实验四 叠加定理和戴维宁定理
叠加定理和戴维宁定理是分析电阻性电路的重要定理。
一、实验目的
1. 通过实验证明叠加定理和戴维宁定理。
2. 学会用几种方法测量电源内阻和端电压。
3. 通过实验证明负载上获得最大功率的条件。
二、实验仪器
直流稳压电源、数字万用表、导线、430/1000/630/680/830欧的电阻、可变电阻箱等。
三、实验原理
1.叠加定理:在由两个或两个以上的独立电源作用的线性电路中,任何一条支路中的电流(或电压),都可以看成是由电路中的各个电源(电压源和电流源)分别作用时,在此支路中所产生的电流(或电压)的代数和。
2.戴维宁定理:对于任意一个线性有源二端网络,可用一个电压源及其内阻RS的串联组合来代替。电压源的电压为该网络N的开路电压uOC;内阻RS等于该网络N中所有理想电源为零时,从网络两端看进去的电阻。
3.最大功率传输定理:在电子电路中,接在电源输出端或接在有源二端网络两端的负载RL,获得的功率为
当RL=R0时
四、实验内容步骤
1.叠加定理的验证
根据图a联接好电路,分别测定E1单独作用时,E2单独作用时和E1、E2共同作用时电路中的电流I1,I2,I3。同时,判定电流实际方向与参考方向。测量数据填入表4-1中。
2. 戴维宁定理的验证
根据图b联接好电路,测定该电路即原始网络的伏安特性IRL=f(URL)。依次改变可变电阻箱RL分别为1KΩ、1.2KΩ、1.6KΩ、2.24KΩ、3KΩ、4KΩ、5KΩ,然后依次测量出对应RL上的电流和电压大小,填入表4-2中。并绘制其伏安曲线。然后,计算其对应功率。
含源网络等效U0,R0的测定方法:a.含源消源直测法;b.开压短流测量法:U0,Is,R0=U0/Is。根据上述两种方法之一测出U0,R0,从而将图b的电路可以等效成图c。测定等效网络的伏安特性IRL=f(URL)。
3.负载获得最大功率的条件的验证
计算出原网络和等效网络的功率PRL,并绘制PRL =f(RL)特性曲线,并分析验证负载获得最大功率的条件(RL=R0时, PRL最大)。
五、注意事项
1.注意电表的极性、量程、读数,辩明正负号。
2.电源单独作用时,千万不能把电源短路。
六、思考题
1.负载获得最大功率的条件是什么?
2.戴维宁定理等效的过程和原理?
表4-1
表4-2
七、实验报告
1. 根据各实验结果数据,分别验证叠加定理和戴维宁定理。
2. 绘制功率传输曲线PRL =f(RL),证明负载获得最大功率的条件。
3. 总结本次实验的收获、结论。
第二篇:戴维南定理的实验验证报告
戴维南定理
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一 实验原理及思路
一个含独立源,线性电阻和受控源的二端网络,其对外作用可以用一个电压源串联电阻的
等效电源代替,其等效电压源的电压等于该二端网络的开路电压,其等效内阻是将该二端网络中所有的独立源都置为零后从从外端口看进去的等效电阻。这一定理称为戴维南定理。
本实验采用如下所示的实验电路图a
等效后的电路图如下b所示
测它们等效前后的外特性,然后验证等效前后对电路的影响。
二 实验内容及结果
⒈计算等效电压和电阻
计算等效电压:Uoc==2.6087V。
计算等效电阻:R==250.355
⒉用Multisim软件测量等效电压和等效电阻
测量等效电阻是将V1短路,开关断开如下图所示
Ro=250.335
测量等效电压是将滑动变阻器短路如下图
Uo=2.609V
⒊用Multisim仿真验证戴维南定理
仿真数据
原电路数据
等效电路数据
通过OriginPro 软件进行绘图,两条线一致。
⒋在实验板上测量等效电压和等效电阻
通过OriginPro 软件进行绘图,两条线基本一致。
由上面的数据及图线得知等效前后不影响电路的外特性,即验证了戴维南定理。
三 结论及分析
本实验,验证了戴维南定理即等效前后的电路的外特性不改变。
进行板上实验时,存在一定的误差,而使电路线性图不是非常吻合。可能是仪器的误差,数据不能调的太准确,也可能是内接和外接都有误差。
本实验最大的收获是学会用一些仿真软件,去准确的评估实际操作中的误差。
改进的地方是进行测量时取值不能范围太窄,要多次反复测量以防实验发生错误。