《电路原理》

实   验   报   告

实验时间：20##/4/26         

一、实验目的

       1. 验证戴维宁定理

       2. 测定线性有源一端口网络的外特性和戴维宁等效电路的外特性。

二、实验原理

戴维宁定理指出：任何一个线性有源一端口网络，对于外电路而言，总可以用一个理想电压源和电阻的串联形式来代替，理想电压源的电压等于原一端口的开路电压，其电阻（又称等效内阻）等于网络中所有独立源置零时的入端等效电阻，见图2-1。

图2-1                              图2-2

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实验报告

一、        实验目的

1、             用实验来验证戴维宁定理

2、             学习直流仪器仪表的使用

二、        实验原理

图1

三、        实验步骤

1、求原电路中R₄上的电流I_L

从元件库中选取电压源、电阻，从仪表库中选取数字万用表（multimeter），将数字万用表的“+”端与电阻R2相连，并设定成测量直流电流。启动仿真开关，读出数字万用表显示负载电阻R₄上的电流为I_L=(      )mA。如图2所示：

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实验二   验证戴维宁定理                        

一、实验设计的目的                                                    

1．用实验验证戴维宁定理，加深对该定理的理解。                     

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实验二：戴维宁定理的验证

一．实验目的：

(1)    用实验来验证戴维宁定理，加深戴维宁定理的理解；

(2)    学习直流仪器仪表的测量方法。

二．实验原理：

任何一个线性网络，如果只研究其中的一个支路的电压和电流，则可将电路的其余部分看作一个含源一端口网络，而任何一个线性含源一端口网络对外部电路的作用，可用一个等效电压源来代替，该电压源的电动势E，等于这个含源一端口网络的开路电压U_oc，其等效内阻R_s等于这个含源一端口网络中各电源均为零时(电压源短路，电流源断开)无源一端口网络的入端电阻R，这个结论就是戴维宁定理。

三．实验内容及步骤：

(1)    按图(1)接线，改变负载电阻R，测量出U_AB和I_R的数值，特别注意要测量出R=∞及R=0时的电压和电流，填写下表：

                    图(1)                              图(2) 

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实验三   戴维宁定理

一、实验目的

1、  验证戴维宁定理的正确性，加深对该定理的理解。

2、  测定线性有源一端口网络的外特性和戴维宁等效电路的外特性。

二、实验原理

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，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）。

戴维宁定理指出：任何一个线性有源网络，对于外电路而言，总可以用一个理想电压源和电阻的串联形式来代替，理想电压源的电压等于原一端口的开路电压，其电阻（又称等效内阻）等于网络中所有独立源置零时的输入端等效电阻，见图3－1。

     

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

在有源二端网络输出端开路时，用电压表直接测出其输出端的开路电压Uoc，然后再将其输出端短路，用电流表测量其短路电流Isc，则等效电阻为

 

这种方法适用于ab端等效电阻较大，而短路电流不超过额定值的情形，否则有损坏电源的危险。

（2）两次电压测量法

测量电路如图3-2，3-3所示，第一次测量ab端的开路，第二次在ab端接一已知电阻（负载电阻），测量此时a，b端的负载电压U，则a，b端的等效电阻为：

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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。

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实验二设计实验戴维宁定理的研究

一、实验目的

1. 验证戴维宁定理，加深对等效概念的理解。

2. 学习线性有源二端网络等效电路参数的测试方法。

3. 学习减小仪表内阻对测量结果影响的实验方法。

二、实验原理与说明

（1）戴维宁定理指出：任何一个线性有源二端电阻网络，对外电路来说，可以用电压源和电阻的串联组合支路等效。电压源的电压等于原来有源二端网络的开路电压;而电阻等于原来有源二端网络中所有独立电源置零时的输入电阻

（2）戴维宁定理的使用条件是被等效的有源二端网络必须是线性的。通过测量有源二端网络的端口福安特性曲线，如图2-2-15所示，可以判别有源二端网络是否为线性。

（3）开路电压的测量方法：

①用高内阻直流电压表直接测量。一般工程测量中认为若电压表内阻是被测电阻的一百倍以上，则电压表为高内阻表。

②补偿电压法。先用直流电压表粗侧有源二端网络的开路电压，然后用一直流电压源和分压器组合得到可调电压，接线如图2-2-16所示。将可调电压调制稍大于二端网络的粗侧开路电压值，利用试测法不断改变可调电压，直至毫安表（或检流计）读书为零，此时电压表读数基本消除了电压表内阻对网络开路电压的影响。

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实验三　叠加原理的验证

一、实验目的

　　验证线性电路叠加原理的正确性，加深对线性电路的叠加性和齐次性的认识和理解。

二、原理说明

　　叠加原理指出：在有多个独立源共同作用下的线性电路中，通过每一个元件的电流或其两端的电压，可以看成是由每一个独立源单独作用时在该元件上所产生的电流或电压的代数和。

　　线性电路的齐次性是指当激励信号（某独立源的值）增加或减小K 倍时，电路的响应（即在电路中各电阻元件上所建立的电流和电压值）也将增加或减小K倍。

三、实验设备

四、实验内容

实验线路如图6-1所示，用HE-12挂箱的“基尔夫定律/叠加原理”线路。

图 6-1 基尔霍夫/叠加原理验证

1. 将两路稳压源的输出分别调节为12V和6V，接入U₁和U₂处。

2. 令U₁电源单独作用（将开关K₁投向U₁侧，开关K₂投向短路侧）。用直流数字电压表和毫安表（接电流插头）测量各支路电流及各电阻元件两端的电压，数据记入表6-1。

表 6-1

3. 令U₂电源单独作用（将开关K₁投向短路侧，开关K₂投向U₂侧），重复实验步骤2的测量和记录，数据记入表6-1。

4. 令U₁和U₂共同作用（开关K₁和K₂分别投向U₁和U₂侧）， 重复上述的测量和记录，数据记入表6-1。

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