实验一 线性网络基本定理的研究
实验一线性网络基本定理的研究
成都信息工程大学工程实践中心实验总结报告电路与电子技术基础课程实验总结报告实验方式：线上实验名称实验一线性网络基本定理的研究指导教师赵丽娜成绩姓名代震班级数媒181 学号2018062078四、实验电路与数据记录4.1 实验电路运行结果图：4.2 实验数据记录4.2.1 基尔霍夫定律的研究电流测量：4.2.2 叠加原理的研究表1.1 基尔霍夫定律、叠加原理数据记录表U R1/V U R2/V U RL/V U S1、U S2共同作用-3.63 -0.64 2.44 U S1单独作用-4.86 1.21 1.21U S2单独作用 1.23 -1.85 1.23 U S1、U S2共同作用I1= -0.60 mA I2= -0.21 mA I L= 0.81 mA4.2.3 戴维南定理的研究①开路电压U OC= 4.07 V，短路电流I SC= 2.04 mA。
②等效电阻R o = 1.9951 KΩ。
4.2.4 测定原网络的外特性表1.2 原网络外特性数据记录表R L/Ω∞3K 2K 1K 原网络U/V 4.07 2.44 2.04 1.36 戴维南等效电路U/V 4.07 2.44 2.04 1.36对于电路中的左侧网孔，按照标出的绕行方向，根据表格中各元件的吸收或放出的电压，-3.63 -0.64得出关系：Us1-Ur1+Ur2+Us2= -6-(-3.63）+(-0.64)+3= -0.01这个误差在误差范围之内，可以用来验证KVL定律：在集总参数电路中，任一时刻，沿任一回路所有支路电压的代数和恒等于零。
∑u=05.2 叠加原理的验证：（提示：从表1.1中共同作用数据与单独作用数据关系来看，如何验证叠加原理？）由表中数据可知：-3.63 = -4.86+1.23-0.64 = 1.21+(-1.85)故：Us1、Us2共同作用导致的电压Ur1和Ur2等于仅有Us1作用时以及仅有Us2作用时的各对应电压值的代数和，验证了叠加原理。
线性网络的一般分析方法和网络定理
② 对各独立节点按节点方程的一般形 式列写节点方程；
③ 解方程求出各节点电压；
④ 根据节点电压求出各支路电压和电 流。
3.节点方程的特殊处理方法
(1) 含理想电压源电路的节点方程
在应用节点分析法分析电路时，有时 遇到电路中含有理想电压源支路的情况， 如用上述常规方程来列写节点方程将产生 困难。因为节点方程是根据KCL导出的， 理想电压源支路的电流事先并未给出。
-
图 3
1
节 点 分 析 法 用 图
2.节点方程
以图3-1所示的直流电路为例，阐 明节点方程的导出步骤。
① 选定参考节点(本例以节点4为 参考节点)，标明各支路电流的参考方 向，如图3-1所示。
② 根据欧姆定律，将各支路电流 用节点电压和支路电导表示。
③ 将式(3-2)代入式(3-1)。
现将节点分析法的解题步骤归纳如下：
第三章 线性网络的一般分析 方法和网络定理
3.1 节点分析法 3.2 回路分析法 *3.3 割集分析法 3.4 叠 加 定 理 3.5 替 代 定 理 3.6 戴维南定理与诺顿定理 3.7 互 易 定 理 3.8 电路的对偶性
3.1 节点分析法
1.节点电压
以图3-1所示的直流网络 为例。这个网络具有4个节点， 6条支路。标明各支路电流参 考方向，如图3-1所示。
图3-20网络的拓扑图
2.割集与基本割集
根据定义，树不能包含闭合回路， 因此，树支电压之间不能用KVL相联系。 就KVL来说，树支电压线性无关，即树 支电压是一组完备的独立电压变量。
一个具有n个节点的网络，其树支数 为(n-1)，因此选出树后，就有(n-1)个树 支电压，如何写出求解这些电压变量所 需的(n-1)个独立方程呢?
电路基本定理研究实验报告
电路基本定理研究实验报告电路基本定理研究实验报告一、实验目的本实验旨在通过实际操作，深入理解和掌握电路基本定理，包括基尔霍夫定律、欧姆定律、戴维南定理和诺顿定理。
通过实验，期望学生能将理论知识应用于实际电路中，提高实践能力和理论水平。
二、实验原理1.基尔霍夫定律：基尔霍夫定律是电路理论中最基本的定律之一，它包括两个部分，即节点电流定律和回路电压定律。
节点电流定律指出，在任意一个节点上，流入的电流总和等于流出的电流总和；回路电压定律指出，在任意一个闭合回路中，电势升高的总和等于电势降低的总和。
2.欧姆定律：欧姆定律是电路中有关电阻、电流和电压的基本定律。
它指出，在一个线性电阻器件中，电压与电流成正比，电阻保持恒定。
3.戴维南定理：戴维南定理又称为等效电源定理，它可以将一个含源电路等效为一个电压源和一个电阻串联的形式。
该定理实质上是将有源二端网络等效为一个实际电源。
4.诺顿定理：诺顿定理是戴维南定理的反定理，它可以将一个含源电路等效为一个电流源和电阻并联的形式。
该定理也是将有源二端网络等效为一个实际电源。
三、实验步骤1.准备实验器材：电源、电阻器、电感器、电容器、开关、导线等。
2.搭建实验电路：根据实验要求，设计并搭建实际电路。
3.测量数据：使用万用表等测量仪器，测量电路中的电流、电压、电阻等参数。
4.分析数据：根据测量数据，分析电路的性能和特点，验证电路基本定理的正确性。
5.整理实验结果：整理实验数据，撰写实验报告。
四、实验结果及分析实验一：基尔霍夫定律验证在实验中，我们搭建了一个简单的电路，包含一个电源、一个电阻和一个电流表。
通过测量流入和流出的电流，验证了节点电流定律。
同时，我们还搭建了一个闭合回路，包含一个电源、一个电阻和一个电压表，验证了回路电压定律。
结果表明，实验数据与理论预测相符，证明基尔霍夫定律的正确性。
实验二：欧姆定律验证在实验中，我们选取了三个不同阻值的电阻器，分别测量了它们两端的电压和流过的电流。
线性网络的一般分析方法
其中Ia、Ib、Ic为假想的网孔电流 如图所示
所以，列电路方程的时，我们可以用支路电流来列，也可以用网孔电 流来列，这实际上是一个变量代换过程，区别就在于用上面的网孔 电流来替代支路电流结果不同，支路电流列出是六个未知数的方程， 而网孔电流列出的是三个未知数的方程。那也就是说，借助网孔这 个假想的电流来可以简化运算。这就是我们讲解网孔电流法的目的 所在。下面用具体的例子来推出网孔电流法的计算方法
2 3
i4
i6
i5
a: -I1+I2+I3 =0 b: -I2+I4+I6=0
c: -I3-I6+I5=0
-I5-I4+I1=0
d: -I5-I4+I1=0
图3.1支路电流法举例
观察以上四个表达式，可看出其中 的任一个方程都可由其它三个方程 得出。说明这四个方程中只有三个 方程是独立的。对于更多节点的电 路，情况也一样。一般来讲，具有 n个节点的电路，只能列出（n-1） 个独立的KCL方程。
Ia
Ib
Ic
(R 4+R 5+R 6) Ia-R4 Ib-R5Ic=us5-us6
自电阻 互电阻 互电阻 回路电压源电压升代数和
方程数 = 网孔数；
-R4 Ia + (R 4+R 1+R 2) Ib-R2Ic=us1-us2 -R5 Ia -R2 Ib + (R 5+R 3+R 2) Ic=us2-us5
可以证明，具有n个节点、b条支路的电路具有b-(n-1)个独 立的回路电压方程，与这些方程相对应的回路称为独立回路。 所以我们可以得出：具有n个节点、b条支路的电路,独立的 KCL方程：（n-1）个，独立的KVL方程：b-(n-1)个。 综上所述，对于具有n个节点、b条支路的电路，根据KCL能列出 （n-1）个独立方程，根据KVL能列出b-(n-1)个独立方程，两种 独立方程的数目之和正好与所选待求变量的数目相同，联立求 解即可得到b条支路的电流。 对我们研究的例题，有6条支路，4个节点，所以可列出4-1=3个 独立的节点电流方程；列出6-（4-1）=3个独立的回路电压方程， 而这两组方程的数目正好等于电路的支路数。 那么，我们可以考虑，如果对于一个电路，假设如图3.1所 示，电路中所有的元件的取值都是已知的，只有电路中各条支 路的电流是未知的被求量，那么以支路电流为未知数列出的 KCL 方程和KVL方程数正好等于支路数，而这些方程又都是关于支路 电流的方程，所以联立求解就可求出各支路电流。
电路基本定理及定律的验证实验报告
一、实验名称：电路基本定律及定理的验证 二、实验目的：1、 通过实验验证并加深对基尔霍夫定律、叠加原理及其适用范围的理解；2、 用实验验证并加深对戴维南定理与诺顿定理的理解；3、 掌握电压源与电流源相互转换的条件和方法；4、 灵活运用等效电源定理来简化复杂线性电路的分析。
三、实验原理基尔霍夫定律：(1)基尔霍夫电流定律: 在任一时刻，流入到电路任一节点的电流的代数和为零。
5个电流的参考方向如图中所示，根据基尔霍夫定律就可写出I 1+I 2+I 3+I 4+I 5=0(2)基尔霍夫电压定律: 在任一时刻，沿闭合回路电压降的代数和总等于零。
把这一定律写成一般形式即为∑U=0。
叠加原理: 几个电压源在某线性网络中共同作用时，也可以是几个电流源共同作用于线性网络，或电压源和电流源混合共同作用。
它们在电路中任一支路产生的电流或在任意两点间所产生的电压降，等于这些电压源或电流源分别单独作用时，在该部分所产生的电流或电压降的代数和。
戴维南定理：对外电路来说，一个线性有源二端网络可以用一个电压源和一个电阻串联的电路来等效代替。
该电压源的电压等于此有源二端网络的开路电压U oc ，串联电阻等于此有源二端网络除去独立电源后（电压源短接，电流源断开）在其端口处的等效电阻R o ，这个电压源和电阻串联的电路称为戴维南等效电路。
四、实验步骤及任务（1）：KCL 及KVL 的验证 实验线路图：NI 1I 2 I 3 I 4I 5KCL 定律示意图A B CDE FI 1 I 3I 2510Ω330Ω 510Ω510Ω 1k ΩU 1=10V_+KCL 及KVL 实验数据记录项目支路电流端点电压节点电流回路电压I 1(mA)I 2(mA) I 3(mA) U AC (V) U CD (V) U DA (V) I 1+ I 2- I 3 U AC +U CD + U DA计算值 7.201 -1.996 5.205 -1.996 -0.659 2.655 0 0 测量值7.201-1.9965.205-1.996-0.65872.655-0.0003（2）：叠加原理的验证根据实验预习和实验过程预先用叠加原理计算出表中电压、电流计算值，最后通过电路测量验证。
第四章线性网络的基本定理
除去独立电源,有 u 6I 6(i I)
Ro
u i
=6
画出等效电路，有 R=Ro =6
⊥
Pm =3/8W
3/ 6 6I / 6
6
1/ 6 1/ 31/ 6s
I
0.5V
IsUc oc 3V
3
i 5 A PL 30%
12
Ps
24
Uoc Io Uo
Ro Isc
-
（1）等效变换法（除源） u
（2）外加电源法
Ro
（除源）
i
（3） 开路短路法（ Uoc 、 Isc
）（注不意除:电源R压o ）与 U电Isocc流方向关联
3、含受控源有源单口网络不一定同时存在两种等效电源
4、含源单口网络与外电路应无耦合； 线 性
5、含源单口网络应为线性网络；
20
练习： 图示电路分别求R=2、6 、18 时的电流I和R
所吸收的功率P。
解：U oc
144 6 36
144 2
24V
Ro
36 36
8 2
6
I 当R=2时： I=3A ，P=18W; 当R=6时： I=2A ，P=24W; 当R=18时：I=1A ，P=18W.
+ Uoc -
21
4-4 最大功率传输定理
Uoc=-1V Ro
Ro= 1
13
例2：已知图示网络的伏安关系为：
含
U=2000I+10
源
并且 Is=2mA.求网络N的戴维南等效电路。
Is
网 络
解： 设网络N 的戴维南等效电路参
N
数为Uoc和Ro，则有
U Uoc (I Is )Ro
实验一 网络定理
实验一网络定理一、目的（1）通过实验加深对参考方向、基尔霍夫定理、叠加定理、戴维南定理的理解；（2）初步熟悉、掌握Multisim软件建立电路，辅助分析电路的方法。
二、原理1.基尔霍夫定理基尔霍夫定理是电路中最基本，也是最主要的定理之一，它概括了电路中电流和电压分别应遵循的基本规律。
基尔霍夫定理包括基尔霍夫电流定理和基尔霍夫电压定理。
基尔霍夫电流定理（KCL）:任意时刻，流进和流出电路中节点的电流的代数和等于零，即。
基尔霍夫电压定理（KVL）:在任何一个闭合回路中，所有的电压降之和等于零，即。
2.叠加定理在线性电路中，任一支路的电流或电压等于电路中每一个独立源单独（令其他独立源为零值）时，在该支路所产生的电流或电压的代数和。
3.戴维南定理对外电路来讲，任何复杂的线性有源一端口网络都可以用一个电压源和一个等效电阻的串联俩等效。
此电压源的电压等于一端口的开路电压U oc，而电阻等于一端口的全部独立电源置零后的输入电阻R o。
实验中往往采用电压表测开路电压U oc，用电流表测端口短路电流I sc，等效电阻R o等于开路电压U oc除以断流电流I sc，即R o=U oc/I sc。
三、内容1.基尔霍夫定理、叠加定理的验证（1）双击Multisim图标，启动Multisim，看到其主窗口如下图所示图1. Multisim主界面（2）按下图创建电路图2.基尔霍夫定理、戴维南定理验证①选择元器件单击元器件库栏的信号源库（Place Source），弹出相应对话框如下图所示，将直流电源DC_POWER、接地GROUND放至电路工作区。
图3. 信号源库单击元器件库栏的基本器件库，选取电阻（Resistor）至电路工作区，如下图所示。
图中电阻的旋转方法为鼠标指向该元器件，然后点击鼠标右键，在弹出的菜单栏上选择Rotate 90° clockwise（顺时针旋转90°）图4. 元器件旋转方法②元器件参数的设置双击一直流电压源图标，在弹出的对话框中，单击Value标签，将标识（Lable）设置为V1，数值（Value）设置为10V。
网络定理测试实验报告
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。
3. 学习电路分析的基本原理和实验技能。
二、实验原理1. 戴维南定理：任何一个线性含源一端口网络，对外部电路而言，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Uoc，其电阻等于网络中所有独立源置零时的入端等效电阻Req。
2. 诺顿定理：任何一个线性含源一端口网络，对外部电路而言，总可以用一个理想电流源和电阻的并联形式来代替，理想电流源的电流等于原一端口的短路电流Isc，其电阻等于网络中所有独立源置零时的入端等效电阻Req。
三、实验仪器与设备1. 信号发生器2. 万用表3. 电阻箱4. 电流表5. 电压表6. 电路实验板7. 连接线四、实验步骤1. 构建电路：根据实验原理，搭建戴维南等效电路和诺顿等效电路。
2. 测量开路电压Uoc：将万用表设置在电压挡，测量原一端口的开路电压。
3. 测量短路电流Isc：将万用表设置在电流挡，测量原一端口的短路电流。
4. 计算等效电阻Req：根据戴维南定理和诺顿定理，计算等效电阻Req。
5. 测试等效电路：将等效电路接入外部电路，观察并记录电路性能。
五、实验数据与结果1. 开路电压Uoc：测量值1为5V，测量值2为5.2V。
2. 短路电流Isc：测量值1为0.5A，测量值2为0.48A。
3. 等效电阻Req：根据戴维南定理和诺顿定理，计算得到Req为10Ω。
4. 测试等效电路：将等效电路接入外部电路，观察并记录电路性能。
在测试过程中，发现等效电路的性能与原电路基本一致。
六、实验分析与讨论1. 实验结果表明，戴维南定理和诺顿定理在理论上是正确的，可以通过实验验证。
2. 实验过程中，需要注意电路搭建的准确性，以及测量数据的准确性。
3. 实验结果表明，等效电路的性能与原电路基本一致，说明戴维南定理和诺顿定理在实际应用中具有较高的可靠性。
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成都信息工程大学
工程实践中心实验总结报告
电路与电子技术基础课程实验总结报告实验方式：线上
实验名称实验一线性网络基本
定理的研究
指导教师赵丽娜成绩
姓名代震班级数媒181 学号2018062078
四、实验电路与数据记录
4.1 实验电路运行结果图：
4.2 实验数据记录
4.2.1 基尔霍夫定律的研究
电流测量：
4.2.2 叠加原理的研究
表1.1 基尔霍夫定律、叠加原理数据记录表
U R1/V U R2/V U RL/V
U S1、U S2共同作用-3.63 -0.64 2.44 U S1单独作用-4.86 1.21 1.21
U S2单独作用 1.23 -1.85 1.23
U S1、U S2共同作用I1= -0.60 mA I2= -0.21 mA I L= 0.81 mA
4.2.3 戴维南定理的研究
①开路电压U OC= 4.07 V，短路电流I SC= 2.04 mA。
②等效电阻R o = 1.9951 KΩ。
4.2.4 测定原网络的外特性
表1.2 原网络外特性数据记录表
R L/Ω∞3K 2K 1K 原网络U/V 4.07 2.44 2.04 1.36 戴维南等效电路U/V 4.07 2.44 2.04 1.36
对于电路中的左侧网孔，按照标出的绕行方向，根据表格中各元件的吸收或放出的电压，
-3.63 -0.64
得出关系：Us1-Ur1+Ur2+Us2
= -6-(-3.63）+(-0.64)+3
= -0.01
这个误差在误差范围之内，可以用来验证KVL定律：在集总参数电路中，任一时刻，沿任一回路所有支路电压的代数和恒等于零。
∑u=0
5.2 叠加原理的验证：
（提示：从表1.1中共同作用数据与单独作用数据关系来看，如何验证叠加原理？）
由表中数据可知：
-3.63 = -4.86+1.23
-0.64 = 1.21+(-1.85)
故：Us1、Us2共同作用导致的电压Ur1和Ur2等于仅有Us1作用时以及仅有Us2作用时的各对应电压值的代数和，验证了叠加原理。
5.3 戴维南定理的验证：
（提示：根据表1.2每一列两个数据的关系，说明戴维南定理是成立的。
）
由表1.2可知，每一列测量的两个数据全都相等，表示用一个理想电压源与电阻的串联支路来
代替的电路效果与原电路等效，从而验证了戴维南定理。
5.4最大功率传输定理的验证：
（提示：计算出表1.3第三行各功率值，并通过计算出的功率说明最大传输定理是成立的。
）
六、思考题
6.1 如何使用万用表对市电（220V AC）、碱性AA（5号）电池电压、电阻值、电容值等进行测量？
市电（220V AC）：
按图中方式连接电路，
点击运行后，按AC按钮，和启动power按钮，即可在屏幕显示电压。
注意不能把人体皮肤电
阻并联在电路中。
碱性AA（5号）电池的电压测量：
点击运行后，按DC按钮，和启动power按钮，即可在屏幕显示电压。
注意不能把人体皮肤电阻并联在电路中。
6.2 在实验中进行电压测量时，电压表红黑表笔与参考方向正负极的关系是什么？记录的测量值是否需要保留正负号，为什么？
答：
1.对于直流电压的测量要注意区分正负极，
如果红表笔接参考方向的正极，黑表笔接参考方向的负极，那么测量的值为正数，反之则为负数。
对于交流电压的测量，不区分红黑表笔和极性。
2.记录的测量值需要保留正负号。
因为在实际问题中的很多时候，电路往往很复杂，很难通过电路知道电压或电流的真实方向，
难以事先判断电流的真实方向。
为了解决这样的困难，我们引用“参考方向”这一概念，所以我们需要对记录的测量值保留正负号
6.3 进行叠加定理实验时，不作用的电压源应如何处理？为什么？
答：不作用的电压源应以短路线代替。
因为应用叠加定理时，不作用的电源需要“置零”。
电压置零之后，两端的电势差就为0（就是等电势），任何电势相等的两点都可以用一根导线相连。
6.4 如网络中含有受控源，戴维南定理是否成立? 如网络中含有非线性元件呢？
答：
网络中含有受控源，戴维南定百理仍然成立。
但网络中含有非线性元件则不成立。
七、心得体会
（实验过程中遇到了哪些问题，怎么查找原因，怎么分析问题和解决问题，有什么知识、能力、思维或思想方面的收获。
）
在实验过程中，在各电路重新连接完成后，点击按钮运行，然后由于心急，快速地按了
停止按钮，却发现万用表还未发生变化，导致数据出错。
因为一开始就感觉这里会出现问题，所以特别留意了下，所以最终未造成大碍。
在本次实验中，在能力上，学会了用Multisim软件创建实验文件，并将其放入了好认的路径，知道了怎么在工作区内放入元器件，熟悉了电压源，电阻，万用表的名称和放入方法，并学会了连接导线，按Delete删除导线，按Ctrl+R旋转元器件，按alt+x翻转元器件等操作，同时知道接地点和电路节点的重要性。
在知识上，对于基尔霍夫电流和电压定律、叠加原理、戴维南定理，都有了更清楚的了解和掌握，加深了对他们的记忆。
在思维上，对于不懂的定理，多查阅资料，查阅术语，再用自己的语言表达出来，就能对定理更加了解了。
在思想上，懂得了实践是检验真理的唯一标准，很多知识也需要实践才更容易学习掌握，。