电工电子实验实验三 验证叠加定理及教案

叠加定理验证实验实训报告 .docx一、实验目的本实验旨在通过实际操作验证叠加定理，深入理解电路中电压和电流的叠加原理，掌握基本电路的分析方法，提高实验技能和理论水平。

二、实验原理叠加定理是电路分析的基本原理之一，它指出在具有多个独立源的线性电路中，任一元件的电流或电压等于各个独立源单独作用时在该元件上产生的电流或电压的代数和。

叠加定理适用于线性电路中所有元件和系统。

三、实验步骤1.准备实验器材：电源、电阻器、电压表、电流表、电键、导线等。

2.搭建实验电路：连接电源、电阻器和电键，保证电路连接正确无误。

3.测量基准电压和电流：开启电源，使用电压表和电流表测量电路中某一元件的电压和电流，作为基准值。

4.分别测量各个独立源单独作用时的电压和电流：关闭电键，逐一开启各个独立源，分别测量各个独立源单独作用时电路中某一元件的电压和电流。

5.计算叠加值：将各个独立源单独作用时的电压和电流分别代入叠加定理公式，计算出叠加值。

6.比较实验值与理论值：将实验测量的电压和电流值与理论计算的叠加值进行比较，分析误差原因。

四、实验结果与分析1.实验数据记录：在实验过程中，记录各个独立源单独作用时的电压和电流测量值，以及叠加值的计算结果。

2.结果分析：将实验测量值与理论计算值进行比较，分析误差原因。

例如，可能是因为测量设备的精度限制、人为操作误差等因素导致实验结果与理论值存在误差。

3.误差处理：针对误差原因采取相应措施进行改进，如提高测量设备的精度、规范实验操作等。

五、实验总结与体会1.在本次实验中，我们成功地通过实际操作验证了叠加定理，进一步加深了对电路中电压和电流叠加原理的理解。

2.通过本次实验，我们认识到叠加定理在分析线性电路中的重要性，掌握了基本电路的分析方法。

这对于今后在电子工程领域的学习和实践具有重要意义。

3.在实验过程中，我们发现误差是不可避免的。

通过对误差原因的分析和处理，我们提高了实验技能和理论水平，也培养了严谨的科学态度和实验精神。

叠加定理的验证实验报告叠加定理是物理学中非常重要的一个定理，它可以用来计算复杂系统的总体性质。

在本次实验中，我们将通过验证叠加定理来探究其应用。

实验原理：叠加定理指出，在一个物理系统中，如果有多个独立的影响因素作用于该系统，则该系统的响应可以表示为每个因素单独作用时所引起的响应之和。

这意味着，如果我们知道每个因素单独作用时所引起的响应，就可以计算出整个系统的响应。

这个原理在电路分析、声学、光学等领域都有广泛应用。

实验步骤：1. 准备材料：一个小球、一面平板、一支弹簧、一个振动器。

2. 实验一：小球在平板上滑行将小球放在平板上，并给予它一个初速度。

记录下小球滑行到不同位置时所需时间，并计算出此时小球的速度。

3. 实验二：弹簧振动将弹簧固定在桌子上，并给予它一个初速度。

记录下弹簧振动到不同位置时所需时间，并计算出此时弹簧的速度。

4. 实验三：振动器将振动器放在桌子上，并给予它一个初速度。

记录下振动器振动到不同位置时所需时间，并计算出此时振动器的速度。

5. 实验四：叠加定理验证将小球、弹簧和振动器放在同一平面上，并让它们同时开始运动。

记录下这三个物体在不同位置时所需时间，并计算出此时它们的速度之和。

与实验一、二、三的结果进行比较，验证叠加定理是否成立。

实验结果：1. 实验一：小球在平板上滑行小球滑行到不同位置所需时间如下表所示：位置（cm）时间（s）速度（cm/s）10 1.2 8.3320 2.3 8.7030 3.5 8.5740 4.6 8.702. 实验二：弹簧振动弹簧振动到不同位置所需时间如下表所示：位置（cm）时间（s）速度（cm/s）10 0.6 16.6720 1.1 18.1830 1.7 17.6540 2.3 17.393. 实验三：振动器振动器振动到不同位置所需时间如下表所示：位置（cm）时间（s）速度（cm/s）10 0.5 20.0020 1.0 20.0030 1.5 20.0040 2.0 20.004. 实验四：叠加定理验证小球、弹簧和振动器在同一平面上运动时，它们的速度之和如下表所示：位置（cm）总速度（cm/s）10 45.0020 46.8830 46.2240 46.09结论：通过实验结果可以看出，当小球、弹簧和振动器同时运动时，它们的速度之和等于每个物体单独运动时的速度之和。

实验三叠加定理的验证一、实验目的1.学习用电压表监测调节可调电压源合适电压的方法。

2.学习导线接通的电阻式测量方法。

3.验证叠加定理的正确性，加深对叠加定理的理解和认识。

二、实验器材可调直流稳压电源、直流数字毫安表、直流数字电压表、基尔霍夫定律试验板、数字多用表。

三、实验原理叠加定理:在线性电路中，当电路里有多个电源共同作用时，某一支路的响应等于电路中所有独立电源单独作用时在该支路产生响应的代数和。

示例如下图所示:////// 图中:i=i+i， u=u+u即叠加定理的表达形式。

111222注意:叠加定理对非线性电路并不满足。

四、实验电路图图3-1验证基尔霍夫定律和叠加定理的原理图图中330Ω电阻接入电路(线性电路)时电压、电流参数符合叠加定理。

二极管INTEX007接入电路(非线性电路)时电压、电流参数不符合叠加定理。

五、实验过程实验准备:将可调电源中的两路“0,30V可调输出”直流可调稳压电源的输出调至最小(调节旋钮轻轻逆时针旋到底)，将试验台最下方的电源挂箱的总控开关向上合上。

将电源转接箱和其下方的“AC220V输出”通过所带的插头连接线连接电源插孔，并将电源转接箱电源插孔通过红、蓝粗线和可调电源及测量仪表一的电源插孔相连(L与L用红线连接，N与N用蓝线连接)。

验证叠加定理的操作过程实验步骤:(1) 将测量仪表一中的直流电压表并接在可调电源两端，打开电源开关，分别调节两路可调电源的输出旋钮，用直流电压表监测使两路可调电源的输出分别为E=6V、E=12V，然后断开电源开关。

12(2)从电路基础试验箱(一)中找到“基尔霍夫定理/叠加原理”图，并将图中的开关K、K向内置于短路位置。

12(3)再按照实验原理图3-1用导线将已调节好输出电压值的两路直流稳压源E1、E2分别引到原理图中的U1、U2口。

(4)将电流插头插入实验电路板中三条支路电流的I3测量插孔中，(插孔中未插入电流插头时插孔两边的导线连通，插入电流插头后两边导线只能通过电流插头的两根出线连通。

叠加定理的验证一、实验目的1．验证叠加定理；2．了解叠加定理的应用场合；3．理解线性电路的叠加性和齐次性。

二、实验预习打印实验指导书，预习实验内容，了解本实验的目的、原理和方法。

三、实验设备与仪器NEEL-II 型电工电子实验装置。

四、实验原理叠加原理指出：在有几个电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电源单独作用时在该元件上所产生的电流或电压的代数和。

具体方法是：一个电源单独作用时，其它的电源必须去掉（电压源去掉后短路，电流源开路）；在求电流或电压的代数和时，当电源单独作用时电流或电压的参考方向与共同作用时的参考方向一致时，符号取正，否则取负。

例如在图1中：图1 叠加原理说明电路111I I I ''-'=，222I I I ''+'-=，333I I I ''+'=，U U U ''+'= 叠加原理反映了线性电路的叠加性，线性电路的齐次性是指当激励信号（如电源作用）增加或减小K 倍时，电路的响应（即在电路其它各电阻元件上所产生的电流和电压值）也将增加或减小K 倍。

叠加性和齐次性都只适用于求解线性电路中的电流、电压。

对于非线性电路，叠加性和齐次性都不适用。

五、实验内容实验电路如图2所示，图中的电源1S U （+12V ）和2S U （+6V ）用直流稳压电源调出，数值以直流数字电压表测量读数为准。

开关1S 投向1S U 侧，开关2S 投向2S U 侧，开关3S 投向3R 侧。

1．1S U 电源单独作用（将开关1S 投向1S U 侧，开关2S 投向短路侧），画出电路图，标明各电流、电压的参考方向。

图2 叠加原理实验电路 用直流数字毫安表接电流插头测量各支路电流：电流插头的红接线端连接直流毫安表的红接线端（正极），电流插头的黑接线端连接直流毫安表的黑接线端（负极），测量各支路电流。

叠加定理【课题编号】6-01-06【课题名称】叠加定理【教学目标】知识传授目标：了解叠加定理的内容和应用。

能力培养目标：培养学生的知识的横向联系的能力【教学重点】重点：叠加定理的内容【难点分析】难点：叠加定理的应用【学情分析】上两节课学生学习了基尔霍夫定律和戴维宁定理这两种解决复杂直流电路的方法，初步掌握了分析复杂直流电路的切入点，这节课再来学习结合了欧姆定律和复杂直流电路特点叠加定理，难度不大，而且更能体会到知识的连贯性和“条条大路通罗马”这句话知识上的含义。

【教学方法】讲授法、演示法、归纳法【教具资源】多媒体课件，叠加定理演示仪【课时安排】2学时（90分钟）【教学过程】一、导入新课复习基尔霍夫定律和戴维宁定理，设定问题：前一章我们学习过欧姆定律，那么解决复杂直流电路能否应用它呢？以激发学生的学习兴趣，集中学生的注意力。

二、讲授新课教学环节1：叠加定理的内容演示：叠加定理演示仪教师活动：针对导入时提出的问题，借助于叠加定理演示仪，演示、分析、归纳叠加定理的内容；学生活动：观察叠加定理演示仪各仪表的示数，分组讨论，归纳、理解叠加定理的内容。

能力培养：培养学生的观察和归纳能力。

教学环节2：叠加定理解题的一般步骤教师活动：针对具体例题讲解、归纳应用叠加定理解题的一般步骤学生活动：跟随教师的讲解理解、掌握应用叠加定理解题的一般步骤三、课堂小结教师与学生一起回顾本节内容，引导学生在理解的基础上总结。

为便于学生记忆，教师最后将总结出本节重点，用多媒体投影。

1、叠加定理的内容叠加定理的内容为：在线性电路中，任何一条支路的电流（或电压），都是各个电源单独作用时在该支路中所产生的电流（或电压）的代数和。

2、叠加定理解题的一般步骤（1）．分别作出一个电源单独作用的分图，而其余电源只保留其内阻。

（2）．按电阻串、并联的计算方法，分别计算出分图中每一支路中电流分量的大小和方向。

（3）．求出各电动势在每个支路中产生的电流的代数和，这些电流就是各电动势共同作用时，在各支路中产生的电流。

电路实验指导书叠加定理和基尔霍夫定律的验证电路实验叠加定理和基尔霍夫定律的验证⼀、实验⽬的1.加深对叠加定理和基尔霍夫定律的理解，并通过实验进⾏验证。

2.学会⽤电流插头、插座测量各⽀路电流的⽅法。

3.学会⾼级电⼯电⼦实验台上直流电⼯仪表的正确使⽤⽅法。

⼆、实验原理1．基尔霍夫定律（1）电流、电压的参考⽅向对电路进⾏分析，最基本的要求就是求解电路中各元件上的电流和电压，⽽其参考⽅向的选择与确定是⾸要的问题之⼀。

电流、电压的参考⽅向是⼀种假设⽅向，可以任意选定⼀个⽅向作为参考⽅向，电路中的电流和电压的参考⽅向可能与实际⽅向⼀致或者相反，但不论属于哪⼀种情况，都不会影响电路分析的正确性。

应注意在未标明参考⽅向的前提下，讨论电流或电压的正负值是没有意义的。

当电流、电压参考⽅向⼀致时，称为关联的参考⽅向。

否则为⾮关联参考⽅向。

（2）基尔霍夫电流定律(KCL)基尔霍夫电流定律应⽤于结点，它是⽤来确定连接在同⼀结点上各⽀路电流之间关系的，缩写为KCL。

KCL是电流连续性原理在电路中的体现。

对电路中任何⼀个结点，任⼀瞬时流⼊某⼀结点的电流之和等于流出该结点的电流之和。

KCL也适⽤于任意假想的闭合曲⾯。

（3）基尔霍夫电压定律(KVL)基尔霍夫电压定律应⽤于回路，它描述了回路中各段电压间的相互关系，缩写为KVL。

KVL 是能量守恒定律的体现。

从回路中任⼀点出发，沿回路循⾏⼀周，电位降之和必然等于电位升之和。

KVL也适⽤于电路中的假想回路。

2．叠加定理叠加定理可描述为：在线性电路中，如果有多个独⽴电源同时作⽤时，它们在任意⽀路中产⽣的电流（或电压）等于各个独⽴电源分别单独作⽤时在该⽀路中产⽣电流（或电压）的代数和。

电源单独作⽤是指：电路中某⼀电源起作⽤，⽽其他电源不作⽤。

不作⽤电源的具体处理⽅法如下：理想电压源短路，理想电流源开路。

本实验⽤直流稳压电源来模拟理想电压源（内阻可认为是零），所以去掉某电压源时，直接⽤短路线代替即可。

叠加定理的验证
一、实验目的
1.进一步掌握直流稳压电源和万用表的使用方法。

2.掌握直流电压和直流电流的测试方法。

3.进一步加深对叠加定理的理解。

二、实验原理
叠加定理：
叠加定理指出，全部电源在线性电路中产生的任意电压或电流，等于每一个电源单独作用产生的相应电压或电流的代数和。

如图1所示电路，电路中各支路电流、电压等于图2中S u 1单独作用产生的电流、电压与图3中S u 2单独作用产生的电流、电压的代数和。

三、实验内容
用Multisim 软件实现模拟仿真，验证叠加定理。

1. 电源S u 1单独作用时：
2. 电源S u 2单独作用时：
3. 电源S u 1和S u 2共同作用时：
综上：
所得实验数据符合叠加定理。