电工电子技术实训教程 第3章 电路定理的验证

2. 两网络等效的条件：如果两个网络接任何相同的 负载时，端口伏安关系都相同，则这两个网络对 外效果相同，即两网络等效。
三、实验设备
可调直流稳压电源（双路）TX—LNO533 25 （30V/2A） 1台 电阻器块 TX—LN0533 08 1个 （可供选的电阻有430、100 、150、51、10等） 直流电流表 TX—LN0531 18 1块 直流电压表 TX—LN0531 19 1块 电流测试插孔 TX—LN0533 41（配有电流测试棒） 1个 导线若干
3.2 叠加定理的研究
一、实验目的
1．通过实验研究电路的叠加定理，加深对该 定理的理解。 2．进一步熟悉电压表、电流表及电压源等设 备的使用。
二、实验原理及依据
叠加定理：在线性电路中，由几个独立电源共 同作用所产生的各支路电流（或电压），等于各个 独立电源分别单独作用时，在各相应支路产生的电 流（或电压）的叠加。
第 3 章
电路定理的验证
电路定理是电路理论的基础，通过 实验一方面可以验证电路定理，加深对 理论的理解，另一方面通过基本实验的 训练，培养学生在电工电子实验中的规 范性操作，掌握电路实验的基本技能。 本章主要包括基尔霍夫定律、叠加定理 和戴维南定理的验证研究。
3.1 基尔霍夫定律的研究 3.2 叠加定理
三、实验设备及元器件
在可调直流稳压电源（双路） TX—LNO533 25（30V/2A） 1台 电阻器 TX—LN0533 08 1个 （可供选的电阻有430 100 150 51 10 1K 100K等） 直流电流表 TX—LN0531 18 1个 直流电压表 TX—LN0531 19 1个 电流测试插孔 TX—LN0533 41（配有电流测试棒） 1个
OC 0 SC
R1
R2
＋
R3
US1 － A
R4
＋ US 2 －
a
b
图3-8 测短路电流
（b）外加电源法测等效电阻 将有源二端网络的电源去掉，使之成为无源网络，然 后在a、b两端另外加一个给定的电压U =15V ，测得此 时端口的电流I ，则等效电阻。测量电路如图 3-9所示，测量并将结果记入表3-4中。用（a）、( b） 两种方法测得的等效电阻应该相等，若误差太大，应找 出原因，排除干扰重新测量，并将两次测量结果求平均 值，填入表3-4中。
令电源单独作用，用短路线代替，电路如图3-4所示， 用直流电压表和电流表（接电流测试棒）测量各支路压、 电流，并将测量数据记录于表3-3中。 令电源单独作用，用短路线代替，电路如图3-5所示， 重复上述第4步的测量，并将测量数据记录于表3-3中。
f R1 A1 a A3
＋
A2
R2
b
f
R1
A1
a A3 R3
（2）测无源网络的等效电阻R0 :测量方法有多种， 这里只介绍两种。
（a）开路——短路法测等效电阻 选择合适的量程，用直流电流表测出有源二端网 络端口的短路电流ISC ，测量电路如图3-8所示，并 将测量结果填入表3-4中。利用测得的短路电流和 U 第（1）步中测得的开路电压，根据公式 R 求出 I 等效电阻，并将结果填入表3-4中。
四、操作注意事项
1．在实验过程中，要明确二端网络的两个端钮位置。 2．测量端口电压时，电压表要与被测电路并联，即电 压表的两个接线柱要分别与网络两端相连。 3．测量短路电流时，电流表要与被测支路串联。由于 电流表要测的是端口短路电流，故需将电流表两个 接线柱分别与电路的两个端钮相连。因电流表内阻 很小，所以流过电流表的电流就是网络端口的短路 电流。 4．验证等效性电路连接中，注意电压表的位置要连接 正确。
3.3 戴维南定理
3.1 基尔霍夫定律的研究
一、实验目的 1．通过实验研究基尔霍夫电流定律（KCL）和基 尔霍夫电压定律（KVL）。 2．掌握直流电压表、电流表的使用方法。 3．学会使用直流稳压电源 。
4．学会判断电流、电压的正负。
二、实验原理及依据
1．在研究基尔霍夫定律时，必须先假设电流、电 压的参考方向，若电流、电压的参考方向与实 际方向相同，则电流、电压取正，否则取负。 实际操作时，将电流表、电压表按参考方向接 入电路，若电流表、电压表指针正偏，说明参 考方向与实际方向相同，读取的数值记为正 值；若指针反偏，则将表重新调换极性连接， 而结果记为负值。 2．基尔霍夫电流定律：在任意时刻，流经任一节 点的所有支路电流代数和恒为零。 其数学表达式为 i 0
b
将两网络接相同的滑动变阻器作为负载，并用电 压表和电流表分别测其端口电压和电流，电路如图 3-11（a）和（b）所示。滑动滑动变阻器使两图中 的端口电流相同，观察电压表的示数是否相同，并 将结果记录在表3-5中。若每次改变滑动变阻器的 数值，测量结果都相同，则说明两网络等效。
R1
R2
US1 － a RL V (a)
k
3．基尔霍夫电压定律：在任意时刻，沿任一 回路绕行一周所有支路电压的代数和恒为 零。 uk 0 三、实验设备及元器件
可调直流稳压电源TX—LNO533 25（30V/2A） 1台 电阻器 TX—LN0533 08 1个 （可供选的电阻有430 100 150 51 10 1K 100K等） 直流电流表 TX—LN0531 18 1个 直流电压表 TX—LN0531 19 1个 电流测试插孔 TX—LN0533 41（配有电流测试棒） 1个
3.3 戴维南定理的验证
一、实验目的
1．通过实验学会用电压表和电流表测量有源 二端网络的等效电阻和开路电压。 2．利用实验了解两个网络等效的验证方法， 从而加深对戴维南定理的理解。
二、实验原理及依据
1、戴维南定理：任何有源线性二端网络，都可以等 效为一个电压源模型。该电压源模型的理想电压 源电压Us等于有源二端网络的开路电压，电压源 模型的内阻R0等于相应的无源二端网络的等效电 阻。
（1）按照电路图3-1连接电路
I1 100 c
+ 16V -
a I3
I2 100 d 150
+ 8V -
b 图3-1 基尔霍夫定律实验图
（2）量程选择： 测量支路电流和元件两端电压时选择仪表量程要 从较大量程逐渐过渡到合适量程。
（3）测节点a处各支路电流： 将电流表按参考方向接入电路，若电流表指针正偏， 说明参考方向与实际方向相同，读取的数值记为正 值； 若指针反偏，则迅速断开电路，将表重新调换 极性连接，表针正偏，结果记为负值。 （4）将测量结果记入表3-1中。 （5）在图3-1中选取左右两个网孔，用直流电压表测出 两个100电阻和150电阻两端的电压。 （6）将测量结果记入表3-2中。 （7）分析数据，总结规律。
A2
R2
b
US1 － R4 e d
R3 R5 c
＋ US 2 －
R4 e d
R5 c
图3-4 US1单独作用电路图
图3-5 US2单独作用电路图
5. 分析数据，得出结论。
六、技能检验标准
1．电路连接正确，20分。一处连接错误扣5分； 2、电路走线规范，工具、仪表使用无误，20分。 一处 错误扣5分； 3．在90分钟内完成实验内容，10分。拖延10分钟 以内扣2分；10分钟以上扣5分； 4．数据测量准确，对实验规律的描述正确，20 5．实验报告内容齐全，书写整齐，实验步骤有条理， 结论正确，实验分析合理，30分。
＋
R3
R4
＋
US 2 －
UOC
－ ＋
R0
A
b
a
RL V (b)
A
b
图3-11 验证等效性
5．总结实验 总结实验过程，对每一步的结果进行理论计算， 并将理论计算结果与实验测量结果进行比较，分析 误差产生的原因。
六、技能检验标准
1．电路连接正确，20分。一处连接错误扣5分； 2．电路走线规范、用线合理，仪表使用无误，20 分。一处错误扣5分； 3．在100分钟内完成实验内容，10分。拖延10分 钟以内扣2分；10分钟以上扣5分； 4．实验数据能和理论分析相联系，数据测量准 确， 20分； 5．实验报告内容齐全，书写整齐，实验步骤有条 理，实验分析总结合理，30分。
六、技能检验标准
1．电路连接正确，20分。一处连接错误扣5分； 2．电路走线规范，工具、仪表使用无误，20分。 一处错误扣5分； 3．在一个小时内完成实验内容，10分。拖延10分 钟以内 扣2分；10分钟以上扣5分； 4．电流、电压正负测量正确，10分。错一个扣分； 5．数据测量准确，对实验规律的描述正确，10分； 6．实验报告内容齐全，书写整齐，实验步骤有理， 结论正确，实验分析合理，30分。
四、安全操作规程
1．电路连接后必须认真检查。确认无误后方可通电。 2．禁止用手触摸表盘，以防静电影响读取数值。 3．防止电源两端碰线连接。 4．实验中，电压源的电压要用电压表测量，仪器上所 显示的数值仅为参考值（准确度低）。 5．实验完毕后将电源电压调回零位，再关闭电源。
五、实验内容与操作步骤 1. 按图3-3接好电路。
3. 两电源共同作用测量电流、电压
按照图3-3所示，令两电源共同作用，分别测量5个 电阻两端的电压和通过节点a的三条支路电流，并将 测量数据记录于表3-3中。
f R1 A1 a A3
＋ US1 －
A2
R2
b
R3 R4 e d R5
＋ US 2 －
c
图3-3 两电压源共同作用电路图
4. 电源单独作用测量
四、安全操作规程
1. 连接或拆装电路时，要用手拿住导线插 头轻轻插入或拔出，避免用力过猛损坏导线 和插头。 2．电路连接后必须认真检查，确认无误后 方可通电。 3．禁止用手触摸表盘，以防静电影响读取 数值。 4．防止电源两端碰线连接。 5．实验完毕后将电源电压调回零位，再关 闭电源。
五、实验内容与操作步骤