《叠加定理、戴维南定理的验证实验2012229.doc

北联大电路分析-叠加定理、戴维南定理的验证 实验指导书 实验目的 1. 验证叠加定理和戴维南定理的正确性，加深对定理的理解。 2. 掌握验证叠加定理和戴维南定理的实验方法。 掌握含源二端网络的开路电压和等效电阻的测定方法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。N就其端口来看，可以等效为一个电压源串联电阻支路如图1(a)。电压源的电压等于该网络N的开路电压；电阻等于该网络中所有独立电源为零值时所得网络No的等效电阻Ro 如图1(b)。 等效电阻Ro可以通过图1(b)中原理直接测量，也可通过开路电压值和短路电流值计算出等效内阻值Ro 如图2。 注意参考方向。 在电子技术中，二端网络的戴维南等效内电阻也称为网络的输出电阻。运用戴维南定理可以简化对复杂电路的分析过程。 实验设备与元器件 直流稳压电源 2台 数字万用表 若干块 电阻 300Ω×1支、470Ω×1 支、1.2kΩ×2 支、 1383Ω（非标称值）×1 支 实验任务 叠加定理验证 注：实验参数设置采用默认设置（仿真时间＞0.25s；仿真点数＞5000） (1)图3是叠加定理验证电路图。 图3 叠加定理验证电路原理图 由于电压表内阻远大于被测电阻阻值，所以测量电阻上的电压时电压表可以直接并在被测电阻两端。由于电流表内阻远小于被测电阻阻值，所以测量电阻上的电流时电流表可以直接串在被测电阻支路上。 (2) 测量图3电路端口1在8V直流电压源单独作用下的I1、I2、I3、U3，将测量数据填入表1中。图4是V1(8V)直流电压源单独作用时2在12V直流电压源单独作用下的I1、I2、I3、U3，将测量数据填入表1中。图5是U2(12V)直流电压源单独作用时1在8V直流电压源作用下，同时端口2在12V直流电压源作用下的I1、I2、I3、U3，将测量数据填入表1中。图6是U1(8V)和U2(12V)直流电压源共同作用时 I1/mA I2/mA I3/mA U3/V 8V电压源单独作用 12V电压源单独作用 8V和12V电压源共同作用 填表说明：① 注意表格中的单位。 ② 填写数据时只填写数值，不填写单位。 ③ 填写的数据若非整数，则保留小数点后3位。 ④ 表2、表3和表4的填写均注意以上几点。 (5) 由测量数据验证叠加定理。 2. 戴维南定理验证 注：① 实验前要完成对图7和图11中负载电阻RL两端电压值U和电流值I的理论计算，并将计算值分别填入表2、表3和表4中。 ② 实验参数设置采用默认设置（仿真时间＞0.25s；仿真点数＞5000） (1)图7是戴维南定理验证电路图。 图7 戴维南定理验证电路原理图 (2) 测量图7中负载RL的端电压值U以及流经RL的电流值I，将测量数据填入表2中。图8是图7的电路实物连接图。 表2 原电路RL的U和I值 U/V I/mA 计算值 测量值 (3) 根据实验原理测量出图7中负载电阻RL的戴维南等效电路参数值，即测量出电路的开路电压值和等效电阻值Ro。等效电阻值Ro采用开路电压、短路电流法间接测得，即测量出短路电流值Isc，再利用公式计算出等效内阻值Ro。将测量数据填入表3中。图9是测量电路开路电压值Uoc的电路连接图，图10是测量电路短路电流值Isc的电路连接图。 表3 戴维南等效电路开路电压Uoc和等效电阻Ro值 Uoc/V Isc/mA Ro/kΩ 计算值 测量值 (4) 利用所测得的开路电压Uoc和等效电阻Ro搭建戴维南等效电路，接入负载电阻RL，其原理图如图11。测量负载电阻RL两端电压值U和电流值I。将测量数据填入表4中。图12是图11的电路实物连接图。 图11 戴维南等效电路 表4 用戴维南等效电路测得的RL的U和I值 U/V I/mA 计算值 测量值 (5) 比较用原电路（图7）所测得的负载RL两端电压值U及电流值I的数据（表2）与用戴维南等效电路（图11）所测得的负载RL两端电压值U及电流值I的数据（表4） 3