实验二 叠加原理和等效电源定理
一、实验目的
1． 验证叠加原理和戴维宁定理。
2． 熟悉电路的开路和短路情况，掌握测量等效电动势与等效内阻的方法。
二、实验原理
1．叠加定理
在线性电路中，有多个电源同时作用时，任一支路的电流或电压都是电路中每个独立电源单独作用时在该支路中所产生的电流或电压的代数和。
2．等效电源定理
任何一个线性有源二端网络，总可以用一个理想电压源和一个等效电阻相串联来代替，其理想电压源的电压等于该网络的开路电压Uoc，等效内阻等于该网络中所有独立源为零时的等效电阻R0。
(1) 开路电压的测试方法
①一般情况下，把外电路断开，选万用表电压档测其两端电压值，即为开路电压。若电压表内阻远大于被测网络的等效电阻，其测量结果相当精确。若电压表内阻较小，则误差很大，必须采用补偿法。
②补偿法：如图2.1所示，外加Us和R构成补偿电路，调节R的值，使检测计G指示为零，此时电压表指示的电压值即为开路电压Uoc。
（2）等效电阻R0 (内阻)的测试方法
①用欧姆表测：若电源能与其内阻分开，则可将电源除去后用欧姆表测出电阻值。若电源与其内阻分不开(如干电池)就不能用此法。
②测量网络两端的开路电压Uoc及短路电流Is。按R0=Uoc/Is计算出等效电阻。此法适用于网络两端可以被短路的情况。(建议该实验用此方法测R0)。
③外加电压U0，测其端电流I，按R0 = U0／I计算，用这种方法时，应先将有源二端网络的电源除去，若不能除去电源，或者网络不允许外加电源，则不能用此法。
④测量开路电压Uoc及有载电压Uo，如图2.2所示，按
计算，若
采用一个精密电阻，则此法精度也较高。这种方法适用面广，例如用于测量放大器的输出电阻。
三、实验仪器和设备
1. 双路直流稳压电源 1台
2. 直流毫安表 1块
3. 直流电压表 1块
4. 直流电路单元板 1块
5. 可调电阻 1只
6. 导线 若干
四、预习要求
1．复习叠加原理和等效电源定理。
2．根据实验电路的参数，计算各支路电流和从C、D两端断开的二端网络的等效电源参数。
五、实验内容及步骤
1．验证叠加原理
本实验在直流电路单元板上进行。按图2.3接好线路，US1、US2由直流稳压电源供给，其中US1 = 14V，US2 = 18V。US1、US2是否作用于电路，分别由换路开关S1、S2控制，当开关投向短路一侧时，该电源不作用于电路。
（1）接通电源US1，将S2投向短路侧，测量US1单独作用时各支路电流和电压（测量方法可参考实验一中电流和电压的测量），将测量结果填入表2.1和表2.2。测量中注意电流和电压的方向。
（2）将S1投向短路侧，接通电源US2，测量US2单独作用时各支路电流和电压，将测量结果填入表2.1和表2.2。
（3）接通电源US1和US2，测量US1和US2共同作用下各支路电流和电压，将测量结果填入表2.1和表2.2。
表2.1
表2.2
2．测量有源二端网络的外部伏安特性
本实验仍在直流电路单元板上进行。按图2.4接线，即将图2.3中的 US2去掉，改接RL，并使US1 = 25V，选择C、D两端左侧为有源二端网络。
调节有源二端网络外接电阻RL的数值，使其分别为表2.3中所示数值。测量通过R2（即RL）的电流和RL两端电压，将测量结果填入表2.3中。其中，RL = 0时的电流为短路电流IS，RL =∞时的电压为开路电压UOC。
表2.3
3．测量等效电源的参数
根据步骤2.的测量结果，开路电压UOC = V，短路电流IS = mA，则二端网络的等效电源电压U0 = V，内阻R0 = Ω。
4．验证等效电源定理
用步骤3.中的等效电源参数U0、R0代替二端网络，计算负载RL不同阻值情况下的I、U值，填入表2.4中。
表2.4
六、实验报告要求
1. 完成表2.1和表2.2中的计算，验证叠加原理。
2. 比较二端网络和等效电源分别作用时，负载RL两端的电压及电流值，即对比表2.3和表2.4中的数据，验证戴维宁定理。
3. 能否用叠加原理计算或测量各元件的功率？为什么？
4．若将图2.3 中的电阻R5换成半导体二极管，能否用叠加原理计算或测量各元件的电流与电压？为什么？
第二篇：实验六戴维南定理和诺顿定理的验证
实验六 戴维南定理和诺顿定理的验证
──有源二端网络等效参数的测定
一、实验目的
1. 验证戴维南定理和诺顿定理的正确性，加深对该定理的理解。
2. 掌握测量有源二端网络等效参数的一般方法。
二、原理说明
1. 任何一个线性含源网络，如果仅研究其中一条支路的电压和电流，则可将电路的其余部分看作是一个有源二端网络（或称为含源一端口网络）。
戴维南定理指出：任何一个线性有源网络，总可以用一个电压源与一个电阻的串联来等效代替，此电压源的电动势Us等于这个有源二端网络的开路电压Uoc， 其等效内阻R0等于该网络中所有独立源均置零（理想电压源视为短接，理想电流源视为开路）时的等效电阻。
诺顿定理指出：任何一个线性有源网络，总可以用一个电流源与一个电阻的并联组合来等效代替，此电流源的电流Is等于这个有源二端网络的短路电流ISC，其等效内阻R0定义同戴维南定理。
Uoc（Us）和R0或者ISC（IS）和R0称为有源二端网络的等效参数。
2. 有源二端网络等效参数的测量方法
(1) 开路电压、短路电流法测R0
在有源二端网络输出端开路时，用电压表直接测其输出端的开路电压Uoc，然后再将其输出端短路，用电流表测其短路电流Isc，则等效内阻为
Uoc
R0＝ ──
Isc
如果二端网络的内阻很小，若将其输出端口短路
则易损坏其内部元件，因此不宜用此法。
(2) 伏安法测R0
用电压表、电流表测出有源二端网 图6-1
络的外特性曲线，如图6-1所示。 根据
外特性曲线求出斜率tgφ，则内阻
△U Uoc
R0＝tgφ＝ ──＝── 。
△I Isc
也可以先测量开路电压Uoc，
再测量电流为额定值IN时的输出
图6-2
Uoc－UN
端电压值UN，则内阻为 R0＝──── 。
IN
(3) 半电压法测R0
如图6-2所示，当负载电压为被测网络开
路电压的一半时，负载电阻（由电阻箱的读数
确定）即为被测有源二端网络的等效内阻值。
(4) 零示法测UOC 图6-3
在测量具有高内阻有源二端网络的开路电压时，用电压表直接测量会造成较大的误差。为了消除电压表内阻的影响，往往采用零示测量法，如图6-3所示.。
零示法测量原理是用一低内阻的稳压电源与被测有源二端网络进行比 较，当稳压电源的输出电压与有源二端网络的开路电压相等时，电压表的读数将为“0”。然后将电路断开，测量此时稳压电源的输出电压， 即为被测有源二端网络的开路电压。
三、实验设备
四、实验内容
被测有源二端网络如图6-4(a)。
(a) 图6-4 (b)
1. 用开路电压、短路电流法测定戴维南等效
电路的Uoc、R0和诺顿等效电路的ISC、R0。按
图6-4(a)接入稳压电源Us=12V和恒流源Is=10 mA，
不接入RL。测出UOc和Isc,并计算出R0。（测UOC
时，不接入mA表。）
2. 负载实验
按图6-4(a)接入RL。改变RL阻值，测量有源二端网络的外特性曲线。
3. 验证戴维南定理：从电阻箱上取得按步骤“1”所得的等效电阻R0之值， 然后令其与直流稳压电源（调到步骤“1”时所测得的开路电压Uoc之值）相串联，如图6-4(b)所示，仿照步骤“2”测其外特性，对戴氏定理进行验证。
4. 验证诺顿定理：从电阻箱上取得按步骤“1”所得的等效电阻R0之值， 然后令其与直流恒流源（调到步骤“1”时所测得的短路电流ISC之值）相并联，如图6-5所示，仿照步骤“2”测其外特性，对诺顿定理进行验证。
5. 有源二端网络等效电阻（又称入端电阻）的直接测量法。见图6-4（a）。将被测有源网络内的所有独立源置零（去掉电流源IS和电压源US，并在原电压源所接的两点用一根短路导线相连），然后用伏安法或者直接用万用表的欧姆档去测定负载RL开路时A、B两点间的电阻，此即为被测网络的等效内阻R0，或称网络的入端电阻Ri 。
6. 用半电压法和零示法测量被测网络的等效内阻R0及其开路电压Uoc。线路及数据表格自拟。
五、 实验注意事项
1. 测量时应注意电流表量程的更换。
2. 步骤“5”中，电压源置零时不可将
稳压源短接。
1. 用万用表直接测R0时，网络内的独立
源必须先置零，以免损坏万用表。其次，欧
姆档必须经调零后再进行测量。 图6-5
4. 用零示法测量UOC时，应先将稳压电源的输出调至接近于UOC，再按图6-3测量。
5. 改接线路时，要关掉电源。
六、预习思考题
1. 在求戴维南或诺顿等效电路时，作短路试验，测ISC的条件是什么？在本实验中可否直接作负载短路实验？请实验前对线路6-4(a)预先作好计算，以便调整实验线路及测量时可准确地选取电表的量程。
2. 说明测有源二端网络开路电压及等效内阻的几种方法，并比较其优缺点。
七、实验报告
1. 根据步骤2、3、4，分别绘出曲线，验证戴维南定理和诺顿定理的正确性，并分析产生误差的原因。
2. 根据步骤1、5、6的几种方法测得的Uoc与R0与预习时电路计算的结果作比较，你能得出什么结论。
3. 归纳、总结实验结果。
4. 心得体会及其他。