实验一叠加定理和戴维南定理
一、实验目的
1.通过实验方法验证叠加定理和戴维南定理。
2.通过实验加深对电位、电压与参考点之间关系的理解。
3.通过实验加深对电路参考方向的掌握和运用能力。
4.学会使用直流电流表和数字万用表。
二、实验原理
1. 叠加定理是线性网络的重要定理。
在一个线性网络中,当有n 个独立电源共同作用时,在电路中任一部分产生的响应(电压或电流)等于各独立源单独作用时在该部分产生响应的代数和。
2. 戴维南定理是指一线性含源二端网络,对外电路来说等效为一个电压源与电阻串联,电压源的电压等于二端网络的开路电压,串联电阻为二端网络内部所有独立源为零时的输入端等效电阻。
3. 测量电路中电流的方法
在电路插接板上有电流测试孔,在未接入电流测试线时,电路保持接通状态;当测量电流时,须将电流测试线与电流表相连,其红色接线夹与电流表的正极相连、黑色接线夹与电流表的负极相接,然后将插头插入待测电流电路的电流测试孔,此刻电流表即串接在该电路中,读完电流表数值后,将电流测试插头拔下,当电流测试插头被拔出之后,电流表即脱离该电路,其电流测试
插座仍能保持电路处于接通状态。
三、实验内容
根据提供的电阻参数,设计并选择合适的电压E1,E2 ,测量电路中的电流I1、I2、I3,与理论值比较。
四、实验装置
实验装置如图1—1所示:
图1―1:戴维南定理和叠加定理实验装置
开关K1和K2手柄指向电压源,则相应在AB、CD端接入的电压源被接入电路;若开关K1和K2手柄指向短路线,则AB、CD 端被电路中的短路线短接。
开关K3和K4为单刀三位开关,开关手柄指向左侧ON的位置,则K3、K4处短路;开关手柄指向右侧R4或D1的位置,则K3、
K4处接入R4和D1;开关手柄指向中间OFF的位置,则K3、K4处断开。
I1、I2、I3是电流测试孔,仅供电流测试用。
五、实验步骤
(一)叠加定理
开关K1、K2、K3、K4和K5手柄均置向左端。
接入稳压电源E1,E2
1. 电源E1,E2共同作用
将开关K1,K2置向左端,将稳压电源E1和E2分别接在AB 端和CD端,用直流电流表(C75或C77)分别测出电流I1、I2、I3值并记录在表1中。
2. 电源E1单独作用
将开关K2置向右端, 分别测出电流, I1′、I2′、I3′值并记录在表中。
3. 电源E2单独作用
将开关K1置向右端,开关K2置向左端,分别测出电流, I1″、I2″、I3″值并记录在表中。
(注意保持电源电压维持恒定及正确记录电流的正负值。
) (二)戴维南定理
开关K1、K2、K3、K4和K5手柄均置向左端。
接入稳压电源E1,去掉E2。
1. 数字万用表测量并记录D、C端的开路电压U ODC。
2.将开关K5置向右端,测量电流I2 。
调节电位器R W ,使电流I2 = –8mA。
3. 去掉E1并将K1置向右端。
4.将开关K4置向OFF位置,调节稳压电源使E1=U ODC并接在开
关K4 的两端。
5.测量电流I2′。
六、实验报告要求
1、根据实验线路中给定参数R1=100Ω,R2=300Ω,R3=50Ω,以及电阻所能承受的最大功率,预先计算出允许通过的最大电流理论值,进而推导出电路所加载的电源电压。
实验时根据计算值连接电源,并测出3个电流,与理论值比较。
2、简要分析产生误差的原因。
3、回答思考题:(1)为什么线性电路的任一支路的电流(或电压)可以迭加,而功率却不能?并用实验结果说明之;(2)如何在迭加定理中实现电源电压为零且又不使稳压电源短路,请你试将实际电路设计出来
七、注意事项
1. 不允许将稳压电源直接短路。
2. 选择正确的仪表量程及极性,根据仪表极性及电路中参考
方向,正确记录电流、电压的正负值。
八、实验设备
直流稳压电源DH1718D 直流毫安表C77
数字万用表,
综合实验箱。