实验四 等效电源定理与叠加定理
一、 实验目的
1． 加深对等效电源定理（戴维南定理和诺顿定理）与叠加定理的理解。

2． 学习线性含独立源一端口网络等效电路参数的测量方法。

二、 实验仪器
直流电压表 直流电流表 万用表 直流稳压电源 直流稳流电源 相关电阻元件
三、 预习要求
1. 复习等效电源定理和叠加定理。

2. 确定等效电源电阻的几种方法及其优缺点。

3. 含独立源二端网络及其戴维南等效电路的等效条件。

四、 实验原理
1． 叠加定理
具有唯一解的线性电路，由几个独立源共同作用所产生的各支路电流或电压，是各个独立电源分别单独作用时产生的各支路电流或电压的代数叠加。

2． 等效电源定理
（1） 戴维南定理：任一线性含独立源一端口网络，其对外作用可以用一个电压源串
电阻的等效电源代替，该电压源的电压等于此一端口网络的开路电压，该电阻等于此一端口网络内部各独立源置零后的等效电阻。

（2） 诺顿定理：任一线性含独立源一端口网络，其对外作用可以用一个电流源并电
导的等效电源代替，该电流源的电流等于此一端口网络的短路电流，该电导等于此一端口网络内部各独立源置零后的等效电导。

线性含源一端口网络的等效电路如图1-19所示。

图1-19 等效电源定理
3． 等效电源电路参数的测定
（1） 测定开路电压。

如果电压表的内阻相对于被测一端口网络的内阻大很多，电压
表几乎不取网络电流，可以直接用电压表或万用表的电压档测定。

（2） 测定短路电流。

如果电流表的内阻相对于被测一端口网络的内阻小很多，其上
电压降可忽略不计，可以直接用电流表测定。

线性含源一端口a b Ro Uoc
+-a b
a b 或
（3） 测定等效内阻。

① 直接测量。

对于不含受控源的一端口网络，只需将网络内部所有独立源置零（电压
源用短路线代替，电流源断开），直接用万用表测端口电阻。

此方法忽略了电源的内阻，故误差较大。

② 外加电源法。

将端口内部各独立源置零后，在端口处外加独立电压源U S （或电流源
I S ），测量端电流响应I （或端电压响应U ），则等效电阻R i = U S /I 。

此方法也忽略了电源的内阻，误差较大。

③ 开路--短路法。

测量开路电压U OC 和短路电流I SC ，则R i = U OC /I SC 。

但对于不允许将外
部电路直接短路的电路（如短路电流过大而导致网络内元件损坏时），不能采用此方法。

④ 两次电压测量法。

先测一端口开路电压U OC ，再测该端口外加已知负载R L 时的端电
压U L ，则可计算出L L i R U Uoc R )1/(-=。

此方法克服了前三种方法的不足，故比
较常用。

五、 实验内容
图1-20 实验电路
1． 验证叠加定理
电路如图1-20所示。

首先测量各支路电流；再将电路分解为各独立源单独作用的分解电路如图1-21所示，分别测各支路电流；最后计算各分解电路电流的叠加。

将测量和计算结果填入自拟表格中，得出结论。

图1-21 叠加定理的分解电路
R2+
2． 验证戴维南定理
电路不变，把ab 支路（即R 5支路）以外的部分看成是一个含独立源二端网络。

用两表法测其戴维南等效电路参数，并构造出等效电路如图1-22所示。

外接相同的电阻R 5，测量此时的R 5中的电流I 5，与1中测得的数据相比较，说明结论。

图1-22 实验电路的戴维南等效电路
1． 附加实验
对于图1-21所示电路做适当修改，要求：
① 电路中含有受控源。

② 画出设计的电路图。

③ 测量数据，填入自拟表格，验证叠加定理和戴维南定理。

六、 实验注意事项
1． 测量时应注意电压和电流的实际方向，以测量时仪表的极性来判断。

2． 验证叠加定理时，注意各支路电流在所设参考方向下有大小和正负号。

3． 验证戴维南定理时，该二端网络外部的电路在实验前后应保持不变。

七、 实验报告要求
1． 将所测数据填入自拟表格，完成相应计算，分析结果。

2． 将实验测得的戴维南等效电阻值与理论计算值进行比较，分析误差原因。

3． 回答思考题。

八、 思考题
1． 两个二端网络等效的充要条件是什么？
2． 在求线性含独立源一端口网络等效电路中的电阻时，如何理解“该网络中所有独立
源置零”？实验中怎样将独立源置零？
3． 总结测量含源二端网络等效电路电阻共有几种方法？各有什么优缺点？
4． 若给定一线性含独立源一端口网络，在不测量U OC 和I SC 的情况下，如何用实验方法
求得该网络的等效参数？
5． 能否用叠加定理计算电阻上的功率？
R5I5。