实验4：叠加定理和戴维宁定理

实验四 叠加定理和戴维宁定理

叠加定理和戴维宁定理是分析电阻性电路的重要定理。

一、实验目的

1. 通过实验证明叠加定理和戴维宁定理。

2. 学会用几种方法测量电源内阻和端电压。

3. 通过实验证明负载上获得最大功率的条件。

二、实验仪器

直流稳压电源、数字万用表、导线、430/1000/630/680/830欧的电阻、可变电阻箱等。

三、实验原理

1．叠加定理：在由两个或两个以上的独立电源作用的线性电路中，任何一条支路中的电流（或电压)，都可以看成是由电路中的各个电源（电压源和电流源）分别作用时，在此支路中所产生的电流（或电压）的代数和。

2．戴维宁定理：对于任意一个线性有源二端网络，可用一个电压源及其内阻RS 的串联组合来代替。电压源的电压为该网络N 的开路电压u OC ；内阻R S 等于该网络N 中所有理想电源为零时，从网络两端看进去的电阻。

3．最大功率传输定理：在电子电路中，接在电源输出端或接在有源二端网络两端的负载RL ，获得的功率为

当RL=R0时

四、实验内容步骤

1．叠加定理的验证

根据图a 联接好电路，分别测定E 1单独作用时，E 2单独作用时和E 1、E 2共同作用时电路中的电流I 1，I 2，I 3。同时，判定电流实际方向与参考方向。测量数据填入表4-1中。

2. 戴维宁定理的验证

根据图b 联接好电路，测定该电路即原始网络的伏安特性I R L =f （U R L ）。依次改变可变电阻箱RL 分别为1K Ω、1.2K Ω、1.6K Ω、2.24K Ω、3K Ω、4K Ω、5K Ω，然后依次测量出对应RL 上的电流和电压大小，填入表4-2中。并绘制其伏安曲线。然后，计算其对应功率。

含源网络等效U0,R0的测定方法：a.含源消源直测法；b.开压短流测量法：

R R R U R I P OC 2

02

⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+==C

OC

R U P 42

max =

U0,Is,R0=U0/Is。根据上述两种方法之一测出U0，R0，从而将图b的电路可以等效成图c。测定等效网络的伏安特性I R L=f（U R L）。

3.负载获得最大功率的条件的验证

计算出原网络和等效网络的功率P RL，并绘制P RL =f（RL）特性曲线，并分析验证负载获得最大功率的条件（RL=R0时，P RL最大）。

五、注意事项

1．注意电表的极性、量程、读数，辩明正负号。

2．电源单独作用时，千万不能把电源短路。

六、思考题

1．负载获得最大功率的条件是什么？

2．戴维宁定理等效的过程和原理？

七、实验报告

1. 根据各实验结果数据，分别验证叠加定理和戴维宁定理。

2. 绘制功率传输曲线P RL =f（RL），证明负载获得最大功率的条件。

3. 总结本次实验的收获、结论。