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电工电子叠加定理的验证实验报告

实验报告

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实验名称:叠加定理的验证成绩评定:

实验仪器材料:

(1) 直流稳压电源。(2)直流数字电压表。

(3)直流数字毫安表。(4)叠加定理实验电路板。

实验目的要求:

(1)验证线性电路叠加定理的正确性。

(2)掌握应用叠加定理应注意的问题。

(3)加深对线性电路的叠加性和齐次性的认识和理解。

实验原理:

一、实验目的

(1)验证线性电路叠加定理的正确性。

(2)掌握应用叠加定理应注意的问题。

(3)加深对线性电路的叠加性和齐次性的认识和理解。

二、实验主要设备与器件

(1)直流稳压电源。

(2)直流数字电压表。

(3)直流数字毫安表。

(4)叠加定理实验电路板。

三、实验原理

线性系统(包括线性电路)最基本的性质线性性质,它包含可加性与齐次性两方面。叠加定理就是可加性的反映,它是线性电路的个重要定理。叠加定理指出:线性电路中所有独立源同时作用时,在每个支路中所产生的响应电流(或电压),等于各个独立源单独作用时在同一支路中所产生的响应电流(或电压)的代数和,也称电路的叠加性。应用叠加定理求解电路应注意几个问题:

(1)叠加定理适用于线性电路,非线性电路不适用。

(2) 当一个独立源作用时,其他独立源作用应等于零,即独立电压源应该短路,独立电流源应开路。

(3)叠加时必须注意各个响应分量是代数叠加。

(4) 独立源单独作用时,如有受控源,则受控源必须保留。因为受控源不是独立电源,在电路中不能起“激励”作用。

(5)叠加定理不能用来求电路的功率,因为功率是电流、电压的二次函数,与激励不成线性关系。

线性电路的齐次性是指,线性电路中所有独立源(电压源和电流源)同时扩大(或缩小K倍时,则每个支路电流和支路电压也都相应扩大(或缩小) K倍,也称为齐次定理。

显然,当电路中只有一个激励源时,响应必与该激励成正比。注意:齐次定理和叠加定

理是线性电路相互独立的两个定理,不能用叠加定理代替齐次定理,也不能认为齐次定理是叠加定理的特例。

实验步骤:

应用电工实验挂箱上的“基尔街夫定律/叠加定理”线路,按图1接线。

(1)将两路稳压源的输出分别调节为12V和6V,接入U和U,处。

(2)令U电源单独作用(将开关SI投向U侧,开关S2投向短路侧即直线侧),用古流数字电压表和毫安表(接电流插头)测量各电阻无件内端的电压及各支路电流,数据记人表格1中。

图 1 基尔霍夫定律/叠加定理实验电路图

表格 1 线性电路叠加定理实验电路测量数据

的测量,数据记人表格1中。

(4) 令U1,和U2共同作用(开关SI和S2分别投向U1和U2侧),重复实验内容(2)的测量,数据记入表格1中。

(5)将U2的数值调至+12V,重复实验内容(2)的测量,数据记人表格1中。

(6)将R5 (330Ω)换成二极管IN4007 (将开关S3投向二极管IN4007侧),重复实验内容(1)~ (5) 的测量过程,数据记入表格2中。

表格 2 非线性电路实验测量数据

(1)用毫安表的电流插头测量各支路电流时,或者用电压表测量电压降时,应注意仪表的极性,正确判断测得值的“+”、“-”号后,记人数据表格。

(2)注意仪表量程的及时更换。

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,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定理计算得出?试用上述实验数据,进行计算并作结论。

(3)通过实验内容(6) 及分析表格2的数据,能得出什么样的结论?

思考题

(1) 在叠加定理实验中,要令U1、U2分别单独作用,应如何操作?可否直接将不作用的电源(U1或U2)短接置零?

(2)实验电路中,若有一个电阻器改为极管,试问叠加定理的叠加性与齐次性还成立吗?为什么?

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