線性電路疊加性和齊次性驗證--電工基本實驗

一、實驗目（mù）的（de）
1.驗證疊加原理
2.了解疊加原理的應用場合（hé）。
3.理解線性電路的疊加性。
二、原理（lǐ）說（shuō）明
疊加原理指出：在有幾（jǐ）個電源共同作用下的線性電路中，通過每一個元件的電流（liú）或其兩端的電壓，可（kě）以看（kàn）成是由（yóu）每一個電源單獨作用時在該元件上所產生的（de）電流或電壓的代數和。具體方法是：一個電源單獨作用時，其它的（de）電（diàn）源必須去掉（電壓源短路，電流源開路）；在求（qiú）電流或電壓的代數和時，當電源單獨作用時電流或電（diàn）壓的參考（kǎo）方向與共同作用時的參考方向（xiàng）一致時，符號（hào）取正，否則取負。在圖4－1中：

疊加原理反映了線性（xìng）電路的疊加性，線性電路的齊次性是指當激勵信號（如電源作用）增（zēng）加或減小Ｋ倍時，電路的響應（即在電路其它各電阻元件上所產生的電流和電壓值）也將增加或減小Ｋ倍。疊加性（xìng）和齊（qí）次性都隻適用（yòng）於求解線性電路中的電流、電壓。對於非線性電（diàn）路，疊加性和齊次性都（dōu）不適（shì）用。
三、實驗設備
1.直流數字電壓表、直流（liú）數字電流表；
2.恒壓源（雙路0～30V可（kě）調）；
四、實驗內容
實驗電路（lù）如圖4－2所示，圖中（zhōng）：

，圖中的電源U_S1用恒壓源I路0～＋30V可調電壓輸出端，並將輸（shū）出電壓調（diào）到＋12V，U_S2用恒壓源II路0～＋30V可調電（diàn）壓輸出端，並將輸（shū）出電（diàn）壓調到＋6V（以直流數字電壓表讀（dú）數為準），開（kāi）關（guān）S₃投向R₃側。
1.U_S1電源單獨作用（將開關S₁投向U_S1側（cè），開關S₂投向短路側），參考圖4－1（b），畫出電路圖，標明各電流、電壓的參考方向。
用直流數字毫安表接電流插頭測量各支（zhī）路電流：將電流（liú）插頭的紅接線端插入數字（zì）電（diàn）流表（biǎo）的紅（正）接線端，電流插頭的黑接線端插入數字電流表的黑（負）接線端，測量（liàng）各支路電流，按規定：在結點（diǎn）A，電流表讀數為‘＋’，表示電流流入結點，讀數為‘－’，表示電流流出結點，然後根據電（diàn）路中的電流參考方向，確（què）定（dìng）各（gè）支路電流（liú）的正、負（fù）號，並將數據記入

表4—1中。
用（yòng）直流數字電壓表測（cè）量各電阻元件兩端電壓：電壓表的紅（正）接線（xiàn）端應插（chā）入被測電阻元件電壓參考方向的正端，電壓表的黑（負）接線端插入電阻元件的另一端（電阻元件電壓參考方向與電（diàn）流參（cān）考方向一致），測量各電阻元件兩端電壓，數據記入表4—1中。
表4—1實驗數據一

測量項目實驗內容	U_S1 (V)	U_S2 (V)	I₁ (mA)	I₂ (mA)	I₃ (mA)	U_AB (V)	U_CD (V)	U_AD (V)	U_DE (V)	U_FA (V)
U_S1單獨作用	12	0
U_S2單獨作用	0	6
U_S1, U_S2共（gòng）同作用	12	6
U_S2單獨作用	0	12

2.U_S2電源單（dān）獨作用（將開關S₁投向（xiàng）短路（lù）側，開關S₂投向U_S2側），畫出電路圖，標明各（gè）電流、電壓的參考方向。
重複步驟（zhòu）1的測（cè）量並將數據記錄記入表格4—１中。?
3.U_S1和U_S2共同作用時（開關S₁和（hé）S₂分別投向U_S1和U_S2側），各電流、電壓的（de）參（cān）考方（fāng）向見圖4－2。
完（wán）成上述電（diàn）流、電壓（yā）的（de）測量並將數據記錄記入表格4—１中。?
4.將開關S₃投（tóu）向（xiàng）二極管VD側，即電阻R₅換成一隻二極管1N4007，重複步驟１～3的測量過程（chéng），並將數據記入表（biǎo）4—２中。
表4—２實驗數據二

測量項目實驗（yàn）內容	U_S1 (V)	U_S2 (V)	I₁ (mA)	I₂ (mA)	I₃ (mA)	U_AB (V)	U_CD (V)	U_AD (V)	U_DE (V)	U_FA (V)
U_S1單獨作用（yòng）	12	0
U_S2單獨（dú）作用	0	6
U_S1, U_S2共同作用	12	6
U_S2單獨作用	0	12

五（wǔ）、實驗注（zhù）意事項（xiàng）
1.用（yòng）電流插頭測量各支路電流時，應注意儀表的（de）極（jí）性，及數據（jù）表格中“＋、－”號的（de）記錄。
2.注（zhù）意儀表量程的及時更換。
3.電壓源單獨作用時，去掉另一個電源，隻能在實驗板上用開關S1或S2操作，而不能直接將電壓源短路。
六（liù）、預（yù）習與思考題
1.疊加（jiā）原理中U_S1, U_S2分別單獨作用，在實（shí）驗中應如何操作？可（kě）否將要去掉的電源（U_S1或U_S2）直接短接？
2.實驗電路中，若有一個電阻元件改為二極管，試問疊加性還成立嗎？為什麽（me）？
七（qī）、實驗報告要（yào）求
1.根（gēn）據表4－1實驗數據（jù）一，通（tōng）過求各支路電流和各電阻（zǔ）元件（jiàn）兩端電壓，驗證線性電路的疊加性與齊次性。
2.各電阻元件所消耗的功率能否用疊加原理計算得出？試（shì）用上述實（shí）驗（yàn）數據計算、說明。
3.根（gēn）據表（biǎo）4－1實驗數據一，當U_S1＝U_S2＝12V時，用疊加原理計算各支路電流和各電阻元件兩端電壓。
4.根據表4－2實驗數據二，說明（míng）疊加性和（hé）齊次性是否適用（yòng）該實驗電路。

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