电工与电子技术实验——叠加定理与戴维南定理

文章目录

实验目的
实验原理
实验过程与原始数据
实验结果及分析
思考题
实验体会与建议
凉梦空间

实验目的

(1) 学习和掌握常用电工电子仪器仪表使用方法；
(2) 掌握电流、电压参考方向的含义及其应用；
(3) 通过实验验证并加深对叠加定理、戴维南定理的理解；
(4) 了解戴维南定理是化简复杂电路的一种有效方法；
(5) 学习并熟练掌握仿真实验软件的基本操作。

实验原理

实验过程与原始数据

（1）叠加定理
实验过程：在画布中插入一个电压源US，一个电流源IS，两个电阻R1和R2；将US的电压值置为10V，IS的电流值置为20mA，R1的阻值置为220Ω，R2的阻值置为100Ω；用导线将各元件连接起来，然后接地。

当US，IS共同作用时，直接运行电路图，然后测量各支路电流和电阻元件两端的电压值。
当电压源US单独作用时，保持电压源US的电压值不变，将电流源IS的电流值置为0，然后运行电路图，再测量各支路电流和电阻元件两端的电压值。
当电流源IS单独作用时，将电流源IS的电流值恢复为20mA，电压源US的电压值置为0，然后运行电路图，再测量各支路电流和电阻元件两端的电压值。
初始数据：电压源US=10V，直流电流源IS=20mA，电阻R1=220Ω，R2=100Ω
理论值计算结果如下（V/mA）：

（2）戴维南定理
实验过程：在画布中插入两个电压源US和UOC，一个电流源IS，六个电阻R1、R2、R3、RS、RL1、RL2；将US的电压值置为10V，IS的电流值置为20mA，R1的阻值置为510Ω，R2的阻值置为220Ω，R3的阻值置为100Ω；用导线将元件US、IS、R1、R2、R3、RL1和UOC、RS和RL2分别连接，然后各自接地；
测量有源一端口网络的等效电路参数：将RL1与ab端断开，然后运行电路图，测量出ab端开路电压，将电压源UOC的电压值置为该开路电压的值。在画布中插入一个电压源UO，将其电压值置为10V，并用导线将其与ab两端连接起来，然后运行电路图，测量出端口电流IO，计算出等效内阻，将电阻RS的阻值置为该等效内阻。
测量有缘一端口网络的外特性：用将RL与ab端连接起来，然后多次调节RL1和RL2的阻值，该过程需保证两者阻值相等，然后运行电路图，测量出通过RL1和RL2的电流及RL1和RL2两端电压。
初始数据：US=10V，IS=20mA，R1=510Ω，R2=220Ω，R3=100Ω，RL是0~10kΩ的可调电阻
理论值计算结果及初始设定测量值如下（V/mA）：

线性含源一端口电阻网络等效电路参数测试
含源一端口网络及等效电路外特性测试

实验结果及分析

（1）叠加定理
实验结果：

分析：
① 无论是理论值还是测量值，对于电压和电流这两个参数，都满足：US、IS共同作用时产生的响应等于US和IS单独作用时产生的响应的代数和，即叠加定理成立。

② 无论是US、IS共同作用，还是US和IS单独作用，对于表中任一参数，测量值与理论值近似相等，验证了叠加定理用于理论计算的正确性。
（2）戴维南定理
1）线性含源一端口电阻网络等效电路参数测试
实验结果：

分析：等效电路端口电压的测量值与等效电路开路电压计算值相等，且采用两种不同的电阻测量方法时，等效电路等效内阻的测量值都与等效电路等效内阻计算值相等，验证了戴维南定理的正确性。
2）含源一端口网络及等效电路外特性测试
实验结果：

分析：
① 当外电路电阻减小时，外电路电流增大，而端口电压减小，即该等效电路与外电路满足闭合电路欧姆定律。

② 无论外电路电阻如何变化，外电路电流及端口电压的测量值始终与理论值相等，说明即使外电路发生变化，戴维南定理也始终成立。

思考题

(1) US、IS共同作用时的功率为P1 = U1×I1 = （-5.500×25.000）J = -137.500J
P2 = U2×I2 = （4.500×45.000）J = 202.500J
US单独作用时的功率为P，1 = U，1×I，1 = （-6.875×31.250）J = -214.844J
P，2 = U，2×I，2 = （3.125×31.250）J = 97.656J
IS单独作用时的功率为P，，1 = U，，1×I，，1 = （1.375×-6.250）J = -8.594J
P，，2 = U，，2×I，，2 = （1.375×13.750）J = 18.906J
易得P，1 + P，，1 ≠ P1，P，2 + P，，2 ≠ P2
则电阻上的功率不符合叠加定理

实验体会与建议

体会：①实验中，通过使用仿真实验平台对叠加定理和戴维南定理进行实验验证，我已经掌握了运用该平台模拟电路实验的基本操作，并且对两个定理的原理理解更加深刻，能够熟练运用相关原理来解决电路问题。②通过对思考题的分析解答，认识到了电阻的功率不满足叠加定理，避免了错误使用叠加定理的情况③提高了分析问题的全面性和逻辑思考的缜密性，同时也增强了我的耐心及专注度。
建议：①指导书及实验报告中有些说法较难理解，希望能够用一种更为通俗易懂的方式表达操作要求。②鉴于仿真实验平台的语言是英语，且学生对元件的英语名称不够熟悉，在平台中寻找所需元件或者其等效元件时较为困难，建议在实验要求中给出所需元件或其等效元件仿真实验平台中英文名称。

敲黑板！！！
电子与电工技术实验——叠加定理与戴维南定理：
https://blog.csdn.net/KissMoon_/article/details/117440411

电子与电工技术实验——RLC串联谐振电路：https://blog.csdn.net/KissMoon_/article/details/117454188

电子与电工技术实验——单管交流电压放大电路：
https://blog.csdn.net/KissMoon_/article/details/117454808

电子与电工技术实验——集成运算放大器的应用：
https://blog.csdn.net/KissMoon_/article/details/117455133

叠加定理与戴维南定理/RLC串联谐振电路/单管交流电压放大电路/集成放大器的应用完整实验报告
https://download.csdn.net/download/KissMoon_/19322896

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