叠加戴维南及诺顿定理的验证

叠加、戴维南及诺顿定理的验证第一部分叠加定理一、实验目的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。二、原理说明叠加原理指出：在有多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（即在电路中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。三、实验设备1、直流稳压电源2、万用表3、直流数字电压表4、直流数字毫安表5、迭加原理实验电路板四、实验内容实验线路如图2-1所示。图2-11.将两路稳压源的输出分别调节为12V和6V，接入U1和U2处。2.令U1电源单独作用（将开关K1投向U1侧，开关K2投向短路侧）。用直流数字电压表和毫安表（接电流插头）测量各支路电流及各电阻元件两端的电压，数据记入表2-1。表2-1测量项目实验内容U1(V)U2(V)I1(mA)I2(mA)I3(mA)U1(V)U2(V)U3(V)U4(V)U5(V)U1单独作用U2单独作用U1、U2共同作用2U2单独作用3.令U2电源单独作用（将开关K1投向短路侧，开关K2投向U2侧），重复实验步骤2的测量和记录，数据记入表2-1。4.令U1和U2共同作用（开关K1和K2分别投向U1和U2侧），重复上述的测量和记录，数据记入表2-1。5.将U2的数值调至＋12V，重复上述第3项的测量并记录，数据记入表2-1。五、实验报告1.根据实验数据表格，进行分析、比较，归纳、总结实验结论，即验证线性电路的叠加性与齐次性。2.各电阻器所消耗的功率能否用叠加原理计算得出？试用上述实验数据，进行计算并作结论。3.心得体会及其他。第二部分戴维南和诺顿定理一、实验目的1.验证戴维南定理和诺顿定理的正确性，加深对该定理的理解。2.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.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（或称为含源一端口网络）。戴维南定理指出：任何一个线性有源网络，总可以用一个电压源与一个电阻的串联来等效代替，此电压源的电动势Us等于这个有源二端网络的开路电压Uoc，其等效内阻R0等于该网络中所有独立源均置零（理想电压源视为短接，理想电流源视为开路）时的等效电阻。诺顿定理指出：任何一个线性有源网络，总可以用一个电流源与一个电阻的并联组合来等效代替，此电流源的电流Is等于这个有源二端网络的短路电流ISC，其等效内阻R0定义同戴维南定理。Uoc（Us）和R0或者ISC（IS）和R0称为有源二端网络的等效参数。2.有源二端网络等效参数的测量方法(1)开路电压、短路电流法测R0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Uoc，然后再将其输出端短路，用电流表测其短路电流Isc，则等效内阻为UocR0＝──Isc如果二端网络的内阻很小，若将其输出端口短路则易损坏其内部元件，因此不宜用此法。(2)伏安法测R0用电压表、电流表测出有源二端网图2-2络的外特性曲线，如图2-2所示。根据外特性曲线求出斜率tgφ，则内阻△UUocR0＝tgφ＝──＝──。△IIsc也可以先测量开路电压Uoc，再测量电流为额定值IN时的输出图2-3Uoc－UN端电压值UN，则内阻为R0＝────。IN(3)半电压法测R0如图2-3所示，当负载电压为被测网络开路电压的一半时，负载电阻（由电阻箱的读数确定）即为被测有源二端网络的等效内阻值。(4)零示法测UOC图2-4在测量具有高内阻有源二端网络的开路电压时，用电压表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2-4所示.。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，电压表的读数将为“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。三、实验设备1.可调直流稳压电源2.可调直流恒流源3.直流数字电压表4.直流数字毫安表5.万用表6.可调电阻箱7.电位器UIABIUOΔUΔIφscoc被测有源网络VUUR0RLoc/2S被测有源网络R稳压电源VU0US8.戴维南定理实验电路板四、实验内容被测有源二端网络如图2-5(a)。(a)图2-5(b)1.用开路电压、短路电流法测定戴维南等效电路的Uoc、R0和诺顿等效电路的ISC、R0。按图2-5(a)接入稳压电源Us=12V和恒流源Is=10mA，不接入RL。测出UOc和Isc,并计算出R0。（测UOC时，不接入mA表。）2.负载实验按图2-5(a)接入RL。改变RL阻值，测量有源二端网络的外特性曲线。U（v）I（mA）3.验证戴维南定理：从电阻箱上取得按步骤“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2-5(b)所示，仿照步骤“2”测其外特性，对戴氏定理进行验证。U（v）I（mA）4.验证诺顿定理：从电阻箱上取得按步骤“1”所得的等效电阻R0之值，然后令其与直流恒流源（调到步骤“1”时所测得的短路电流ISC之值）相并联，如图2-6所示，仿照步骤“2”测其外特性，对诺顿定理进行验证。U（v）I（mA）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。线路及数据表格自拟。Uoc(v)Isc(mA)R0=Uoc/Isc(Ω)＋－ISmA＋－RV＋－R0L图2-6五、预习思考题1.在求戴维南或诺顿等效电路时，作短路试验，测ISC的条件是什么？在本实验中可否直接作负载短路实验？请实验前对线路2-5(a)预先作好计算，以便调整实验线路及测量时可准确地选取电表的量程。2.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。六、实验报告1.根据步骤2、3、4，分别绘出曲线，验证戴维南定理和诺顿定理的正确性，并分析产生误差的原因。2.根据步骤1、5的几种方法测得的Uoc与R0与预习时电路计算的结果作比较，你能得出什么结论。3.归纳、总结实验结果。4.心得体会及其他。