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1、实验一 叠加原理的验证一、实验目的1. 掌握实验台上直流电工仪表和设备的使用方法；2. 验证基尔霍夫定律的正确性，加深对基尔霍夫定律的理解； 3. 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1. 基尔霍夫定律的验证基尔霍夫定律是电路的基本定律。测量某电路的各支路电流及每个元件两端的电压，应能分别满足基尔霍夫电流定律（KCL）和电压定律（KVL）。即对电路中的任一个节点而言，应有I0；对任何一个闭合回路而言，应有U0。2. 叠加原理的验证叠加原理指出：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
2、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、实验设备序号名 称型号与规格数量备 注1直流稳压电源030V可调二路2万用表1自备3直流数字电压表0200V14直流数字毫安表0200mV15迭加原理实验电路板1DGJ-03四、实验内容1. 利用DGJ-03实验挂箱上的“基尔霍夫定律/叠加原理”线路，按图1-1接线。图1-11）实验前先任意设定三条支路和三个闭合回路的电流正方向。图1-1中的I1、I2、I3的方向已设定。三个闭合回路的电流正方向可设为ADE
3、FA、BADCB和FBCEF。2）分别将两路直流稳压源接入电路，令U16V，U212V。3）熟悉电流插头的结构，将电流插头的两端接至数字毫安表的“、”两端。4）将电流插头分别插入三条支路的三个电流插座中，读出并记录电流值。被测量I1(mA)I2(mA)I3(mA)U1(V)U2(V)UFA(V)UAB(V)UAD(V)UCD(V)UDE(V)计算值测量值相对误差5）用直流数字电压表分别测量两路电源及电阻元件上的电压值，记录之。2. 实验线路如图1-2所示，用DGJ-03挂箱的“基尔夫定律/叠加原理”线路。图 1-21）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
4、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1-1。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1-1。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1-1。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1-1。表 1-1测量项目实验内容U1(V)U2(V)I1(mA)I2(mA)I3(mA)UAB(V)UCD(V)UAD(V)UDE(V)UFA(V)U1单独作用U2
5、单独作用U1、U2共同作用2U2单独作用6）将R5（330）换成二极管 1N4007（即将开关K3投向二极管IN4007侧），重复15的测量过程，数据记入表1-2。7）任意按下某个故障设置按键，重复实验内容4的测量和记录，再根据测量结果判断出故障的性质。表 1-2测量项目实内容U1(V)U2(V)I1(mA)I2(mA)I3(mA)UAB(V)UCD(V)UAD(V)UDE(V)UFA(V)U1单独作用U2单独作用U1、U2共同作用2U2单独作用五、实验注意事项1. 用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，记入数据表格。2. 注意仪表量程
6、的及时更换。六、预习思考题1. 在叠加原理实验中，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二极管， 试问叠加原理的迭加性与齐次性还成立吗？为什么？七、实验报告1. 根据实验数据，选定节点A，验证KCL的正确性。2. 根据实验数据，选定实验电路中的任一个闭合回路，验证KVL的正确性。3. 将支路和闭合回路的电流方向重新设定，重复1、2两项验证。4. 误差原因分析。5. 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。6. 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
7、验数据，进行计算并作结论。7. 通过实验内容2的步骤6及分析表格1-2的数据，你能得出什么样的结论？8. 心得体会及其他。 实验二 戴维南定理的验证一、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（
8、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 Uoc R0 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
9、法。 (2) 伏安法测R0 图2-1用电压表、电流表测出有源二端网 络的外特性曲线，如图2-1所示。 根据外特性曲线求出斜率tg，则内阻U Uoc R0tg 。 I Isc也可以先测量开路电压Uoc， 图2-2再测量电流为额定值IN时的输出 UocUN 端电压值UN，则内阻为 R0 。 IN (3) 半电压法测R0 如图2-2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。 图2-3(4) 零示法测UOC 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-
10、3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、实验设备序号名 称型号与规格数量备注1可调直流稳压电源030V12可调直流恒流源0500mA13直流数字电压表0200V14直流数字毫安表0200mA15万用表1自备6可调电阻箱099999.91DGJ-057电位器1K/2W1DGJ-058戴维南定理实验电路板1DGJ-05 四、实验内容被测有源二端网络如图2-4(a)。(a) 图2-4 (b) Uoc(v)Is
11、c(mA)R0=Uoc/Isc()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2-4(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2-4(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3-4(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2-5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. 有源二端网络等效电阻（又称入端电阻）的直接测量法。见图2-4（a）。将被测有源网络内的所有独立源置零（去掉电流源IS和电压源US，并在原电压源所接的两点用一根短路导线相连），然后用伏安法或者直接用万用表的欧姆档去测定负载RL开路时A、B两点间的
