叠加原理和等效电源定理验证

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1、5.3基础实验3叠加定理和等效电源定理验证一、实验目的1.验证线性电路中的叠加定理，加深对叠加定理的理解。2.验证等效电源定理。3.掌握含源一端口网络外特性的测量方法。4.了解实验时电源的非理想状态对实验结果的影响。二、实验设备1.电工电子综合实验台2.实验板3.数字万用表三、实验原理1.叠加定理线性电路中，若干独立电源共同作用下的任意支路上的电流或电压等于各个独立电源单独作用时分别在该支路所产生的电流或电压的代数和。当其中某个独立电源单独作用时，其余的独立应除去（电压源予以短路，电流源予以开路）。2.等效电源定理等效电源定理包括戴

2、维宁等效定理和诺顿等效定理。一个线性有源二端网络可用一个电压源和一个电阻串联的电路来等效，该电压源的电压等于此有源二端网络的开路电压?OC，串联电阻等于此有源二端网络除去独立电源后在其端口处的等效电阻?0。此即为戴维宁定理，而这个电压源和电阻串联的等效电路称为戴维宁等效电路。一个线性有源二端网络可用一个电流源和一个电阻并联的电路来等效，该电流源的电流等于此有源二端网络的短路电流?SC，串联电阻等于此有源二端网络除去独立电源后在其端口处的等效电阻?0。此即为诺顿定理，而这个电流源和电阻并联的等效电路称为诺顿等效电路。戴维宁等效电路与诺

3、顿等效电路均与原始线性有源二端网络等效，而等效之后的戴维宁等效电路与诺顿等效电路之间也相互等效。戴维宁等效电路与诺顿等效电路的参数测量实际可归结为原始线性有源二端网络的开路电压?OC、短路电流?SC以及等效电阻?0的测量。四、预习要求在被测电压或电流给定参考方向之下，被测电压、电流值是否可能为负值？具体测量时仪表的接入与被测量量的参考方向有怎样的对应关系？五、实验内容与数据记录1.验证叠加定理按图5.3-1（a）连接实验电路，其中?S=9V、?S=10mA。分别测量电压源?S单独作用、电流源?S单独作用以及电压源?S与电流源?S共同

4、作用时，两个510电阻上的电压?1、?3，流经510Ω电阻的电流?2（注意电压、电流的参考方向）。将测量数据填入表5.3-1中，验证5.3-1叠加定理的正确性。510I5102U1U510U1kS3IS330图5.3-1验证叠加定理电路图表5.3-1?1?2?3电压源?S单独作用电流源?S单独作用上两者叠加结果电压源?S与电流源?S共同作用2.验证等效电源定理（1）按图5.3-2连接实验电路，改变AB端口上外接的电阻?，测量图中所示含源二端网络的外特性，记录电阻?的阻值，端口电压?AB以及端口电流??，将测量

5、数据填入表5.3-2。表5.3-2电阻?0Ω100Ω300Ω620Ω2kΩ∞?AB（V）??（mA）测量说明短路电流?SC开路电压?OC10mAR图5.3-2验证等效电源定理电路图（2）将图5.3-2中独立电压源、独立电流源去除（电压源予以短路，电流源予以开路），同时不接外部电阻?，用万用表测量此含源二端网络的等效电阻?0=。5.3-2（3）依据以上所测量的开路电压?OC与等效电阻?0构造戴维宁等效电路，并测量此戴维宁等效电路的外特性，将测量数据填入表5.3-3。表5.3-3电阻?0Ω100Ω300Ω620Ω2kΩ∞?AB（V）??

6、（mA）测量说明短路电流?SC开路电压?OC（4）依据以上所测量的短路电流?SC与等效电阻?0构造诺顿等效电路，并测量此诺顿等效电路的外特性，将测量数据填入表5.3-4。表5.3-4电阻?0Ω100Ω300Ω620Ω2kΩ∞?AB（V）??（mA）测量说明短路电流?SC开路电压?OC（5）依据测量数据表5.3-2、表5.3-3、表5.3-4，完成外特性曲线的描绘，并对比分析，是否可验证原始电路，戴维宁等效电路以及诺顿等效电路之间的等效性。六、实验总结1.将理论计算值与实测值进行比较，观察两者之间的差异。寻找差异产生的原因，使得现实与

7、理想的状态更加接近。2.整理实验数据，分析实验过程中的现象或故障。3.总结实验的心得与体会。5.3-3