电路实验6叠加原理的验证

学生实验报告开课学院及实验室：机械与电气工程学院/电子信息楼2022012年11月16日学院机械与电气工程学院年级、专业、班姓名学号实验课程名称电路基础实验成绩实验项目名称叠加原理的验证指导老师一、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、实验原理叠加原理指出：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、使用仪器、材料序号名称型号与规格数量备注1直流稳压电源0~30V可调二路DG042万用表1自备3直流数字电压表0~200V1D314直流数字毫安表0~200mV1D315迭加原理实验电路板1DG05四、实验步骤按下图接线1.将两路稳压源的输出分别调节为6V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1-1。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1-1。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1-1。5.将U2的数值调至＋12V，重复上述第3项的测量并记录，数据记入表1-1。6.将R5（330Ω）换成二极管1N4007（即将开关K3投向二极管IN4007侧），重复1～5的测量过程，数据记入表1-2。7.任意按下某个故障设置按键，重复实验内容4的测量和记录，再根据测量结果判断出故障的性质。五、实验过程原始记录（数据、图表、计算等）表1-1U1（V）U2（V）I1(mA)I2(mA)I3(mA)UAB（V）UCD（V）UAD（V）UDE（V）UFA（V）U1单独作用6.000.0004.4-1.223.1801.200.401.602.22.22U2单独作用0.006.00-1.223.672.4502.4-01.201.2-00.6-0.61U1、U2共同作用6.006.003.182.455.6403.6-00.802.801.501.62U2单独作用0.0012.02.397.224.8104.702.302.401.1-1.22表1-2U1（V）U2（V）I1(mA)I2(mA)I3(mA)UAB（V）UCD（V）UAD（V）UDE（V）UFA（V）U1单独作用6.000.004.35-1.063.27-1.0600.501.602.102.2U2单独作用0.006.000.000.000.000.00-6.000.000.000.00U1、U2共同作用6.006.003.990.003.990.00-04.001.902.002.02U2单独作用0.0012.00.000.000.000.00-12.00.000.000.00六、实验结果及分析1、根据表1-1，U1单独作用的响应+U2单独作用的响应=U1、U2共同作用的响应；2U2单独作用的响应是U2单独作用响应的两倍。由此可见：（1）在线性电路中，有多个独立源共同作用时，通过的每一个元件的电流或其两端的电压是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。叠加定理得证。（2）在线性电路中，激励信号增加或减小K倍时，电路的响应也将增测量项目实验内容测量项目实验内容加或减小K倍。线性电路的齐次性得证。2、根据表1-1：U1单独作用时：PAB=UAB*I2=01.2*(-1.22)=-1.464VPCD=UCD*I2=00.4*(-1.22)=-4.880VPAD=UAD*I3=01.6*3.18=5.088VPAB=UDE*I1=02.2*04.4=9.680VPFA=UFA*I1=2.22*04.4=9.768VU2单独作用时：P’AB=UAB*I2=02.4*3.67=8.808VP’CD=UCD*I2=（-01.2）*3.67=4.404VP’AD=UAD*I3=-01.2*2.45=-2.940VP’AB=UDE*I1=（-00.6）*(-1.22)=0.732VP’FA=UFA*I1=（-0.61）*(-1.22)=0.744VU1、U2共同作用时：P”AB=UAB*I2=03.6*2.45=8.820VP”CD=UCD*I2=（-00.8）*2.45=-1.960VP”AD=UAD*I3=02.8*5.64=15.792VP”AB=UDE*I1=01.5*3.18=4.770VP”FA=UFA*I1=01.6*3.18=5.088V综上可见：P”≠P+P’故个电阻器所消耗功率不能用叠加定理计算得出。3、根据表1-2，U1单独作用的响应+U2单独作用的响应≠U1、U2共同作用的响应；2U2单独作用的响应不是U2单独作用响应的两倍。由此可见：在非线性电路中，叠加原理和齐次性不成立。4、实验注意事项：（1）测量电位时，用指针式万用表的直流电压档或用数字直流电压表测量时，用负表棒（黑色）接参考电位点，用正表棒（红色）接被测各点。若指针正向偏转或数显表显示正值，则表明该点电位为正（即高于参考点电位）；若指针反向偏转或数显表显示负值，此时应该换万用表的表棒，然后读出数值，此时在电位值之前应该加一负号（表明该点电位低于参考点电位）。数显表也可以不调换表棒，直接读出负值。（2）用电流插头测量各支路电流时，或者用电压表测量电压降时，应注意仪表的极性，正确判断测得值的＋、－号后，记入数据表格。（3）注意仪表量程的及时更换。（4）在测量U1、U2各自单独作用的响应时，不可将不作用的电源短接。