實驗4.2疊加定理與戴維寧定理電路分析基礎實驗

1.加深對疊加定理、戴維寧定理的理解。一、實驗目的

2.掌握在實驗室實現疊加定理和戴維寧定理的分析方法。二、實驗任務

3.掌握在實驗室測試有源二端網絡等效電路參數的方法。

4.了解阻抗匹配及應用，掌握最大傳輸功率的條件。

2.畫出圖4-9所示單口網絡的伏安特性曲線。求出單口網絡圖4-10所示等效電路的參數。根據表格4-5和4-6(可以合2為1)數據在同一個坐標系中畫出伏安特性曲線。驗證戴維寧定理的正確性。圖4-9戴維寧定理

單口網絡實驗電路圖4-10戴維寧定理等效電路三、實驗設備3.用圖4-9驗證最大功率傳輸定理，畫出輸出功率隨負載變化的曲線，找出傳輸最大功率的條件。完成表4-7記錄。電壓源、電流源、直流元件掛箱、直流數字電流表、數字萬用表、導線。實驗中用到的電阻實驗中用到的電位器四、實驗原理有源、線性單口網絡可以用一個理想電壓源uoc與一個等效電阻Ro相串聯的等效電路來代替。戴維寧定理：uocRo+_方法二：歐姆表法。獨立源置零后即電壓源用短路線替代(us=0）,電流源用開路替代(is=0)。直接用萬用表電阻檔測出等效電阻。方法一：開路短路法。用Ro=uoc/isc關系式計算等效電阻，即測出該網絡的開路電壓uoc和短路電流isc，代入式子計算即可。方法三、四、五詳見教材。

實驗室常用的測量等效電阻Ro方法:求等效電路參數Ro方法，本實驗采用實驗室常用測量等效電阻Ro方法一（開路短路法）進行測試。用Ro=uoc/isc關系式計算等效電阻。uocRo+_等效電路先找出等效電路的參數，然后再分別測量出單口網絡和它的等效電路的伏安特性，對比兩個特性曲線，即可得到驗證結果。

思路：最大功率傳輸定理：單口網絡的端口外接負載電阻RL，當負載RL=Ro(等效電阻)時，負載電阻可從網絡中獲得最大功率，且最大功率PLmax=。RL=Ro稱為阻抗匹配。電流源、電壓源量程調節旋鈕電壓源打開電源開關,指示燈亮。通過“輸出調節”旋鈕，可在輸出端輸出(0.0～30)V連續可調的直流電壓，接線時注意極性。該電壓源有兩路輸出，通過琴鍵開關，選擇UA路輸出或選擇UB路輸出。UA口UB口五、實驗步驟琴鍵開關電源開關電流源

打開電流源開關，指示燈亮。調節“輸出粗調”量程旋鈕，可在2mA、20mA、200mA三檔進行選擇。通過“輸出細調”量程旋鈕可在輸出端輸出0.0～200mA連續可調的直流電流。接線時注意極性。為什么？調節時可先用導線將輸出端短路后再進行操作。直流毫安表直流毫安表共有四檔量程。2mA、20mA、當被測值超出量程時,儀表將發出報警信號,此時告警指示燈亮,蜂鳴器鳴叫，接觸器跳開,停止按鈕亮，將供電源切斷。200mA、2000mA。

處理方法:應立即按下白色“復位”按鈕,切斷告警回路。在排除故障后重新啟動控制屏。任務二：驗證戴維南定理詳細步驟1.電壓源與電流源的設置。按“開機操作”程序進行操作。開啟電壓源，并將其輸出電壓調為萬用表直流（DC）示數為12V，關閉電壓源。將電流源輸出端短路，然后開啟其電源，并將其輸出調為10mA，關閉電流源。2.按圖4-9所示電路聯接線路。將4.7KΩ電阻接入戴維南定理實驗電路RL處。

3.開啟電壓源和電流源，將負載RL可調電阻短路（用一根導線將電阻兩端短接)，測得RL短路電流Isc和電壓U(≈0)，記錄于表4-5中。

4.斷開負載RL的一端，即使得RL=∞，測得負載開路電壓Uoc和電流I(≈0)，記錄于表4-5中。Ro值保留小數點后一位（實驗裝置決定）

將測得的該網絡的開路電壓UOC和短路電流ISC，代入式子Ro=進行計算,并填入表4-5中。

IscUoc

將測得的開路電壓UOC和計算出的等效電阻RO這兩個參數填入圖4-10所示等效電路中。

5.將負載RL調至最大值(=4.7kΩ)，測出對應的U1和I1。在RL=0和RL=4.7kΩ值之間對應的電流Isc(或電壓)和I1均勻等差取值填入表4-5中，以該電流(或電壓)為參照（最好以電流為參照，調節負載使電流為整數方便）通過調節RL，測出相對應的電壓(或電流)的值，記錄于表4-5中。先不要拆除線路，按課件中任務三的步驟先做驗證最大功率傳輸定理。表4-5單口網絡伏安特性測試表RL/0////4.7kΩ∞I/mA（實測值）ISC(I5)(I4)(I3)(I2)(I1)UL/V(實測值)UOCR0/R0實測=UOC/ISC=R0理論=誤差計算第一步測短路電流ISC第三步測I1第二步測開路電壓UOC

注：表格中ISC和Uoc及(I1--I5)是實驗過程中要測量的數據，同學們寫報告無需抄已設置超鏈接

6.拆除原電路線路，再將電壓源調至萬用表直流檔（DC）示數為Uoc，十進制電阻調為Ro值，負載電阻仍用4.7kΩ作為RL,按圖4-10所示電路聯線。圖4-10等效電路實驗圖注意極性

7.等效電路的伏安特性曲線測試。開啟電壓源。將負載短路，讀出負載RL短路電流Isc＇和電壓U(≈0)；斷開負載RL的一端，即使得RL=∞，測得負載開路電壓Uoc＇和電流I(≈0)，將負載RL調至最大值(=4.7kΩ)，測出對應的I1＇。記錄于表格4-6中。RL/0////4.7kΩ∞I/mA（實測值）ISC＇抄表4-5(I1＇)(I5)(I4)(I3)(I2)UL/V(實測值)UOC＇與表4-5中的UL/V(實測值)進行絕對誤差計算表4-6單口網絡等效電路伏安特性測試表

8.將表4-5中的參照電流(或電壓)I2~I5抄入表4-6中。以該電流(或電壓)為參照，通過調節RL，測出相對應的電壓(或電流)的值，記錄于表4-6中。關閉電壓源，拆除線路。在同一個坐標系里畫出兩個伏安特性曲線。2.按圖4-9聯線，將十進制電阻箱聯接成計算所得的等效電阻Ro值，替換實驗任務二中單口網絡的負載端的RL電阻，(即用十進制電阻箱的電阻作為負載RL)

。任務三：驗證最大功率傳輸定理1.按圖4-9設置電壓源與電流源。比較4-5和表4-6的表格，在參照電流值I2~I5一樣的情況下，對應的電壓值是否相同，從而得出戴維寧定理驗證結果。十進制電阻箱

3.輸出功率隨負載變化的曲線的測試。開啟電壓源與電流源。測出流過的電流I值，記錄于表4-7中。再將十進制電阻的百位分別逐級調小和調大，同時記錄阻值和對應的電流I值于表4-7中，分別計算出負載功率PL。關閉電壓源與電流源，拆除線路。畫出有源二端網絡輸出功率隨負載變化的曲線。表4-7負載與功率關系測試表RL/R0-400R0-300R0-200R0-100R0R0+100R0+200R0+300R0+400I/mA（實測值）PL/mWPLmax測試完表4-7中的數據再回到任務二中的第6步已設置超鏈接4.按下紅色“停止”按鈕，紅燈亮，綠燈滅。將鑰匙式總開關置于“關”位置，此時紅色按鈕滅。實驗結束。六、實驗報告要求

1.畫出實驗電路與表格，簡要寫出電路原理和實驗步驟。觀察表格數據變化規律，得出當RL=Ro時電路輸出功率最大從而驗證了最大功率傳輸定理

3.理論計算圖4-9所示單口網絡等效電阻R0。

5.分別完成實驗表4-5和表4-6的實測記錄和計算，并在同一個坐標系中畫出它們各自的伏安特性曲線。驗證戴維寧定理的正確性。4.將測得的開路電壓Uoc和用開路短路法計算出的等效電阻Ro這兩個參數填入圖4-10所示等效電路中。并對等效電阻Ro進行誤差計算。6.完成輸出功率隨負載變化的表格4-7實測記錄和計算，畫出它們關系的曲線。驗證最大功率傳輸定理。七、注意事項

本實驗是直流實驗，接