叠加原理和等效电源定理

1、叠加原理和等效电源定理第1页，共23页，2022年，5月20日，6点1分，星期二实验目的实验任务实验原理任务分析实验方案设计实验操作实验报告第2页，共23页，2022年，5月20日，6点1分，星期二实验目的1、验证线性电路中的叠加原理、戴维南定理、诺顿定理。2、熟悉等效电源电路的短路断路和通路情况。3、学会用实验的方法测定有源二端网络的开路电压U0和除源内阻R0 第3页，共23页，2022年，5月20日，6点1分，星期二实验任务（一）设计二端口网络，并对负载（100欧姆）支路进行叠加原理，对端口电路进行等效电路定理（戴维南、诺顿）验证（二）要求：端口电路设计：1、由5V、10V、30mA三电源

2、供电。2、对500欧姆电阻负载具有最大的输出功率。3、端口输出电压7V。4、电阻不多于5个（三）测量仪器：0.5级电流表0-2-20-200mA、0.5级电压表0-2-20V 第4页，共23页，2022年，5月20日，6点1分，星期二任务分析设计二端口电路:端口输出电压7V，对500欧姆电阻负载具有最大的输出功率。即设计的端口电路要求 Uoc = Uab =7V Req =500欧姆Nab+_uOCN0abReq第5页，共23页，2022年，5月20日，6点1分，星期二设计要求用5V、10V、30mA三电源供电。考虑利用电源的等效原理将电流源转化为电压源，即 30mA电流源可与不同电阻并联获得

3、不同的电压源U=iR。而输出为电压7V，则现有电压源有几组组合：1、 12V-（10V-5V） 2、4.5V+（ 10V+ 5V）/2-5ViRU第6页，共23页，2022年，5月20日，6点1分，星期二则对应电路可设计为:5V10V30mA+-+-30030010035040030mA5V10V+-+-100第7页，共23页，2022年，5月20日，6点1分，星期二实验方案设计本次实验的任务是在设计端口电路的基础上验证叠加原理和戴维南、诺顿定律。我们从原理或定义出发，来设计实验方案。一、验证叠加原理的方案设计：定义：叠加原理就是指在线性电路中有多个电源共同作用时，电路上任意一个支路上的电压或

4、电流等于各电源单独作用下，在各支路上产生的电压或电流的叠加（代数和） 。 第8页，共23页，2022年，5月20日，6点1分，星期二从定义可知，实验中要验证叠加原理则需测出三电源共同作用时负载上的电压、电流；三电源单独作用时负载上的电压、电流；进行计算比较，判断是否相等。以图2为例5V10V30mA+-+-300300100350mAVRL=100IUI5VU5VI10VU10VI30mAU30mA+=?第9页，共23页，2022年，5月20日，6点1分，星期二二、验证戴维南定理的方案设计：定义：对任何一个线性有源二端网络，就其对外部电路的作用而言，总可以用一个理想电压源US与一个电阻R0的串

5、联有源支路（实际电压源）来代替。其中， US的值就等于该有源二端网络的开路电压U0C，即US= U0C， R0就等于该有源二端网络对应的无源二端网络的等效电阻。第10页，共23页，2022年，5月20日，6点1分，星期二NSab+_uSRSabiSRSab?戴维南定理和诺顿定理?第11页，共23页，2022年，5月20日，6点1分，星期二4-3 戴维南定理和诺顿定理N0abReqbaReq第12页，共23页，2022年，5月20日，6点1分，星期二一、定理 对于任意一个线性含源二端网络N，就其两个端钮a、b而言，都可以用一条最简单的有源支路对外部进行等效： 用一条实际电压源支路对外部进行等效，

6、N0abReqNab+_uOC+_uSRSab 其串联电阻等于该含源二端网络中所有独立源置零时，由端钮看进去的等效电阻Req。此即为戴维南定理。 其中电压源的电压等于该含源二端网络在端钮处的开路电压uOC；+_uS=uOCRS=Reqab戴维南等效电路第13页，共23页，2022年，5月20日，6点1分，星期二一、定理 对于任意一个线性含源二端网络N，就其两个端钮a、b而言，都可以用一条最简单的有源支路对外部进行等效： 其并联电阻等于该含源二端网络中所有独立源置零时，由端钮看进去的等效电阻Req。此即为诺顿定理。N0abReqNabiSC诺顿等效电路 用一条实际电流源支路对外部进行等效， 其中

7、电流源的电流等于该含源二端网络在端钮处的短路电流iSC；RSabiSiS=iSCRS=Reqab第14页，共23页，2022年，5月20日，6点1分，星期二二、步骤1、断开待求支路，求开路电压uOC。NabuOC+_第15页，共23页，2022年，5月20日，6点1分，星期二二、步骤1、断开待求支路，求开路电压uOC 。Nab2、令N中所有的独立源置零，求出等效电阻Req。uOC+_N0abReqRRRR第16页，共23页，2022年，5月20日，6点1分，星期二二、步骤1、断开待求支路，求开路电压uOC 。2、令N中所有的独立源置零，求出等效电阻Req。3、画出戴维南等效电路，接上待求支路，

8、求出电流i。NabuOC+_N0abReqR+_uOCReqab第17页，共23页，2022年，5月20日，6点1分，星期二二、步骤1、断开待求支路，求开路电压uOC 。2、令N中所有的独立源置零，求出等效电阻Req。3、画出戴维南等效电路，接上待求支路，求出电流i。NabuOC+_N0abReq+_uOCReqabRiRRR第18页，共23页，2022年，5月20日，6点1分，星期二需测数据RL（）0Uab（V）uOC /2uOCIRLISC第19页，共23页，2022年，5月20日，6点1分，星期二实验报告要求实验任务任务分析及实验原理实验电路及方案设计实验操作过程（步骤）及数据记录数据处

9、理与分析（作图并对有关数据进行分析、误差原因分析）实验结果分析及实验总结根据分析总结各定理的验证结果实验仪器记录（名称、型号、编号等）小结（实验体会）第20页，共23页，2022年，5月20日，6点1分，星期二本次实验过程总结1、仪表调零、教准。2、调整电源及电路参数3、连接电路及测量仪表4、在不同负载下测量负载两端电压、电流。注意：有以下几点为必测点： 开路测开路电压（等效电源电压） 短路测短路电流（等效电源电流） 开路电压处对应负载为等效内阻100欧姆处叠加实验中所有电源共同作用参数第21页，共23页，2022年，5月20日，6点1分，星期二5、以1/2电压处为中点，两边各测几组数据6、对各电源进行除源（保留一个），分别测负载为100欧姆时的参数验证叠加原理7、拆除电路，根据测得的开路电压与等效内阻串联组成等效电路并加仪表和负载测电路负载特性参数戴维南等效电路特性参数；根据测得的短路电流与等效内阻并联组成等效电路并加仪表和负载测电路负载特性参数诺顿等效电路特性参数。8、