实验17叠加原理及戴维宁定理的研究A4

山东大学实验报告2009年11月24日姓名学院班级科目电磁学实验题目叠加原理及戴维宁定理的研究专业组别410第1页共4页大学物理实验报告·韩进实验十七叠加原理及戴维宁定理的研究【实验目的】1．验证叠加原理及戴维宁定理。2．通过戴维宁定理的研究，掌握两种测量开路电压和内阻的方法。【实验仪器】实验电路板、晶体管直流稳压电源（双路输出）、数字万用表（GDM—8145型）。【实验原理】1．叠加原理线性电路中，几个电动势共同作用时，通过电路中任一支路的电流，等于各个电动势单独存在时，在该支路产生的电流的代数和。2．戴维宁定理任何一个线性有源二端网络，就其外部特性来说，总可以等效于一个电压源，其电动势0E等于网络的开路端电压0U，其内阻0r等于将网络中的各电动势短路后，在网络两端呈现的等效电阻abr。【实验内容】1．叠加原理的验证实验装置电路板如图1所示。（1）1E单独作用（将1E调为10V，用短路线代替2E），将xR调为220Ω，测出流过xR的电流abI和两端的电压abU（注R1120R2R3图1R4E1(10V)3001000110Rxab山东大学实验报告2009年11月24日姓名学院班级科目电磁学实验题目叠加原理及戴维宁定理的研究专业组别410第2页共4页大学物理实验报告·韩进意，此时电源内阻被忽略，一般1号甲电池内阻为0.5Ω，晶体管直流稳压电源内阻也较小，只有当电源内阻较小时，才能这样做）。（2）2E单独作用（将2E调为6V，用短路线代替1E），方法同上，测出流过xR的电流abI和两端的电压abU。（3）1E、2E共同作用（1E为10V、2E为6V），测出流过xR的电流abI和两端的电压abU。2．戴维宁定理的验证采用图1中1E、2E共同作用的电路。ab以外的电路可视为一个有源二端网络，按照戴维宁定理，此电路可等效成图2所示电路，00EU，0abrr。测开路电压和等效电阻的方法较多，本实验采用定理法（或称直接法）和两阻法（间接法）。（1）定理法①将ab开路，用数字万用表测出ab两端的开路电压0U（因为数字万用表输入阻抗高，准确度高，显示的位数也较多，所以可以直接用它来代替电位差计和直流单臂电桥来测量电压和电阻）。②将电源去掉，用短路线代替1E、2E（电源内阻忽略不计），用数字万用表测出a、b两端的等效电阻。③将xR调为200Ω，分别测出两端的电压和电流。④比较测量值和计算值，验证戴维宁定理。（2）两阻法——通过测量电阻上的电压，列出简单回路方程，计算出、。由于有些网络的电源不能与网络分开，因此，不能用直接法，而只能采用其它方法测定。两阻法就是较有实际应用价值的一种方法。具体方法是：采用叠加原理的验证（3）中1E、2E共同作用的电路，将xR分图2RxabEr0山东大学实验报告2009年11月24日姓名学院班级科目电磁学实验题目叠加原理及戴维宁定理的研究专业组别410第3页共4页大学物理实验报告·韩进别调为200Ω和350Ω，测出两端的电压和，根据图2可列出回路方程组：01101xxxEURrR，02202xxxEURrR，由以上方程组可解得0E和0r，并计算出abI。数据处理：1．叠加原理的验证1E单独作用2E单独作用1E、2E共同作用测量值计算值误差测量值计算值误差测量值计算值误差abI（mA）22.0621.900.73%3.9433.949-0.15%17.52617.951-2.37%abU（V）4.8774.8191.20%0.89280.86882.76%3.9903.9501.01%2．戴维宁定理的验证山东大学实验报告2009年11月24日姓名学院班级科目电磁学实验题目叠加原理及戴维宁定理的研究专业组别410第4页共4页大学物理实验报告·韩进两阻法直接法电阻值abU（V）测量值0E（V）计算值()abr计算值误差0E（V）7.3501200xR3.8107.296182.970.74%()abr185.122350xR4.7911.2%【思考题】1．测量电路的电压和电流时，对测量仪表有何要求？答：测电流时要求仪表的内阻近似为零，不分压；测电压时要求仪表的内阻趋近于无穷大，不分流。2．分析误差产生的原因。答：误差可能产生于测量仪表的内阻并不满足无穷大或者为零的要求；将电源短路与认为其内阻为零之间并不等价。