实验三 叠加原理的multisim验证实验

实验三叠加原理的验证实验

一、实验目的

1、通过实验验证叠加原理。

2、通过实验加深对叠加原理的理解。

二、实验原理

叠加原理：在线性电路中，任何一条支路中的电流或电压，都可以看是由电路中的各个电源(电压源或电流源)分别单独作用时(将电压源看做短路;电流源看做开路)在此支路中所产生的电流或电压的代数和。下以两个例子来说明。

（a）（b）（c）

图3-1 两个电压源叠加原理电路

在图3-1 (a) 所示的电路中有两个电压源作用，根据叠加原理其中某个支路中的电流等于电压U A单独作用时（如图3-1 (b)所示）与电压源U B单独作用时（如图3-1(c)所示）在该支路产生的电流的代数和。因此，在上述的三个图中有如下关系成立：

I1 = I1' I1"；I2 = I2"I2'；I3 = I3' + I3"

在图3-2 (a)所示电路中有一个电压源和一个电流源共同作用，根据叠加原理其中某个支路的电流等于电压U S单独作用时（如图3-2 (b)所示）与电流源I S单独作用时（如图3-2(c)所示）在该支路产生的电流的代数和。

（a）（b）（c）

图3－2电压源与电流源叠加原理电路

同理，在上述的三个图中有如下关系成立：

I1 = I1' I1"；I2 = I2"；I3 = I3' + I3"

三、实验内容及步骤

叠加原理仿真验证实验电路图如下所示，两个直流电压源E1、E2共同作用于电路中，

通过改变三个电流表的位置可设定电流I1、I2为流入结点a的方向，电流I3为流出结点a的方向。实验过程中，首先在只有电压源E1单独作用时测得第1组数据I1' 、I2' 、I3'；然后在只有电压源E2单独作用时测第2组数据I1" 、I2"、I3"；最后将两个电压源E1、E2均接入电路，测第3组数据I1、I2、I3。由于三次测量电流表的接入方式没有变化，所以I1' 、I1"、I1这三个电流量方向相同，同理，I2' 、I2"、I2的方向相同，I3'、I3"、I3的方向也是相同的。故根据叠加原理可得如下关系：

I1 = I1' +I1"；I2 = I2'+I2"；I3 = I3' + I3"

若测量得到的三组数据符合上述规律，则叠加原理得以验证。

图3 - 3 两个直流电压源叠加原理仿真实验电路图

图3 - 3 两个直流电压源叠加原理仿真实验电路图

本次实验要在三种电路连接下测量数据，要达到这个目的，一种方法是绘制三幅电路图，但这种方法比较麻烦，所以为方便起见，绘图时引入了单刀双置开关（Switch），使得在一张电路图中可同时实现这三种状态。在开关的元器件属性（Switch Properties）对话框中Value/Key后的框中改变原来默认的“Space”为自定义的字母或数字等符号，即可改变开关的控制键。上图中应用了两组开关，E1两端的S1、S2为第一组，E2两端的S3、S4为第二

组，每组公用一个控制键，如图中所示，控制键A同时控制S1、S2，控制键B同时控制S3、S4。

实验步骤如下：

(1)打开multisim软件，选中主菜单View选项中的Show grid，使得绘图区域中出现均匀的

网格线，并将绘图尺寸调节到最佳。

(2)在Place Sources元器件库中调出1个Ground（接地点）和2个Battery（直流电压源）

器件，从Place Basic元器件库中调出5个Resistor（电阻）和4个Switch（开关）器件，最后从Indicators元器件库中调出3个Ammeter（电流表）器件，按上图所示排列好。

(3)将各元器件的标号、参数值亦改变成与上图所示一致。

(4)将所有的元器件通过连线连接起来。注意：电压源、电流表的正负极性。

(5)检查电路有无错误。

(6)对该绘图文件进行保存，注意文件的扩展名（.sm10）要保留。

(7)调节控制键A、B，使得只有电压源E1接入外电路，E2不接入。

(8)按下multisim界面右上方按纽“1”对该绘图文件进行仿真。

(9)按下multisim界面右上方按纽“0”停止仿真，读取三个电流表的读数，将读数填到相

应的表格中，即为第1组测量数据I1'、I2' 、I3'。

(10)调节控制键A、B，使得只有电压源E2接入外电路，E1不接入。

(11)按下multisim界面右上方按纽“1”对该绘图文件进行仿真。

(12)按下multisim界面右上方按纽“0”停止仿真，读取三个电流表的读数，将读数填到相

应的表格中，得到第2组测量数据I1" 、I2"、I3"。

(13)调节控制键A、B，使得只有电压源E1、E2均接入外电路。

(14)按下multisim界面右上方按纽“1”对该绘图文件进行仿真。

(15)按下multisim界面右上方按纽“0”停止仿真，读取三个电流表的读数，将读数填到相

应的表格中，即是第3组测量数据I1、I2、I3。

(16)实验完成后，将保存好的绘图文件另存到教师指定的位置，并结合实验数据完成实验报

告的撰写。

四、注意事项

1、每个multisim电路中均必须接有接地点，且与电路可靠连接（即接地点与电路的连接处

有黑色的结点出现）。

2、改变电阻的阻值时，需要在Resistor（电阻）器件的元器件属性（Resistor Properties）对

话框中选择V alue/Resistance（R）选项，在其后的框中填写阻值，前一框为数值框，后一框为数量级框，填写时注意两个框的不同。

3、测量直流电流时应该把直流电流表串联在电路中进行测量，EWB中电流表粗线接线端

为电流流入方向，另一个接线端为电流流出方向，使用时应特别注意电流表的极性，即