1、實驗二疊加定理與線性電路的齊次性的驗證實驗一.實驗?zāi)康?.驗證線性電路疊加原理的正確性，從而加深對線性電路的疊加性和齊次性的認(rèn)識和理解。二.原理說明疊加原理指出：在有幾個獨立源共同作用下的線性電路中，通過每一個元件的電流或其兩端的電壓，可以看成是由每一個獨立源單獨作用時在該元件上所產(chǎn)生的電流或電壓的代數(shù)和。線性電路的齊次性：齊次定理是指單個激勵的電路中，當(dāng)激勵信號（某獨立源的值）增加或減小K倍時，電路中某條支路的響應(yīng)（電流或電壓）也將增加或減小K倍。三.實驗設(shè)備1 .直流電壓表2 .直流毫安表3 .恒壓源（6V,12V,030V）4 .EEL-01組件（或EEL-16組件）四.實驗內(nèi)容和步驟實

2、驗線路如圖2所示圖21 .Ei為+6V、+12V切換電源，取Ei=+12V,E2為可調(diào)直流穩(wěn)壓電源調(diào)至+6V;2 .令Ei電源單獨作用時（將開關(guān)Ki投向Ei側(cè)，開關(guān)K2投向短路側(cè)），用直流電壓表和毫安表（接電流插頭）測量各支路電流及各電阻元件兩端的電壓，數(shù)據(jù)記入表格io測量項目EiE2IiI2I3UabUcdUADUdeUfa實驗內(nèi)容(V)(V)(mA)(mA)(mA)(V)(V)(V)(V)(V)Ei單獨作用E2單獨作用EiE2共同作用2E2單獨作用3,令巳電源單獨作用時（將開關(guān)K投向Ei和£側(cè)，重復(fù)上述的測量和記錄）4,令Ei和E2共同作用時（開關(guān)Ki和K2分別向Ei和E2側(cè)）重

3、令E2電源單獨作用時（將開關(guān)Ki投向短路側(cè)，開關(guān)K2投向E2側(cè)），重復(fù)實驗步驟2的測量和記錄。5,將E2的數(shù)值調(diào)至+i2V,重復(fù)上述3項的測量并記錄。6,將R5換成一只二極管IN4007（即將開關(guān)K3投向二極管Vd側(cè)），重復(fù)i5的測量過程。數(shù)據(jù)記入表2表2測量項目實驗內(nèi)容Ei(V)E2(V)Ii(mA)I2(mA)I3(mA)Uab(V)Ucd(V)UAD(V)Ude(V)Ufa(V)Ei單獨作用E2單獨作用Ei,E2共同作用2E2單獨作用五、驗注意事項+、1 .用電流插頭測量各支路電流時，應(yīng)注意儀表的極性及數(shù)據(jù)表中號的記錄2 .注意儀表量程的及時更換。6 .預(yù)習(xí)思考題1 .在進(jìn)行疊加定理實驗

4、時，不作用的電壓源、電流源怎樣處理？為什么？2 .根據(jù)本實驗的原理，由給定的電路參數(shù)和電流、電壓參考方向，分別計算兩電源共同作用和單獨作用時各支路電流和電壓的值，和實驗數(shù)據(jù)進(jìn)行對照，并加以總結(jié)和驗證。3 .實驗電路中，若有一個電阻器改為二極管，該問疊加原理的疊加性與齊次性還成立嗎？為什么？4 .通過對實驗數(shù)據(jù)的計算，判別三個電阻上的功率是否也符合疊加定理？7 .實驗報告1 .根據(jù)實驗數(shù)據(jù)表格，進(jìn)行分析，比較，歸納，總結(jié)實驗結(jié)論，即驗證線性電路的疊加性與齊次性。2 .各電阻器所消耗的功率能否用疊加原理計算得出？試用上述實驗數(shù)據(jù)，進(jìn)行計算并作結(jié)論。3 .通過實驗步驟6及分析數(shù)據(jù)2,你能得出什么樣的

5、結(jié)論？4 .心得體會及其它。實驗一、實驗?zāi)康? .驗證疊加定理和齊次定理，加深對線性電路的理解。2 .掌握疊加定理的測定方法。3 .加深對電流和電壓參考方向的理解。二、實驗原理與說明1、疊加定理疊加定理指出：對于一個線性電路，由幾個獨立電源共同作用所形成的各支路電流或電壓，是各個獨立電源分別單獨作用時在各相應(yīng)支路中形成的電流或電壓的代數(shù)和。2、齊次定理齊次定理是指單個激勵的電路中，當(dāng)激勵信號（某獨立源的值）增加或減小K倍時，電路中某條支路的響應(yīng)（電流或電壓）也將增加或減小K倍。四、實驗儀器和器材1 .直流穩(wěn)壓電源1臺030V可調(diào)；固定+12V2 .數(shù)字萬用表1塊3 .電阻3只510QX21KQ

6、X14 .短接橋和連接導(dǎo)線若干P8-1和501485 .實驗用9孔插件方板1塊297m慘300mm五、實驗內(nèi)容按下圖圖2接線，取直流穩(wěn)壓電源US1=6V,Us2=12V,電阻R1=510Q,R2=1KQ,R3=510Qo圖21 .當(dāng)US1、US2兩電源共同作用時，測量各支路電流和電壓選擇合適的電流表、電壓表量程及接入電路的極性。用短接橋（或?qū)Ь€）將“5：直和”1：直連接起來，接通電源US1；將“6：直和”4總連接起來，接通電源Us2o分別測量電流11、12、I3和電壓UaB、UbC、UbD0根據(jù)圖中電路中各電流和電壓的參考方向，確定被測電流和電壓的正負(fù)號后，將測量數(shù)據(jù)記入表2-1中。2 .當(dāng)電

7、源Usi單獨作用時，測量各支路電流和電壓用短接橋（或?qū)Ь€）將“5：直和”1：直連接起來，接通電源Usi；將“6”點和“3點連接起來，使電源US2不作用。分別測量電流1l、12、I3和電壓Uab、Ubc、Ubdo根據(jù)圖中各電流和電壓的參考方向，確定被測電流和電壓的正負(fù)號后，將測量數(shù)據(jù)記入表2-1中。3 .當(dāng)電源Us2單獨作用時，測量各支路電流和電壓用短接橋（或?qū)Ь€）將“5直和”2：直連接起來,使電源Usi不工作；將“6索和”4點:連接起來，接通電源Us2o分別測量電流Ii、I2、I3和電壓Uab、Ubc、Ubdo根據(jù)圖中各電流和電壓的參考方向，確定被測電流和電壓的正負(fù)號后，將測量數(shù)據(jù)記入表2-1

8、中。4 .將Us1調(diào)至+12V,即Us1增加到原來的2倍，并使Us2不工作，重復(fù)上述第2項的測量，并將測量數(shù)據(jù)記入表2-1中。表2-1疊加定理和齊次定理的驗證數(shù)據(jù)實驗內(nèi)容測量項目數(shù)據(jù)項Us1(V)Us2(V)I1(mA)I2(mA)I3(mA)UAB(V)UBC(V)UBD(V)Us1、Us2共同作用仿真數(shù)據(jù)實測數(shù)據(jù)Us1單獨作用仿真數(shù)據(jù)實測數(shù)據(jù)Us2單獨作用仿真數(shù)據(jù)實測數(shù)據(jù)2Us1單獨作用仿真數(shù)據(jù)實測數(shù)據(jù)5 .將圖中的電阻R2換成二極管IN4007,如下圖所示，重復(fù)14的測量過程，把測量數(shù)據(jù)記入表2-2中表2-2電路中含有非線性元件時疊加定理和齊次定理的驗證數(shù)據(jù)實驗內(nèi)容測量項目數(shù)據(jù)項US1(

9、V)US2(V)I1(mA)I2(mA)I3(mA)UAB(V)UBC(V)UBD(V)US1、US2共同作用仿真數(shù)據(jù)實測數(shù)據(jù)US1單獨作用仿真數(shù)據(jù)實測數(shù)據(jù)US2單獨作用仿真數(shù)據(jù)實測數(shù)據(jù)2US1單獨作用仿真數(shù)據(jù)實測數(shù)據(jù)六、實驗注意事項1 .用電流插頭測量各支路電流時，應(yīng)注意儀表的極性及數(shù)據(jù)表中“十、-”號的記錄2 .測量電壓、電流時，要根據(jù)圖中各電流和電壓的參考方向，來判斷實際方向，若不一致，則在該數(shù)值前加號。3 .進(jìn)行疊加定理實驗中，某電壓源Us不作用，是指Us處用短路線代替,而不是將Us本身短路。4 .注意儀表量程的及時更換。七、預(yù)習(xí)與思考題1 .在進(jìn)行疊加定理實驗時，不作用的電壓源、電流

10、源怎樣處理？為什么？疊加原理US1、US2單獨作用時，可否直接將不作用的電源短接谿零？2 .根據(jù)本實驗的原理，由給定的電路參數(shù)和電流、電壓參考方向，分別計算兩電源共同作用和單獨作用時各支路電流和電壓的值，和實驗數(shù)據(jù)進(jìn)行對照，并加以總結(jié)和驗證。3 .實驗電路中，若有一個電阻器改為二極管，該問疊加原理的疊加性與齊次性還成立嗎？為什么？4 .通過對實驗數(shù)據(jù)的計算，判別三個電阻上的功率是否也符合疊加定理？5 .把US2用電流源代替，如何安排電路原理圖？八、實驗報告要求1 .根據(jù)實驗數(shù)據(jù)表格，分析、比較、歸納、總結(jié)實驗結(jié)論，即驗證線性電路的疊加性與齊次性。2 .各電阻所消耗的功率能否用疊加定理計算得出試

11、用上述實驗數(shù)據(jù)，進(jìn)行計算并作出結(jié)論。3.通過實驗步馬!及分析表2-1和表2-2,能得出什么樣的結(jié)論用proteus仿真實驗一實驗步驟如下：（1）打開Proteus軟件，編輯窗口內(nèi)有點狀的柵格，可以通過View菜單的Grid命令在打開和關(guān)閉間切換。點與點之間的間距由當(dāng)前捕捉的設(shè)谿決定。選中主菜單view/snap10th/,使得繪圖區(qū)域中出現(xiàn)均勻的網(wǎng)格線，并將繪圖尺寸調(diào)節(jié)到最佳。（2）在常用工具欄中點擊我，然后在對象選擇器窗口中點擊選取對象選擇按鈕P,打開pickdevices在元件分類categroy中選取相應(yīng)的分類，查詢元件庫的結(jié)果便顯示在results中。從元件庫中調(diào)出1個Ground（接

12、地點）和1個simulatorprimitivesVsource（直流電壓源）器件，1個Resistor（電阻）器件，1個sw-DPDT開關(guān),1個IN4007二極管，最后點得測量器件庫中調(diào)出DCVoltmeter(直流電壓表)器件和DCAMMETER(直流電流表)。(3)將各元器件的標(biāo)號、參數(shù)值亦改變成與圖1-1所示一致。(4)將所有的元器件通過連線連接起來。注意：電壓源、電壓表的正負(fù)極性。(5)檢查電路有無錯誤。(6)對該繪圖文件進(jìn)行保存，注意文件的類型為(designfile)要保留。(7)按下proteus界面左下方按紐I-I»III對文件進(jìn)行仿真。(8)讀取電壓表、電流表的讀

13、數(shù)，將讀數(shù)填到表2-1相應(yīng)的表格中。實驗內(nèi)容測量項目數(shù)據(jù)項US1(V)US2(V)I1(mA)I2(mA)I3(mA)UAB(V)UBC(V)UBD(V)US1、US2共同作用仿真數(shù)據(jù)實測數(shù)據(jù)US1單獨作用仿真數(shù)據(jù)實測數(shù)據(jù)US2單獨作用仿真數(shù)據(jù)實測數(shù)據(jù)2US1單獨作用仿真數(shù)據(jù)實測數(shù)據(jù)將圖中的電阻R2換成二極管lN4007,如下圖所示，重復(fù)14的測量過程,把測量數(shù)據(jù)記入表2-2表2-2電路中含有非線性元件時疊加定理和齊次定理的驗證數(shù)據(jù)實驗內(nèi)容測量項目數(shù)據(jù)項US1(V)US2(v)I1(mA)I2(mA)I3(mA)UAB(V)UBC(V)UBD(V)US1、US2共同作用仿真數(shù)據(jù)實測數(shù)據(jù)US1單

14、獨作用仿真數(shù)據(jù)實測數(shù)據(jù)US2仿真數(shù)據(jù)，獨作用實測數(shù)據(jù)2US1，獨作用仿真數(shù)據(jù)實測數(shù)據(jù)（9）實驗完成后，將保存好的繪圖文件另存到教師指定的位谿，并結(jié)合實驗數(shù)據(jù)完成實測量電壓數(shù)據(jù)分析。二、注意事項1、每個電路中均必須接有接地點，且與電路可靠連接（即接地點與電路的連接處有黑色的結(jié)點出現(xiàn)）。2、改變電阻的阻值時，需要在Resistor（電阻）器件的元器件屬性（ResistorPropertied對話框中選擇Value/Resistance（R）選項，在其后的框中填寫阻值，前一框為數(shù)值框，后一框為數(shù)量級框，填寫時注意兩個框的不同。3、測量電壓時應(yīng)該把直流電壓表并聯(lián)在電路中進(jìn)行測量，電路中電壓表粗線接線端

15、要與欲測電路的負(fù)極相連，另一個接線端則與欲測電路的正極相連，使用時應(yīng)特別注意電壓表的極性。4、基于繪圖美觀的考慮，可將電壓表通過工具欄中的“翻轉(zhuǎn)”快捷鍵調(diào)整到與待測器件或電路平行的狀態(tài)再連線。5、電壓表測量模式選擇默認(rèn)的直流模式，即在Voltmeter（電壓表）器件的元器件屬性（VoltmeterProperties）對話框中選擇Value/mode/DC選項，另在Label/Label對話框中可為電壓表命名。6、繪制好的實驗電路必須經(jīng)認(rèn)真檢查后方可進(jìn)行仿真。若仿真出錯或者實驗結(jié)果明顯偏離實際值，請停止仿真后仔細(xì)檢查電路是否連線正確、接地點連接是否有誤等情況，排除誤點后再進(jìn)行仿真，直到仿真正確

16、、測量得到理想的讀數(shù)。7、在讀取電壓表的讀數(shù)時，為消除網(wǎng)格線對讀數(shù)的影響，可取消主菜單Circuit/SchematicOptions/Grid選項中的Showgrid,設(shè)谿好后將看到繪圖區(qū)中的網(wǎng)格線已消去，此時即可讀數(shù)了。8、記錄到表格中的數(shù)據(jù)即電壓表上顯示的直接讀數(shù)，“+”、“_”亦要保留。9、文件保存時擴(kuò)展名為“.design巾le”。關(guān)閉文件或proteus軟件后想再次打開保存后的文件時，必須打開proteus軟件后通過主菜單loaddesign三、實驗拓展1、US1和US2用交流信號，疊加原理和齊次定理是否還成立，試著通過俺中的OSCILLOSCOPE（示波器）來觀察。2、如果將二極管更換成電容（CAP）,觀測實驗，分析一下在直流電路中和交流電路中疊加原理和齊次定理還成立嗎？3、試著實時顯示相關(guān)測量數(shù)據(jù)？四、預(yù)習(xí)要求1、認(rèn)真復(fù)習(xí)疊加原理的基本理論。2、明確實驗內(nèi)容及步驟。五、思考題1 .在進(jìn)行疊加定理實驗時，不作用的電壓源、電流源怎樣處理？為什么？2 .根據(jù)本實驗的原理，由給定的電路參數(shù)和電流、電壓參考方向，分別計算兩電源共同作用和單獨作用時各支路電流和電壓的值，和實驗數(shù)據(jù)進(jìn)行對照