文档介绍：实验一、叠加原理和戴维南定理
实验预习:
一、实验目的
牢固掌握叠加原理的基本概念,进一步验证叠加原理的正确性。
验证戴维南定理。
掌握测量等效电动势与等效内阻的方法。
二、实验原理
叠加原理:
在线性电路中,有多个电源同时作用时,在电路的任何部分所产生的电流或电压,等于这些电源分别单独作用时在该部分产生的电流或电压的代数和。
为了验证叠加原理,可就图1-2-1的线路来研究。当E1和E2同时作用时,在某一支路中所产生的电流I,应为E1单独作用在该支路中所产生的电流I¢和E2单独作用在该支路中所产生的电流I²之和,即I= I¢+ I²。实验中可将电流表串接到所研究的支路中分别测得在E1和E2单独作用时,及它们共同作用时的电流和电压加以验证。
图1-2-1 叠加原理图
(a) (b)
图1-2-2 戴维南定理图
戴维南定理:
一个有源的二端网络就其外部性能来说,可以用一个等效电压源来代替,该电压源的电动势E等于网络的开路电压UOC;该电压源的内阻等于网络的入端电阻(内电阻)Ri 。
图1-2-2的实验电路,现研究其中的一条支路(如RL支路)。那么可以把这条支路以外的虚线部分看作是一个有源二端网络,再把这个有源网络变换成等效电动势和内阻Ri串联的等效电路。
三、预习要求与计算仿真
1、本次实验涉及到以下仪器:直流稳压电源、直流电压表、直流毫安表,电流插头、插座。关于这些设备的使用说明,详见附录,在正式实验前应予以预习。
2、根据图1-2-3、1-2-4中的电路参数,计算出待测量的电流、电压值,记入表中,以便与实验测量的数据比较,并帮助正确选定测量仪表的量程。
3、利用PSPICE仿真软件,根据图1-2-3、1-2-4设计仿真电路,并试运行。(PSPICE仿真软件的使用方法详见附录)
四、注意事项
1、测量各支路的电流、电压时,应注意仪表的极性以及数据表格中“+、-”号的记录。
2、电源不作用时,不可将稳压源直接短接。
3、用万用表直接测内阻时,网络内的独立电源必须先置零,以免损坏万用表,其次,欧姆表必须经调零后再进行测量。
4、改接线路时,要关掉电源。
五、思考题
1. 叠加原理中E1、E2分别单独作用,在实验中应如何操作?
2. 各电阻所消耗的功率能否用叠加原理计算得出?为什么?试用具体数据分析说明。
3. 在求戴维南等效电路时,作短路实验,测ISC的条件是什么?在本实验中可否直接作负载短路实验?
实验内容:
一、实验线路
实验线路如图1-2-3、1-2-4所示。
图1-2-3叠加原理实验电路图 1-2-4戴维南定理实验电路
二、实验设备
序号
名称
规格型号
数量
1
直流稳压电源
WYK—303B3双路
1
2
电流表
直流0-1A
1
3
万用表
VC9801A
1
4
直流电路实验板
1
三、实验步骤
叠加原理实验
实验前,先将两路直流稳压电源接入电路,令E1=12V,E2=6V。
按图1-2-3接线,并将开关S1、S2投向短路一侧。(开关S1和S2分别控制E1、E2两电源的工作状况,当开关投向短侧时说明该电源不作用于电路。)
接通E1=12V电源,S2投短路侧(E1单独作用),测量此时各支路电流,测量结果填入表1-2-1中。
接通E2=6V电源,S1投短路侧(E2单独作用),测量此时各支路电流,测量结果填入表1-2-1中。
接通E1=12V电源,E2=6V电源(E1和E2共同作用),测量此时各支路电流,测量结果填入表1-2-1中。
戴维南定理实验
按图1-2-4接线,将一路直流稳压电源接入电路,令U保持12V。
测网络的开路电压UOC 。将RL断开,用电压表测有源二端网络开路电压UOC ,(A、B两点间电压),即得等效电压源的等效电动势ES。记入表1-2-2中。
测网络的短路电流ISC 。将RL断开,并将A、B两点间用一根短路导线相连,用电流表测有源二端网络短路电流ISC,(A-mA-B支路的电流),即得等效电流源的等效电流IS 。记入表1-2-2中。
测有源二端网络入端电阻Ri 。三种方法测量,结果记入表1-2-2中。
a) 先将电压源及负载RL从电路中断开,并将原电压端所接的两点用一根短路导线相连。用万用表测出A、B两点间的电阻RAB(RAB=Ri)。
b) 测有源二端网络开路电压UOC和有源二端网络短路电流ISC ,算出入端电阻Ri 。(Ri= UOC / ISC)
c) 先断开RL ,测网络的开路电压UOC 。再将RL接上,用电压表测负载RL的两端电压UAB ,调节RL,使UAB =(1/2)´ UOC ,则此时Ri = RL。(为什么?)
4)A、B间接RL(任