实验2 叠加原理与等效电源定理的研究-实验报告

实验2 叠加原理与等效电源定理的研究

一、实验名称

叠加原理与等效电源定理的研究

二、实验任务及目的

1.基本实验任务

验证叠加原理和戴维宁定理。

2.扩展实验任务

验证最大功率传输定理。

3.实验目的

掌握应用叠加原理和戴维宁定理分析电路的方法和使用条件；掌握有源二端网络等效参数的测量方法；掌握等效电路的应用；理解电路有载、开路和短路的状态以及测试方法；理解阻抗匹配的概念。

三、实验原理及电路

1.实验原理

叠加原理，在线性电路中，有多个电源同时作用时，任一支路的电流或电压都是电路中每个独立电源单独作用时在该支路中所产生的电流或电压的代数和。

戴维宁定理，任何一个线性有源二端网络，总可以用一个理想电压源和一个等效电阻串联来代替。

最大功率传输定理，当外阻等于内阻时，负载获得最大功率。

2.实验电路

图2.1 叠加原理实验电路

S2

=8V

2

D

U S1

1

B

四、实验仪器及器件

1.实验仪器

双路直流稳压电源1台，直流电流表1台，万用表1台。 2.实验器件

双刀双掷开关2个，电阻箱1个，电流插孔3个，200Ω/2W 电阻1个，300Ω/2W 电阻1个，470Ω/2W 电阻1个，1k Ω/2W 电阻1个。

五、实验方案与步骤

1.用万用表直流电压档监测，调节直流稳压电源两路输出分别为16V 和8V 。

2.按图2.1接线，根据计算值，选择电流表、万用表合适量程，测量并记录实验数据。

3.按图2.2接线，根据计算值，选择电流表、万用表合适量程，测量并记录实验数据；按图2.3接线，重新用万用表直流档监测，调节直流稳压电源电压为开路电压U OC ，用电阻箱调出等效内阻R 0，选择电流表、万用表合适量程，测量并记录实验数据。

4.按图2.4接线，用万用表直流档监测，调节直流稳压电源电压为10V ，根据计算值，选择电流表、万用表合适量程，测量并记录实验数据。

六、实验数据

1.基本实验内容 (1)验证叠加原理

R L

R 0

图2.3 戴维宁等效电路

D

1

U S1

R L =100Ω

B D

图2.2 戴维宁定理实验电路

L

R o =200E =10V

图2.4 最大功率传输条件的验证实验电路

J1Key = 1

图2.5 U S1单独作用仿真图 表2.1 U 单独作用数据

J1Key = 1

图2.6 U S2单独作用仿真图

表2.2 U

单独作用数据

J1Key = 1

图2.7 U S1和U S2共同作用仿真图 表2.3 U 和U 共同作用数据

（2）验证戴维宁定理

A

C

J1Key = 1

图2.8 戴维宁定理U OC 仿真图

J1Key = 1

图2.9 戴维宁定理I S 仿真图

图2.10 戴维宁定理R O 仿真图

A

C J1Key = 1

图2.11 戴维宁定理U L 、I L 仿真图

表2.4 戴维宁定理数据

C J1Key = 1

图2.12 戴维宁定理等效电路仿真图

表2.5 戴维宁等效电路数据

2.扩展实验内容

图2.13 负载100Ω时输出功率仿真图

表2.6 负载100Ω时输出功率数据

表2.7 负载200Ω时输出功率数据

表2.8 负载300Ω时输出功率数据

表2.9 负载400Ω时输出功率数据

表2.10 负载500Ω时输出功率数据

七、测量数据的分析

1.依据实验结果，验证叠加原理的正确性。

2.依据实验结果，验证戴维宁定理的正确性。

3.依据实验结果，验证最大功率传输定理的正确性。

4. 分析产生误差的原因，并提出减小误差的措施。

八、思考题

1.能否用叠加原理计算或测量各元件的功率？为什么？

2.如何将戴维宁等效电路进一步等效为诺顿等效电路？

九、总结本次实验情况，写出心得体会，包括实验中遇到的问题、处理的方法

和结果。