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線性電路疊加性和齊次性驗(yàn)證--電工基本實(shí)驗(yàn)

一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/strong>
1.驗(yàn)證疊加原理
2.了解疊加原理的應(yīng)用場合。
3.理解線性電路的疊加性。
二、原理說明
疊加原理指出：在有幾個(gè)電源共同作用下的線性電路中，通過每一個(gè)元件的電流或其兩端的電壓，可以看成是由每一個(gè)電源單獨(dú)作用時(shí)在該元件上所產(chǎn)生的電流或電壓的代數(shù)和。具體方法是：一個(gè)電源單獨(dú)作用時(shí)，其它的電源必須去掉（電壓源短路，電流源開路）；在求電流或電壓的代數(shù)和時(shí)，當(dāng)電源單獨(dú)作用時(shí)電流或電壓的參考方向與共同作用時(shí)的參考方向一致時(shí)，符號取正，否則取負(fù)。在圖4－1中：


疊加原理反映了線性電路的疊加性，線性電路的齊次性是指當(dāng)激勵信號（如電源作用）增加或減小Ｋ倍時(shí)，電路的響應(yīng)（即在電路其它各電阻元件上所產(chǎn)生的電流和電壓值）也將增加或減小Ｋ倍。疊加性和齊次性都只適用于求解線性電路中的電流、電壓。對于非線性電路，疊加性和齊次性都不適用。
三、實(shí)驗(yàn)設(shè)備
1.直流數(shù)字電壓表、直流數(shù)字電流表；
2.恒壓源（雙路0～30V可調(diào)）；
四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容
實(shí)驗(yàn)電路如圖4－2所示，圖中：，圖中的電源US1用恒壓源I路0～＋30V可調(diào)電壓輸出端，并將輸出電壓調(diào)到＋12V，US2用恒壓源II路0～＋30V可調(diào)電壓輸出端，并將輸出電壓調(diào)到＋6V（以直流數(shù)字電壓表讀數(shù)為準(zhǔn)），開關(guān)S3 投向R3側(cè)。
1.US1電源單獨(dú)作用（將開關(guān)S1投向US1側(cè)，開關(guān)S2投向短路側(cè)），參考圖4－1（b），畫出電路圖，標(biāo)明各電流、電壓的參考方向。
用直流數(shù)字毫安表接電流插頭測量各支路電流：將電流插頭的紅接線端插入數(shù)字電流表的紅（正）接線端，電流插頭的黑接線端插入數(shù)字電流表的黑（負(fù)）接線端，測量各支路電流，按規(guī)定：在結(jié)點(diǎn)A，電流表讀數(shù)為‘＋’，表示電流流入結(jié)點(diǎn)，讀數(shù)為‘－’，表示電流流出結(jié)點(diǎn)，然后根據(jù)電路中的電流參考方向，確定各支路電流的正、負(fù)號，并將數(shù)據(jù)記入

表4—1中。
用直流數(shù)字電壓表測量各電阻元件兩端電壓：電壓表的紅（正）接線端應(yīng)插入被測電阻元件電壓參考方向的正端，電壓表的黑（負(fù)）接線端插入電阻元件的另一端（電阻元件電壓參考方向與電流參考方向一致），測量各電阻元件兩端電壓，數(shù)據(jù)記入表4—1中。
表4—1實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)一
測量項(xiàng)目
實(shí)驗(yàn)內(nèi)容		 US1
(V)		 US2
(V)		 I1
(mA)		 I2
(mA)		 I3
(mA)		 UAB
(V)		 UCD
 (V)		 UAD
 (V)		 UDE
 (V)		 UFA
 (V)
US1單獨(dú)作用 12 0                
US2單獨(dú)作用 0 6                
US1, US2共同作用 12 6                
US2單獨(dú)作用 0 12                
2.US2電源單獨(dú)作用（將開關(guān)S1投向短路側(cè)，開關(guān)S2投向US2側(cè)），畫出電路圖，標(biāo)明各電流、電壓的參考方向。
重復(fù)步驟1的測量并將數(shù)據(jù)記錄記入表格4—１中。?
3.US1和US2共同作用時(shí)（開關(guān)S1和S2分別投向US1和US2側(cè)），各電流、電壓的參考方向見圖4－2。
完成上述電流、電壓的測量并將數(shù)據(jù)記錄記入表格4—１中。?
4.將開關(guān)S3投向二極管VD側(cè)，即電阻R5換成一只二極管1N4007，重復(fù)步驟１～3的測量過程，并將數(shù)據(jù)記入表4—２中。
表4—２     實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)二
測量項(xiàng)目
實(shí)驗(yàn)內(nèi)容		 US1
(V)		 US2
(V)		 I1
(mA)		 I2
(mA)		 I3
(mA)		 UAB
(V)		 UCD
 (V)		 UAD
 (V)		 UDE
 (V)		 UFA
 (V)
US1單獨(dú)作用 12 0                
US2單獨(dú)作用 0 6                
US1, US2共同作用 12 6                
US2單獨(dú)作用 0 12                
五、實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)
1.用電流插頭測量各支路電流時(shí)，應(yīng)注意儀表的極性，及數(shù)據(jù)表格中“＋、－”號的記錄。
2.注意儀表量程的及時(shí)更換。
3.電壓源單獨(dú)作用時(shí)，去掉另一個(gè)電源，只能在實(shí)驗(yàn)板上用開關(guān)S1或S2操作，而不能直接將電壓源短路。
六、預(yù)習(xí)與思考題
1.疊加原理中US1, US2分別單獨(dú)作用，在實(shí)驗(yàn)中應(yīng)如何操作？可否將要去掉的電源（US1或US2）直接短接？
2.實(shí)驗(yàn)電路中，若有一個(gè)電阻元件改為二極管，試問疊加性還成立嗎？為什么？
七、實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求
1.根據(jù)表4－1實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)一，通過求各支路電流和各電阻元件兩端電壓，驗(yàn)證線性電路的疊加性與齊次性。
2.各電阻元件所消耗的功率能否用疊加原理計(jì)算得出？試用上述實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)計(jì)算、說明。
3.根據(jù)表4－1實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)一，當(dāng)US1＝US2＝12V時(shí)，用疊加原理計(jì)算各支路電流和各電阻元件兩端電壓。
4.根據(jù)表4－2實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)二，說明疊加性和齊次性是否適用該實(shí)驗(yàn)電路。
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