法, 并比较其优缺点,考虑是否有其它测量方法。 4、体会及其它。

    注:1、如下图所示,实验时可能会出现的类似电路。

    图1-2-5 叠加原理实验电路

    图1-2-6 戴维南定理实验电路

    篇三:实验4_叠加原理与戴维南定理的验证

    实验四 叠加原理与戴维南定理的验证

    一、实验目的

    1、验证线性电路叠加原理的正确性,加深对线性电路的叠加性和齐次性的认识和理解。 2、验证戴维南定理的正确性

    3、掌握测量有源二端网络等效参数的一般方法 二、原理说明

    1、叠加原理:在有几个独立源共同作用下的线性电路中,通过每一个元件的电流或其两端的电压,可以看成是由每一个独立源单独作用时在该元件上所产生的电流或电压的代数和。

    线性电路的齐次性是指当激励信号(某独立源的值)增加或减小K倍时,电路的响应(即在电路其它各电阻元件上所建立的电流和电压值)也将增加或减小K倍。

    2、任何一个线性含源网络,如果仅研究其中一条支路的电压和电流,则可将电路的其余部分看作是一个有源二端网络(或称为含源二端口网络)。

    戴维南定理指出:任何一个线性有源网络,总可以用一个等效电压源来代替,此电压源的电动势ES等于这个有源二端网络的开路电压U0C,其等效内阻R0等于该网络中所有独立源均置零(理想电压源视为短路,理想电流视为开路)时的等效电阻。

    U0C和R0称为有源二端网络的等效参数。 3、有源二端网络等效参数的测量方法 (1)开路电压、短路电流法

    在有源二端网络输出端开路时,用电压表直接测其输出端的开路电压U0C,然后将其输出端短路,用电流表测其短路电流ISC,则内阻为R0=UOC/ISC

    (2)伏安法

    用电压表、电流表测出有源二端网络的外特性如图A所示。根据外特性曲线求出斜率tgΦ,则内阻RO=tgΦ=△U/△I=UOC/ISC

    图A 图B

    用伏安法,主要是测量开路电压及电流为额定值IN时的输出端电压值UN,则内阻为RO=UOC-UN/IN

    若二端网络的内阻值很低短路电流很大时,则不宜测短路电流。 (3)半电压法

    如图B所示,当负载电压为被测网络开路电压一半时,负载电阻(负载电阻由万用表测量)

    即为被测有源二端网络的等效内阻值。

    (4)零示法

    在测量具有高内阻有源二端网络的开路电压时,用电压表进行直接测量会造成较大的误差,为了消除电压表内阻的影响,往往采用零示测量法,如图C所示。

    图C

    零示法测量原理是用一低内阻的稳压电源与被测有源二端网络进行比较,当稳压电源的输出电压与有源二端网络的开路电压相等时,电压表的读数为“0”,然后将电路断开,测量此时稳压电源的输出电压,即为被测有源二端网络的开路电压。

    图D

    三、实验设备

    1、RXDI-1A电路原理实验箱 1台 2、万用表 1台 四、实验内容及步骤

    (一)叠加原理:实验电路如图E所示。

    1、按图E电路接线,取U1=12V,U2为可调直流稳压电源,调至 U2=+6V。

    图E

    2、

    3、令U1单独作用时(使BC短接),且直流数字电压表和毫安表测量各支路电流及各电阻元件

    4、两端电压,将数据记入表格中。

    3、令U2单独作用时(使FE短接),重复实验步骤

    2的测量,并记录。 4、令U1和U2共同作用时,重复上述的测量和记录。 5、将U2=+12V,重复上述第3项的测量并记录。

    6、将330Ω电阻换成一只二极管IN4007重复1~5的测量过程,将数据记入表格中。

    (二)戴维南定理:被测有源二端网络如图D(a)所示。 1、用开路电压、短路电流法测定戴维南等效电路的UOC和RO。

    按图D(a)电路接入稳压电源ES和恒流源IS及可变电阻RL,测定UOC和RO。

    2、负载实验

    按图D(a)改变RL阻值,测量有源二端网络的外特性。

    3、验证戴维南定理

    用一只10K的电位器,将其阻值调整到等于按步骤1所得的等效电阻R0之值,然后令其与直流稳压电源(调到步骤“1”时所测得的开路电压UOC之值)相串联,如图D(b)所示,仿照步骤“2”测其外特性,对戴维南定理进行验证。

    4、测定有源二端网络等效电阻(又称入端电阻)的其它方法,将被测有源网络内的所有独立源置零(将电流源断开,短路电压源),然后用伏安法或者直接用万用电表的欧姆档去测定负载RL开路后输出端两点间的电阻,即为被测网络的等效内阻RO或称网络的入端电阻R1。

    5、用半电压法和零示法测量被测网络的等效内阻R0及其开路电压UOC,电路及数据表格自拟。asdfjhgkjdghasfdgfjghdasfjgasdfjkhsdkfjhsakdjfhklHSF

    五、实验注意事项

    1、注意测量时及时更换电流表量程的。

    2、步骤(二)4中,电源置零时不可将稳压源短接。

    3、用万用表直接测R0时,网络内的独立源必须先置零,以免损坏万用表。 4、改接线路时,需关掉电源。


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