疊加原理和等效電源定理

1、疊加原理和等效電源定理第1頁，共23頁，2022年，5月20日，6點1分，星期二實驗目的實驗任務實驗原理任務分析實驗方案設計實驗操作實驗報告第2頁，共23頁，2022年，5月20日，6點1分，星期二實驗目的1、驗證線性電路中的疊加原理、戴維南定理、諾頓定理。2、熟悉等效電源電路的短路斷路和通路情況。3、學會用實驗的方法測定有源二端網(wǎng)絡的開路電壓U0和除源內(nèi)阻R0 第3頁，共23頁，2022年，5月20日，6點1分，星期二實驗任務（一）設計二端口網(wǎng)絡，并對負載（100歐姆）支路進行疊加原理，對端口電路進行等效電路定理（戴維南、諾頓）驗證（二）要求：端口電路設計：1、由5V、10V、30mA三電源

2、供電。2、對500歐姆電阻負載具有最大的輸出功率。3、端口輸出電壓7V。4、電阻不多于5個（三）測量儀器：0.5級電流表0-2-20-200mA、0.5級電壓表0-2-20V 第4頁，共23頁，2022年，5月20日，6點1分，星期二任務分析設計二端口電路:端口輸出電壓7V，對500歐姆電阻負載具有最大的輸出功率。即設計的端口電路要求 Uoc = Uab =7V Req =500歐姆Nab+_uOCN0abReq第5頁，共23頁，2022年，5月20日，6點1分，星期二設計要求用5V、10V、30mA三電源供電?？紤]利用電源的等效原理將電流源轉化為電壓源，即 30mA電流源可與不同電阻并聯(lián)獲得

3、不同的電壓源U=iR。而輸出為電壓7V，則現(xiàn)有電壓源有幾組組合：1、 12V-（10V-5V） 2、4.5V+（ 10V+ 5V）/2-5ViRU第6頁，共23頁，2022年，5月20日，6點1分，星期二則對應電路可設計為:5V10V30mA+-+-30030010035040030mA5V10V+-+-100第7頁，共23頁，2022年，5月20日，6點1分，星期二實驗方案設計本次實驗的任務是在設計端口電路的基礎上驗證疊加原理和戴維南、諾頓定律。我們從原理或定義出發(fā)，來設計實驗方案。一、驗證疊加原理的方案設計：定義：疊加原理就是指在線性電路中有多個電源共同作用時，電路上任意一個支路上的電壓或

4、電流等于各電源單獨作用下，在各支路上產(chǎn)生的電壓或電流的疊加（代數(shù)和） 。 第8頁，共23頁，2022年，5月20日，6點1分，星期二從定義可知，實驗中要驗證疊加原理則需測出三電源共同作用時負載上的電壓、電流；三電源單獨作用時負載上的電壓、電流；進行計算比較，判斷是否相等。以圖2為例5V10V30mA+-+-300300100350mAVRL=100IUI5VU5VI10VU10VI30mAU30mA+=?第9頁，共23頁，2022年，5月20日，6點1分，星期二二、驗證戴維南定理的方案設計：定義：對任何一個線性有源二端網(wǎng)絡，就其對外部電路的作用而言，總可以用一個理想電壓源US與一個電阻R0的串

5、聯(lián)有源支路（實際電壓源）來代替。其中， US的值就等于該有源二端網(wǎng)絡的開路電壓U0C，即US= U0C， R0就等于該有源二端網(wǎng)絡對應的無源二端網(wǎng)絡的等效電阻。第10頁，共23頁，2022年，5月20日，6點1分，星期二NSab+_uSRSabiSRSab?戴維南定理和諾頓定理?第11頁，共23頁，2022年，5月20日，6點1分，星期二4-3 戴維南定理和諾頓定理N0abReqbaReq第12頁，共23頁，2022年，5月20日，6點1分，星期二一、定理 對于任意一個線性含源二端網(wǎng)絡N，就其兩個端鈕a、b而言，都可以用一條最簡單的有源支路對外部進行等效： 用一條實際電壓源支路對外部進行等效，

6、N0abReqNab+_uOC+_uSRSab 其串聯(lián)電阻等于該含源二端網(wǎng)絡中所有獨立源置零時，由端鈕看進去的等效電阻Req。此即為戴維南定理。 其中電壓源的電壓等于該含源二端網(wǎng)絡在端鈕處的開路電壓uOC；+_uS=uOCRS=Reqab戴維南等效電路第13頁，共23頁，2022年，5月20日，6點1分，星期二一、定理 對于任意一個線性含源二端網(wǎng)絡N，就其兩個端鈕a、b而言，都可以用一條最簡單的有源支路對外部進行等效： 其并聯(lián)電阻等于該含源二端網(wǎng)絡中所有獨立源置零時，由端鈕看進去的等效電阻Req。此即為諾頓定理。N0abReqNabiSC諾頓等效電路 用一條實際電流源支路對外部進行等效， 其中

7、電流源的電流等于該含源二端網(wǎng)絡在端鈕處的短路電流iSC；RSabiSiS=iSCRS=Reqab第14頁，共23頁，2022年，5月20日，6點1分，星期二二、步驟1、斷開待求支路，求開路電壓uOC。NabuOC+_第15頁，共23頁，2022年，5月20日，6點1分，星期二二、步驟1、斷開待求支路，求開路電壓uOC 。Nab2、令N中所有的獨立源置零，求出等效電阻Req。uOC+_N0abReqRRRR第16頁，共23頁，2022年，5月20日，6點1分，星期二二、步驟1、斷開待求支路，求開路電壓uOC 。2、令N中所有的獨立源置零，求出等效電阻Req。3、畫出戴維南等效電路，接上待求支路，

8、求出電流i。NabuOC+_N0abReqR+_uOCReqab第17頁，共23頁，2022年，5月20日，6點1分，星期二二、步驟1、斷開待求支路，求開路電壓uOC 。2、令N中所有的獨立源置零，求出等效電阻Req。3、畫出戴維南等效電路，接上待求支路，求出電流i。NabuOC+_N0abReq+_uOCReqabRiRRR第18頁，共23頁，2022年，5月20日，6點1分，星期二需測數(shù)據(jù)RL（）0Uab（V）uOC /2uOCIRLISC第19頁，共23頁，2022年，5月20日，6點1分，星期二實驗報告要求實驗任務任務分析及實驗原理實驗電路及方案設計實驗操作過程（步驟）及數(shù)據(jù)記錄數(shù)據(jù)處

9、理與分析（作圖并對有關數(shù)據(jù)進行分析、誤差原因分析）實驗結果分析及實驗總結根據(jù)分析總結各定理的驗證結果實驗儀器記錄（名稱、型號、編號等）小結（實驗體會）第20頁，共23頁，2022年，5月20日，6點1分，星期二本次實驗過程總結1、儀表調零、教準。2、調整電源及電路參數(shù)3、連接電路及測量儀表4、在不同負載下測量負載兩端電壓、電流。注意：有以下幾點為必測點： 開路測開路電壓（等效電源電壓） 短路測短路電流（等效電源電流） 開路電壓處對應負載為等效內(nèi)阻100歐姆處疊加實驗中所有電源共同作用參數(shù)第21頁，共23頁，2022年，5月20日，6點1分，星期二5、以1/2電壓處為中點，兩邊各測幾組數(shù)據(jù)6、對各電源進行除源（保留一個），分別測負載為100歐姆時的參數(shù)驗證疊加原理7、拆除電路，根據(jù)測得的開路電壓與等效內(nèi)阻串聯(lián)組成等效電路并加儀表和負載測電路負載特性參數(shù)戴維南等效電路特性參數(shù)；根據(jù)測得的短路電流與等效內(nèi)阻并聯(lián)組成等效電路并加儀表和負載測電路負載特性參數(shù)諾頓等效電路特性參數(shù)。8、