《電路分析實(shí)驗(yàn)教程》課件-第4章

第4章電阻電路實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)1電位的測(cè)量與分壓器設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)2電源的等效變換實(shí)驗(yàn)3電阻衰減器的設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)4疊加定理和互易定理的驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)5單口網(wǎng)絡(luò)的測(cè)試及其等效電路實(shí)驗(yàn)1電位的測(cè)量與分壓器設(shè)計(jì)

一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

(1)驗(yàn)證電位的相對(duì)性與電壓的絕對(duì)性。

(2)觀察分壓器電路的負(fù)載效應(yīng)。

(3)分壓器電路的設(shè)計(jì)。二、實(shí)驗(yàn)原理與說(shuō)明

1.電位的概念

某點(diǎn)的電位即該點(diǎn)與參考點(diǎn)（地）的電壓。兩點(diǎn)間的電壓就是兩點(diǎn)的電位之差。電位是相對(duì)參考點(diǎn)而言的，不說(shuō)明參考點(diǎn)，電位就無(wú)意義。電位隨參考點(diǎn)的不同而不同，但電壓是不變的。

2.分壓器的負(fù)載效應(yīng)

分壓器在空載時(shí)的輸出電壓可以根據(jù)分壓公式求得，在帶負(fù)載時(shí)的輸出電壓將發(fā)生變化。將電阻RL與R2并聯(lián)，電路如圖4.1所示。圖4.1有載的分壓器電路電阻RL為分壓器電路的負(fù)載。電路的負(fù)載可以是一個(gè)或多個(gè)電路元件，它消耗電路的功率。由于負(fù)載的連接，輸出電壓的表達(dá)式為其中將上式代入可得(4.1)需要注意的是，當(dāng)RL→∞時(shí)，式（4.1）可以簡(jiǎn)化為這說(shuō)明，只要RL>>R2，電壓比Uo/US就基本不會(huì)受負(fù)載加入的影響,即分壓器所加負(fù)載電阻值越大，對(duì)分壓器的影響越小，這時(shí)的輸出電壓就越接近分壓器空載時(shí)的電壓。

3.分壓器的設(shè)計(jì)為了說(shuō)明分壓器的設(shè)計(jì)方法，舉例如下：分壓器電路如圖4.2所示，求電路中的電阻R1、R2和R3,在設(shè)計(jì)中選用2W的電阻。圖4.2分壓器的電路設(shè)計(jì)如下：

求R3：求R1：根據(jù)KCL有

IR1=50－20=30mA

PR1=(0.03)2×1.33×103=1.197W<2W

求R2：根據(jù)KCL有

IR2=30－10=20mA

PR2=(0.02)2×103=0.4W<2W由于PR1、PR2和PR3均小于2W，因此，2W的電阻滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

1.電位的測(cè)量

電路如圖4.3所示，當(dāng)參考點(diǎn)改變時(shí)，測(cè)量a、b、c點(diǎn)的電位和電壓Uab、Ubc、Uac，并填寫(xiě)表4-1。圖4.3電路中的電位

2.分壓器的負(fù)載效應(yīng)

分壓器空載和有載的電路如圖4.4(a)、(b)所示。測(cè)量空載時(shí)a、b兩點(diǎn)電位。當(dāng)RL=5kΩ時(shí)，測(cè)量圖4.4(b)中a、b兩點(diǎn)電位；當(dāng)RL=5kΩ時(shí)，再測(cè)量圖4.4(b)中a、b兩點(diǎn)電位。填寫(xiě)表4-2。圖4.4空載和有載的分壓器電路

3.分壓器的設(shè)計(jì)分壓器電路如圖4.5所示，求電路中的電阻R1、R2、R3、R4和R5。在設(shè)計(jì)中核算選用電阻的功率。圖4.5分壓器電路的設(shè)計(jì)四、實(shí)驗(yàn)步驟和方法

(1)按圖4.3所示電路在電路板上接線，電路中的電源電壓和各電阻的值可由學(xué)生自己選取，也可以參考電路圖中參數(shù)。(2)電路接線完后，再接通電源，用數(shù)字萬(wàn)用表測(cè)量各點(diǎn)電位和電壓。

(3)按圖4.4(a)所示電路在電路板上接線，測(cè)空載時(shí)的各點(diǎn)電位。電路中的電源電壓和各電阻的值可由學(xué)生自己選取，也可以參考電路圖中參數(shù)。

(4)按圖4.4(b)所示電路在分壓器上接上負(fù)載，選用的負(fù)載電阻的阻值應(yīng)與R1、R2、R3相當(dāng)。這樣分壓器輸出電壓受負(fù)載影響較大，測(cè)量出的電位與空載時(shí)的電位進(jìn)行比較，它們之間差別應(yīng)較大。

(5)再選用較大的負(fù)載電阻，通常阻值比R1、R2、R3大10倍以上。這樣分壓器輸出電壓受負(fù)載影響較小，測(cè)量出的電位與空載時(shí)的電位進(jìn)行比較，它們之間差別較小。

(6)先計(jì)算出圖4.5所示電路的R1、

R2、

R3、R4和R5，以用三個(gè)負(fù)載電阻。然后按圖4.5所示電路接線，通過(guò)測(cè)量來(lái)檢驗(yàn)所設(shè)計(jì)的電路是否達(dá)到要求。五、實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)

(1)在實(shí)驗(yàn)室取得電阻后應(yīng)用萬(wàn)用表測(cè)量其阻值。

(2)每個(gè)同學(xué)的電路中的電阻值可能選得不一樣，但實(shí)驗(yàn)結(jié)論應(yīng)是相同的。

(3)實(shí)驗(yàn)前應(yīng)對(duì)所有電路進(jìn)行理論計(jì)算，這樣以便與測(cè)量結(jié)果進(jìn)行比較并選用合適的儀表量程。

(4)電路接線完并經(jīng)檢查無(wú)誤后才可接通電源，改接或拆線時(shí)應(yīng)先斷開(kāi)電源。六、預(yù)習(xí)要點(diǎn)

(1)熟悉電位的概念，明確電位與電壓有什么不同。

(2)什么是分壓器電路空載和負(fù)載？分壓器接負(fù)載后對(duì)電路有什么影響？

(3)進(jìn)行所有電路的理論計(jì)算。

(4)明確實(shí)驗(yàn)要達(dá)到的目的、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容以及步驟和方法

(5)熟悉設(shè)計(jì)分壓器的原理。由于圖4.5的元件較多，應(yīng)在電路板上合理布線。七、實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求

(1)畫(huà)出實(shí)驗(yàn)原理電路圖，標(biāo)上參數(shù)。

(2)敘述實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和步驟，給出各種理論計(jì)算的實(shí)驗(yàn)測(cè)量的數(shù)據(jù)。

(3)給出實(shí)驗(yàn)得出的結(jié)論。

(4)進(jìn)行測(cè)量誤差分析。

(5)寫(xiě)出本次實(shí)驗(yàn)的心得體會(huì)。八、實(shí)驗(yàn)設(shè)備

(1)可調(diào)直流穩(wěn)壓電源1臺(tái)。

(2)數(shù)字萬(wàn)用表1個(gè)。

(3)電阻元件若干。

(4)電路板1塊。實(shí)驗(yàn)2電源的等效變換

一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

(1)通過(guò)實(shí)驗(yàn)加深對(duì)獨(dú)立電壓源和獨(dú)立電流源的認(rèn)識(shí)。

(2)驗(yàn)證實(shí)際電壓源和實(shí)際電流源的等效變換條件。

(3)掌握電源外特性的測(cè)試方法。二、實(shí)驗(yàn)原理與說(shuō)明

1.實(shí)際電壓源的模型

直流穩(wěn)壓電源在一定的電流輸出范圍內(nèi)具有很小的電阻，故在實(shí)際應(yīng)用中，常將它視為一個(gè)理想電壓源。一個(gè)實(shí)際電壓源可以看做是一個(gè)理想電壓源US與內(nèi)阻RS的串聯(lián)組合，如圖4.6(a)所示。在圖4.6(a)中，U是端電壓，I是負(fù)載電流，RL是負(fù)載電阻。U和I的關(guān)系為

U=US－RSI

（4.2）圖4.6實(shí)際電壓源的等效表示(a)實(shí)際電壓源模型；(b)伏安關(guān)系曲線

2.實(shí)際電流源的模型

直流穩(wěn)流電源在一定的范圍內(nèi)，其輸出電流是不變的，故可將它視為理想電流源。一個(gè)實(shí)際電流源可以看做是一個(gè)理想電流源IS與內(nèi)阻R0的并聯(lián)組合，如圖4.7(a)所示。在圖4.7(a)中，U是端電壓，I是負(fù)載電流，RL是負(fù)載電阻。U和

I的關(guān)系為（4.3）圖4.7實(shí)際電流源的等效表示(a)實(shí)際電流源模型；(b)伏安關(guān)系曲線

3.電源等效變換

一個(gè)實(shí)際電源可以用兩種不同形式的電路模型來(lái)表示，一種是電壓源模型，另一種是電流源模型。就其外部特性即伏安關(guān)系來(lái)說(shuō)，在一定條件下兩種電路模型是完全相同的，功率也保持不變。因此，這兩種電源模型就其外部電路的作用來(lái)看是完全等效的。

兩種電源模型如圖4.8所示。對(duì)于如圖4.8(a)所示的電壓源模型，有

u=US－R0ui

（4.4）對(duì)于如圖4.8(b)所示的電流源模型，有圖4.8兩種電源模型的等效變換(a)電壓源模型；(b)電流源模型（4.5）移項(xiàng)變換后，可得

u=R0iIS－R0ii

（4.6）比較式（4.4）和式（4.6），欲使兩電路有完全相同的端口電壓與電流的關(guān)系，就應(yīng)該滿(mǎn)足

US=R0iIS

R0u=R0i

（4.7(a)）或（4.7(b)）三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

1.直流穩(wěn)壓電源伏安特性的測(cè)量

電路如圖4.9所示，當(dāng)510Ω電阻改變時(shí)，測(cè)量對(duì)應(yīng)的電壓和電流的值，并填寫(xiě)表4-3。圖4.9穩(wěn)壓電源的測(cè)量

2.串聯(lián)內(nèi)阻后電壓源伏安特性的測(cè)量電路如圖4.10所示，當(dāng)510Ω電阻改變時(shí)，測(cè)量對(duì)應(yīng)的電壓和電流的值，并填寫(xiě)表4-4。圖4.10帶內(nèi)阻的穩(wěn)壓電源的測(cè)量

3.直流穩(wěn)流電源伏安特性的測(cè)量

電路如圖4.11所示，當(dāng)510Ω電阻改變時(shí)，測(cè)量對(duì)應(yīng)的電壓和電流的值，并填寫(xiě)表4-5。圖4.11穩(wěn)流電源的測(cè)量

4.并聯(lián)內(nèi)阻的直流穩(wěn)流電源伏安特性的測(cè)量電路如圖4.12所示，當(dāng)510Ω電阻改變時(shí)，測(cè)量對(duì)應(yīng)的電壓和電流的值，并填寫(xiě)表4-6。圖4.12帶內(nèi)阻穩(wěn)流電源的測(cè)量四、實(shí)驗(yàn)步驟和方法

(1)按圖4.9所示電路在電路板上接線，電路中的電源電

壓和各電阻的值可由學(xué)生自己選取，也可以參考電路圖中的參數(shù)。

(2)電路接線完成后，接通電源。注意，將直流穩(wěn)壓電源設(shè)置成穩(wěn)壓方式，可調(diào)電阻由大到小調(diào)節(jié)。用電壓表和電流表測(cè)量其電壓和電流，將數(shù)據(jù)填入表4-3中。

(3)按圖4.10所示電路在電路板上接線，電路中的電源電壓和各電阻的值可由學(xué)生自己選取，也可以參考電路圖中的參數(shù)。

(4)電路接線完成后，接通電源。注意，將直流穩(wěn)壓電源設(shè)置成穩(wěn)壓方式，可調(diào)電阻由大到小調(diào)節(jié)。用電壓表和電流表測(cè)量其電壓和電流，將數(shù)據(jù)填入表4-4中。

(5)按圖4.11所示電路在電路板上接線，電路中的電源電流和各電阻的值可由學(xué)生自己選取，也可以參考電路圖中的參數(shù)。

(6)電路接線完成后，接通電源。注意，將直流穩(wěn)壓電源設(shè)置成穩(wěn)流方式，可調(diào)電阻由大到小調(diào)節(jié)。用電壓表和電流表測(cè)量其電壓和電流，將數(shù)據(jù)填入表4-5中。

(7)按圖4.12所示電路在電路板上接線，電路中的電流源和內(nèi)電阻的值應(yīng)與圖4.10的電路等效，可以參考電路圖中的

參數(shù)。

(8)電路接線完成后，接通電源。注意，將直流穩(wěn)壓電源設(shè)置成穩(wěn)流方式，可調(diào)電阻由大到小調(diào)節(jié)。用電壓表和電流表測(cè)量其電壓和電流，將數(shù)據(jù)填入表4-6中，所測(cè)量的數(shù)據(jù)

應(yīng)與表4-4中的數(shù)據(jù)相同。五、實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)

(1)在實(shí)驗(yàn)室取得電阻后應(yīng)用萬(wàn)用表測(cè)量其阻值。

(2)每個(gè)同學(xué)的電路中的電阻值可能選得不一樣，但實(shí)驗(yàn)結(jié)論應(yīng)是相同的。

(3)實(shí)驗(yàn)前應(yīng)對(duì)所有電路進(jìn)行理論計(jì)算，這樣有利于測(cè)量結(jié)果的比較和儀表量程的選用。

(4)可調(diào)電阻的調(diào)節(jié)應(yīng)從大到小。

(5)電路接線完成后經(jīng)檢查無(wú)誤才可接通電源，改接或拆線時(shí)應(yīng)先斷開(kāi)電源。六、預(yù)習(xí)要點(diǎn)

(1)熟悉理想電壓源與實(shí)際電壓源的概念，兩者的伏安關(guān)系曲線有什么不同？

(2)熟悉理想電流源與實(shí)際電流源的概念，兩者的伏安關(guān)系曲線有什么不同？

(3)什么是“等效變換”？電源等效變換的條件是什么？

(4)直流穩(wěn)壓電源既能穩(wěn)壓又能穩(wěn)流，實(shí)際如何操作？

(5)明確實(shí)驗(yàn)要達(dá)到的目的、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容以及步驟和方法。七、實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求

(1)畫(huà)出實(shí)驗(yàn)原理電路圖，標(biāo)上參數(shù)。

(2)敘述實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和步驟，根據(jù)實(shí)驗(yàn)測(cè)量的數(shù)據(jù)畫(huà)出4種伏安關(guān)系曲線圖。

(3)給出實(shí)驗(yàn)得出的結(jié)論。

(4)進(jìn)行測(cè)量誤差分析。

(5)寫(xiě)出本次實(shí)驗(yàn)的心得體會(huì)。

八、實(shí)驗(yàn)設(shè)備

(1)可調(diào)直流穩(wěn)壓電源1臺(tái)。

(2)數(shù)字萬(wàn)用表1塊。

(3)電阻元件若干。

(4)電路板1塊。實(shí)驗(yàn)3電阻衰減器的設(shè)計(jì)

一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

(1)認(rèn)識(shí)電阻衰減器的實(shí)際意義，掌握幾種電阻衰減器的設(shè)計(jì)方法。

(2)加深平衡電橋電路的理解，以及Y-△等效變換的理解。(3)進(jìn)一步理解電路輸入與輸出的關(guān)系、輸入電阻的概念。二、實(shí)驗(yàn)原理與說(shuō)明

1.固定式衰減器

電阻網(wǎng)絡(luò)有時(shí)用作音量控制電路，針對(duì)這種應(yīng)用，它們被稱(chēng)做電阻衰減器。典型的固定式衰減器如圖4.13所示。圖4.13典型的固定式衰減器在設(shè)計(jì)衰減器時(shí)，電路設(shè)計(jì)者要選擇R1和R2的值,而

Uo/Ui的值和從輸入電壓源看進(jìn)去的電阻RAB都是固定值。

(1)如果RAB=RL，則有

R2L=4R1(R1+R2)（4.8）(4.9)由于RAB=RL，因此有將上式展開(kāi)，得整理，得又因電路的等效電阻RAB=RL，則總電流為負(fù)載中的電流為輸出電壓為即

(2)選擇R1和R2的值，使得RAB=RL=600Ω，Uo/Ui=0.6。將RAB=RL=600Ω代入上式(4.8)中，得

6002=4R1(R1+R2)（4.10）

因?yàn)樗裕傻媒獾?，R1=75Ω。代入式（4.10），得所以，有

2.T形橋式衰減器

固定式衰減器稱(chēng)做T形橋，如圖4.14所示。

(1)使用Y-△變換證明:如果R=RL,則RAB=RL。

(2)證明:當(dāng)R=RL時(shí)，電壓比Uo／Ui=0.5。

證明:(1)將電阻的三角形連接等效變換為星形，如圖4.15所示，輸入的等效電阻為

(2)因?yàn)樗噪妷罕葹椤?shí)際上這是一個(gè)平衡電橋，用平衡電橋的分析方法同樣可以得出以上結(jié)果。圖4.14T形橋圖4.15等效電路三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

1.設(shè)計(jì)電阻衰減器電路

設(shè)計(jì)如圖4.13所示的電阻衰減器，選擇R1和R2的值，使得RAB=RL=1kΩ，計(jì)算R1=_______；R2=_______。

2.設(shè)計(jì)T形橋式衰減器

T形橋式衰減器電路如圖4.16所示，電路設(shè)計(jì)方程為當(dāng)RL=600Ω時(shí)，要求電壓衰減圖4.16T形橋式衰減器計(jì)算R=_______;R2=_______，并填寫(xiě)表4-8。計(jì)算R=_______;R2=_______，并填寫(xiě)表4-9。

計(jì)算R=_______;R2=_______，并填寫(xiě)表4-10。四、實(shí)驗(yàn)步驟和方法

1.實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1的步驟

(1)設(shè)計(jì)如圖4.13所示的電阻衰減器時(shí)，先計(jì)算出R1和R2的值。

(2)按圖4.13所示電路在電路板上接線，再用數(shù)字萬(wàn)用表測(cè)量輸入電阻RAB,測(cè)量結(jié)果與理論值比較。

(3)接通電源，電源電壓的值可由學(xué)生自己選取,可選取

9V、12V等，測(cè)量輸出電壓是否衰減了1/3。

(4)測(cè)量衰減器中電阻的功率。

2.實(shí)驗(yàn)內(nèi)容2的步驟

(1)設(shè)計(jì)如圖4.16所示的T形電阻衰減器時(shí)，先計(jì)算出

時(shí)的R和R2的值,再對(duì)每一電壓比值所計(jì)算出的R和R2的值進(jìn)行以下檢驗(yàn)。

(2)按圖4.16所示電路在電路板上接線，再用數(shù)字萬(wàn)用表測(cè)量輸入電阻RAB，測(cè)量結(jié)果與理論值比較。

(3)接通電源，電源電壓的值可由學(xué)生自己選取，可選取14V、15V等，測(cè)量輸出電壓是否衰減了。(4)再測(cè)量衰減器中每一個(gè)電阻的功率。五、實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)

(1)在實(shí)驗(yàn)室取得電阻后用萬(wàn)用表測(cè)量其阻值。

(2)每個(gè)同學(xué)的電路中的電源電壓值可能選得不一樣，但實(shí)驗(yàn)結(jié)論應(yīng)是相同的。

(3)實(shí)驗(yàn)前應(yīng)對(duì)所有電路進(jìn)行理論計(jì)算，這樣以便與測(cè)量結(jié)果的比較和選用儀表的量程。

(4)電路接線完后經(jīng)檢查無(wú)誤才可接通電源，改接或拆線時(shí)應(yīng)先斷開(kāi)電源。六、預(yù)習(xí)要點(diǎn)

(1)熟悉衰減器的概念，電路中的各種計(jì)算公式的證明。(2)什么是橋式電路？平衡電橋有什么特點(diǎn)？

(3)熟悉衰減器中各個(gè)電阻的理論計(jì)算，功率的計(jì)算。

(4)明確實(shí)驗(yàn)要達(dá)到的目的、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容以及步驟和方法

(5)T形橋式衰減器電路在什么情況下是平衡的？

(6)T形橋式衰減器中哪個(gè)電阻消耗功率最大？哪個(gè)電阻消耗功率最??？七、實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求

(1)畫(huà)出實(shí)驗(yàn)原理電路圖，標(biāo)上參數(shù)。

(2)敘述實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和步驟，給出各種理論計(jì)算的實(shí)驗(yàn)測(cè)量的數(shù)據(jù)。

(3)給出實(shí)驗(yàn)得出的結(jié)論。

(4)進(jìn)行測(cè)量誤差分析。

(5)寫(xiě)出本次實(shí)驗(yàn)的心得體會(huì)。八、實(shí)驗(yàn)設(shè)備

(1)可調(diào)直流穩(wěn)壓電源1臺(tái)。

(2)數(shù)字萬(wàn)用表1個(gè)。

(3)電阻元件若干。

(4)電路板1塊。

實(shí)驗(yàn)4疊加定理和互易定理的驗(yàn)證

一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

(1)加深理解線性電路的線性性質(zhì)，驗(yàn)證齊性原理。

(2)加深對(duì)疊加定理的理解，驗(yàn)證疊加定理的正確性。

(3)驗(yàn)證疊加定理不適用于非線性電路，也不適用于功率計(jì)算。二、實(shí)驗(yàn)原理與說(shuō)明

1.線性電路的線性性質(zhì)

線性性質(zhì)是線性電路的最基本的屬性，它包括齊次性和可加性。

如果輸入（也稱(chēng)激勵(lì)）乘以常數(shù)，則輸出（也稱(chēng)響應(yīng)）也乘以相同的常數(shù)，這就是線性電路的齊次性，有的書(shū)上也稱(chēng)為齊性原理。線性電路的響應(yīng)與激勵(lì)成線性關(guān)系，即激勵(lì)擴(kuò)大k倍，則響應(yīng)也擴(kuò)大k倍。為了說(shuō)明線性性質(zhì)的原理，考慮圖4.17所示電路。線性電路內(nèi)含有除獨(dú)立源之外的其他線性元件和受控源。電壓源US為激勵(lì)，電流I為響應(yīng)。設(shè)US=10V時(shí)，I=2A。根據(jù)線性性質(zhì)，當(dāng)US=1V時(shí)，I=0.2A。反過(guò)來(lái)也一樣，如果I=1mA，必定有US=5mV。也就是說(shuō)，線性電路結(jié)構(gòu)和參數(shù)確定后，響應(yīng)和激勵(lì)的關(guān)系是一個(gè)常數(shù)，即比值I/US=H，H為常數(shù)。圖4.17線性電路的性質(zhì)

2.疊加定理

疊加定理只適用于線性系統(tǒng),它是解決許多工程問(wèn)題的基礎(chǔ)，也是分析線性電路的常用方法之一。

在線性電路中，如果有多個(gè)獨(dú)立源同時(shí)作用，根據(jù)可加性，它們?cè)谌我庵分挟a(chǎn)生的電流（或電壓）等于各個(gè)獨(dú)立源單獨(dú)作用時(shí)在該支路所產(chǎn)生的電流（或電壓）的代數(shù)和。這一論述就是我們所說(shuō)的疊加定理。在某獨(dú)立源單獨(dú)作用于電路時(shí)，其他獨(dú)立源應(yīng)當(dāng)置零。即對(duì)電壓源來(lái)說(shuō)，令其源電壓US為零，相當(dāng)于“短路”；對(duì)電流源來(lái)說(shuō)，令其源電流IS為零，相當(dāng)于“開(kāi)路”。

對(duì)各獨(dú)立源單獨(dú)作用產(chǎn)生的響應(yīng)（支路電流或電壓）求代數(shù)和時(shí)，要注意到單電源作用時(shí)的支路電流或電壓方向是否與原電路中的方向一致。若一致，則此項(xiàng)前為“＋”號(hào)，否則取“－”號(hào)。疊加定理只能用于計(jì)算電壓或電流，功率一般不滿(mǎn)足疊加性。因?yàn)楣β逝c電壓或電流之間不是線性關(guān)系，所以電路中所有獨(dú)立電源同時(shí)作用時(shí)對(duì)某元件提供的功率，并不等于每個(gè)獨(dú)立源單獨(dú)作用時(shí)對(duì)該元件提供的功率的疊加。例如，對(duì)一個(gè)電阻元件，電流i為激勵(lì)，當(dāng)激勵(lì)為i1或i2時(shí)，其功率分別是或

當(dāng)激勵(lì)為i1+i2時(shí)，有因此，計(jì)算功率時(shí)可先用疊加定理求出總電流或總電壓，然后再由總電流或總電壓來(lái)計(jì)算功率。

3.互易定理

互易定理是線性電路的一個(gè)重要性質(zhì)。所謂互易，是指對(duì)線性電路當(dāng)只有一個(gè)激勵(lì)源（一般不含受控源）時(shí)，激勵(lì)與其在另一支路中的響應(yīng)可以等值地相互交換位置?；ヒ锥ɡ碛腥N基本形式，如圖4.18所示的線性電路是互易定理的形式之一，在只有一個(gè)獨(dú)立電壓源激勵(lì)下，當(dāng)此激勵(lì)在m支路作用時(shí)，對(duì)n支路引起的電流響應(yīng)In，等于此激勵(lì)移至n支路后，在m支路中引起的電流響應(yīng)Im′，即In=I

m′

。圖4.18互易定理示意圖三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

(1)驗(yàn)證線性電路疊加定理及齊性原理，實(shí)驗(yàn)線路如圖4.19所示。圖4.19實(shí)驗(yàn)原理圖(a)兩個(gè)電源共同作用的電路；(b)US1單獨(dú)作用的電路；(c)US2單獨(dú)作用的電路圖4.19(a)為US1、US2共同作用的實(shí)驗(yàn)電路，圖4.19(b)為US1單獨(dú)作用的實(shí)驗(yàn)電路，圖4.19(c)為US2單獨(dú)作用的實(shí)驗(yàn)電路。電路中各電阻值自選（注意,電阻值大概在kΩ左右）。電源電壓US1=15V，US2=10V，電流I2和電壓U6

的參考方向如圖所示。測(cè)量并記錄R2支路電流I2和R6兩端電壓U6，并驗(yàn)證疊加定理。在圖4.19(c)中，將US2提高一倍和減少一倍驗(yàn)證線性電路的齊次性。將測(cè)量數(shù)據(jù)填入表4-11中。

(2)疊加定理及齊性原理不適用于非線性電路，將圖4.19(a)中R4換成二極管，如圖4.20所示。再使兩個(gè)電源單獨(dú)作用，測(cè)量數(shù)據(jù)填于表4-12中。圖4.20實(shí)驗(yàn)原理圖

(3)驗(yàn)證互易定理的實(shí)驗(yàn)線路如圖4.21所示。圖4.21互易定理實(shí)驗(yàn)原理圖(a)激勵(lì)和響應(yīng)的位置；(b)激勵(lì)和響應(yīng)互換位置如圖4.21（a）電路中激勵(lì)源US2=10V，接在R3支路中，測(cè)量其在R2支路中的電流響應(yīng)I2；圖4.11（b）將激勵(lì)源US2=

10V移至R2支路，測(cè)量其R3支路的電流響應(yīng)I3。將測(cè)量數(shù)據(jù)填入表4-13,并分析測(cè)量結(jié)果，驗(yàn)證互易定理。

四、實(shí)驗(yàn)步驟和方法

1.實(shí)驗(yàn)內(nèi)容（1）的步驟

(1)對(duì)如圖4.19的實(shí)驗(yàn)電路先自行選取電阻值，電阻選kΩ級(jí)別的值，以免電路的電流過(guò)大。

(2)按圖4.19(a)所示電路在電路板上接線，再用數(shù)字萬(wàn)用表測(cè)量電路的響應(yīng)，測(cè)量結(jié)果與理論值比較。

(3)按圖4.19(b)所示電路斷開(kāi)電源US1，在電路板上用短路線替代，再測(cè)量響應(yīng)。

(4)按圖4.19(c)所示電路斷開(kāi)電源US2，在電路板上用短路線替代，再測(cè)量響應(yīng)。

2.實(shí)驗(yàn)內(nèi)容（2）的步驟

將圖4.19(a)中R4換成二極管，重復(fù)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容（1）的步驟。3.實(shí)驗(yàn)內(nèi)容（3）的步驟

(1)按圖4.21(a)所示電路在電路板上接線，接通電源，再用數(shù)字萬(wàn)用表測(cè)量電路的響應(yīng)，測(cè)量結(jié)果與理論值比較。

(2)按圖4.21(b)所示電路在電路板上接線，接通電源，再用數(shù)字萬(wàn)用表測(cè)量電路的響應(yīng)，測(cè)量結(jié)果與理論值比較。

(3)電源電壓的值可由學(xué)生自己選取。五、實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)

(1)在實(shí)驗(yàn)室取得電阻后應(yīng)用萬(wàn)用表測(cè)量其阻值。

(2)每個(gè)同學(xué)的電路中的電源電壓值和電阻值可能選得不一樣，但實(shí)驗(yàn)結(jié)論應(yīng)是相同的。

(3)實(shí)驗(yàn)前應(yīng)對(duì)所有電路進(jìn)行理論計(jì)算，這樣以便與測(cè)量結(jié)果比較和選用儀表的量程。

(4)用電壓表測(cè)量電壓降時(shí)，應(yīng)注意儀表的極性，正確判斷測(cè)得值的“+”、“－”號(hào)，記入數(shù)據(jù)表格。用電流表測(cè)量電流時(shí)，應(yīng)將電流表串接于該支路中，注意儀表的極性。

(5)當(dāng)電壓源為零時(shí)，即短路，這時(shí)千萬(wàn)不要直接將直流穩(wěn)壓電源短路，應(yīng)先斷開(kāi)電源后，在電路板上用導(dǎo)線短接。(6)電路接線完后經(jīng)檢查無(wú)誤后才可接通電源，改接或拆線時(shí)應(yīng)先斷開(kāi)電源。六、預(yù)習(xí)要點(diǎn)

(1)什么是齊性原理、疊加定理和互易定理？它們的適用范圍是什么？

(2)在疊加原理實(shí)驗(yàn)中,要令US1、US2分別單獨(dú)作用，

應(yīng)如何操作？可否直接將直流穩(wěn)壓電源（US1或US2）短接置零？

(3)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)電路的理論計(jì)算。

(4)明確實(shí)驗(yàn)要達(dá)到的目的、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，以及實(shí)驗(yàn)步驟和方法。七、實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求

(1)畫(huà)出實(shí)驗(yàn)原理電路圖，標(biāo)上參數(shù)。

(2)敘述實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和步驟，給出各種理論計(jì)算的實(shí)驗(yàn)測(cè)量的數(shù)據(jù)。

(3)給出實(shí)驗(yàn)得出的結(jié)論。

(4)進(jìn)行測(cè)量誤差分析。

(5)寫(xiě)出本次實(shí)驗(yàn)的心得體會(huì)。八、實(shí)驗(yàn)設(shè)備

(1)可調(diào)直流穩(wěn)壓電源1臺(tái)。

(2)數(shù)字萬(wàn)用表1個(gè)。

(3)電阻元件若干。

(4)電路板1塊。

實(shí)驗(yàn)5單口網(wǎng)絡(luò)的測(cè)試及其等效電路

一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

(1)學(xué)習(xí)單口網(wǎng)絡(luò)外特性的測(cè)定方法。

(2)加深對(duì)戴維南定理的理解，驗(yàn)證戴維南定理的正確性。(3)掌握有源二端網(wǎng)絡(luò)等效參數(shù)測(cè)量的一般方法。二、實(shí)驗(yàn)原理與說(shuō)明

1.單口網(wǎng)絡(luò)的外特性

任何一個(gè)二端元件的特性都可用該元件上的端電壓U與通過(guò)該元件的電流I之間的函數(shù)關(guān)系I=f(U)來(lái)表示，即用I－U平面上的一條曲線來(lái)表征，這條曲線稱(chēng)為元件的伏安特性曲線。

有源單口網(wǎng)絡(luò)的外特性，可以用一個(gè)實(shí)際的電壓源模型的外特性來(lái)代替，如圖4.22所示，其伏安關(guān)系為

U=US－RSI圖4.22單口網(wǎng)絡(luò)的外特性(a)有源單口網(wǎng)絡(luò)；(b)實(shí)際電壓模型；(c)伏安特性曲線

2.戴維南定理

任何一個(gè)線性含源網(wǎng)絡(luò)，如果僅研究其中一條支路的電壓和電流，則可將電路的其余部分看做是一個(gè)有源二端網(wǎng)絡(luò)（或稱(chēng)為含源單口網(wǎng)絡(luò)）。

戴維南定理：線性含源二端網(wǎng)絡(luò)可以用一個(gè)電壓源UTh與一個(gè)電阻RTh串聯(lián)的等效電路替換。其中，UTh是端口的開(kāi)路電壓UOC;RTh是令獨(dú)立源為零后端口的等效電阻R0。如圖4.23所示。圖4.23戴維南定理(a)線性含源二端網(wǎng)絡(luò)；(b)等效電路

3.戴維南等效參數(shù)的測(cè)量

UOC(UTh)和R0(RTh)稱(chēng)為有源二端網(wǎng)絡(luò)的等效參數(shù)。開(kāi)路電壓的測(cè)量比較容易，直接用電壓表測(cè)量開(kāi)路時(shí)的電壓就可以了。測(cè)量等效電阻的方法主要有以下兩種。

（1）伏安關(guān)系法。當(dāng)將一個(gè)含源單口網(wǎng)絡(luò)采用如圖4.24

所示電路連接，外接負(fù)載為可調(diào)電阻R，當(dāng)R從0～∞之間調(diào)節(jié)時(shí)，分別測(cè)得不同電阻值下的電流、電壓，即可測(cè)得上述有源端口網(wǎng)絡(luò)的外特性。如圖4.25所示。其中，單口網(wǎng)絡(luò)的內(nèi)阻為也可以先測(cè)量開(kāi)路電壓UOC，再測(cè)量電流為額定值IN時(shí)的輸出端電壓值UN，則內(nèi)阻為（2）半電壓法測(cè)R0。如圖4.24所示，當(dāng)負(fù)載電壓為被測(cè)網(wǎng)絡(luò)開(kāi)路電壓的一半時(shí)，負(fù)載電阻（由電阻的讀數(shù)確定）即為被測(cè)有源二端網(wǎng)絡(luò)的等效內(nèi)阻值。圖4.24含源單口網(wǎng)絡(luò)圖4.25伏安特性曲線三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

(1)按圖4.26構(gòu)成一有源單口網(wǎng)絡(luò)，從ab端外接電流表和負(fù)載電阻R，調(diào)節(jié)R，測(cè)定其電路的伏安特性，畫(huà)出伏安

特性曲線。實(shí)驗(yàn)中有源單口網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)成由學(xué)生自行選電阻連接組成，其中電壓源US1和US2的大小由實(shí)驗(yàn)室提供的穩(wěn)壓

電源給定。測(cè)出的數(shù)據(jù)填于表4-14中。

(2)由所測(cè)有源單口網(wǎng)絡(luò)的等效參數(shù)構(gòu)造一個(gè)戴維南等效電路，再測(cè)定其等效電路的外特性。測(cè)出的數(shù)據(jù)填于表4-15中。四、實(shí)驗(yàn)步驟和方法

(1)按圖4.26所示的電路或自選電路選擇電阻，理論計(jì)算出有源單口電路的開(kāi)路電壓、等效電阻，以便與實(shí)驗(yàn)結(jié)果

比較。