实验4：叠加定理和戴维宁定理
叠加定理和戴维南定理实验报告
叠加定理和戴维南定理实验报告实验报告：叠加定理和戴维南定理
引言：
在本次实验中, 我们将介绍和应用叠加定理和戴维南定理两个电路原理的实验过程、结果和分析。
材料和方法:
我们使用了电流计，电压计和万用表等电学实验工具，以及运用不同的电路仿真软件如Multisim、Simetrix等，并采取多种电路组合，对系统进行测试。
结果和分析：
通过本次实验，我们可以看出叠加定理是一种简单但有效的方法，在测量复杂电路时能够快速轻松地计算出每个单独的电流和电压。
另一方面，戴维南定理可以使我们更有效地使用材料和设备，以及识别更重要的电路部分。
结论：
总的来说，本次实验是成功的。
通过应用叠加定理和戴维南定理，我们得出了精确的电路参数，测试结果符合预期，证明了这两个电路原理在电路设计中的重要性和实用性。
未来展望：
本次实验对我们进一步深入研究电路设计和电路优化提供了很好的基础。
我们还可以在此基础上，尝试更复杂的电路设计和实验，进一步加强我们的实践能力。
电路分析实验课件：叠加与戴维宁定理验证
二、实验原理
叠加定理
+
US–
IS
R1 I1
+
+ U–2
R2
U
=
S–
R1
I1
+
U
–2
R2+
R1
I1 IS
+
U
2–
R2
(a)原电路
(b)US单独作用 (c)IS 单独作用
I1
I1
I1
U 2
U
2
U
2
验证定理就是等式成立
二、实验原理
戴维南定理
一个含源二端网络（内部含独立电源），其对外作用可以用一 个电压源串联电阻的等效电源代替，其等效电源电压等于此二端网 络的开路电压，其等效内阻是二端网络内部各独立电源置零后所对 应的无源二端网络的输入电阻。
二、实验原理
戴维南定理
有源 二端 网络
i a
+
u
-
bHale Waihona Puke (a)原电路Ri+
U OC
-
ia
+
u
-
b
(b)戴维南等效电路
二、实验原理
戴维南定理
有源
+
二端
U OC
网络
-
无源 二端 Ri 网络
(a)戴维南等效电源电压 (b)戴维南等效电阻
二、实验原理
戴维南定理
i
线性
有源
负
二端
载
网络
(a)原电路
i
Ri +
实验：叠加定理与戴维南 定理验证
一、实验目的
1. 熟悉直流电工仪器与仪表的使用方法。 2. 验证叠加定理和戴维南定理，提高定理的理解和应用能力。 3. 加深对电流和电压参考方向的理解。
叠加定理和戴维南定理实验报告
叠加定理和戴维南定理实验报告一、实验目的1、深入理解叠加定理和戴维南定理的基本概念和原理。
2、通过实验操作，掌握运用叠加定理和戴维南定理分析电路的方法。
3、培养实验操作技能和数据处理能力，提高对电路理论的实际应用能力。
二、实验原理1、叠加定理叠加定理指出：在线性电路中，多个电源共同作用时，在任一支路中产生的电流（或电压）等于各个电源单独作用时在该支路产生的电流（或电压）的代数和。
在使用叠加定理时，需要分别考虑每个电源单独作用的情况。
当一个电源单独作用时，其他电源应视为零值，即电压源短路，电流源开路。
然后将各个电源单独作用时在该支路产生的电流（或电压）进行代数相加，得到最终的结果。
2、戴维南定理戴维南定理表明：任何一个线性有源二端网络，对外电路来说，可以用一个电压源和一个电阻的串联组合来等效替代。
其中，电压源的电压等于有源二端网络的开路电压，电阻等于有源二端网络内所有独立电源置零后所得到的无源二端网络的等效电阻。
三、实验设备1、直流稳压电源（多组输出）2、直流电流表3、直流电压表4、电阻箱5、实验电路板6、连接导线若干四、实验内容与步骤1、叠加定理实验（1）按照图 1 所示连接电路，其中 E1 ＝ 10V，E2 ＝ 5V，R1 ＝10Ω，R2 ＝20Ω，R3 ＝30Ω。
（2）测量 E1 单独作用时，各支路的电流和电压。
将 E2 短路，接通 E1，记录电流表和电压表的读数。
（3）测量 E2 单独作用时，各支路的电流和电压。
将 E1 短路，接通 E2，记录电流表和电压表的读数。
（4）测量 E1 和 E2 共同作用时，各支路的电流和电压。
同时接通E1 和 E2，记录电流表和电压表的读数。
（5）将测量结果填入表 1，验证叠加定理。
表 1 叠加定理实验数据｜电源作用情况｜ I1（mA）｜ I2（mA）｜ I3（mA）｜ Uab （V）｜｜｜｜｜｜｜｜ E1 单独作用｜＿___ ｜＿___ ｜＿___ ｜＿___ ｜｜ E2 单独作用｜＿___ ｜＿___ ｜＿___ ｜＿___ ｜｜ E1、E2 共同作用｜＿___ ｜＿___ ｜＿___ ｜＿___ ｜｜叠加结果｜＿___ ｜＿___ ｜＿___ ｜＿___ ｜2、戴维南定理实验（1）按照图 2 所示连接电路，其中有源二端网络由电阻 R1 ＝50Ω，R2 ＝100Ω，电压源 E ＝ 20V 组成。
实验4：叠加定理和戴维宁定理
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u OC ；内阻R S 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E 1单独作用时，E 2单独作用时和E 1、E 2共同作用时电路中的电流I 1，I 2，I 3。
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。
2. 戴维宁定理的验证根据图b 联接好电路，测定该电路即原始网络的伏安特性I R L =f （U R L ）。
依次改变可变电阻箱RL 分别为1K Ω、1.2K Ω、1.6K Ω、2.24K Ω、3K Ω、4K Ω、5K Ω，然后依次测量出对应RL 上的电流和电压大小，填入表4-2中。
并绘制其伏安曲线。
然后，计算其对应功率。
含源网络等效U0,R0的测定方法：a.含源消源直测法；b.开压短流测量法：R R R U R I P OC 202⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+==COCR U P 42max =U0,Is,R0=U0/Is。
根据上述两种方法之一测出U0，R0，从而将图b的电路可以等效成图c。
实验4叠加原理与戴维南定理的验证
实验4叠加原理与戴维南定理的验证实验四叠加原理与戴维南定理的验证⼀、实验⽬的1、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。
2、验证戴维南定理的正确性3、掌握测量有源⼆端⽹络等效参数的⼀般⽅法⼆、原理说明1、叠加原理：在有⼏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（即在电路其它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。
2、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，则可将电路的其余部分看作是⼀个有源⼆端⽹络（或称为含源⼆端⼝⽹络）。
戴维南定理指出：任何⼀个线性有源⽹络，总可以⽤⼀个等效电压源来代替，此电压源的电动势E S等于这个有源⼆端⽹络的开路电压U0C，其等效内阻R0等于该⽹络中所有独⽴源均置零（理想电压源视为短路，理想电流视为开路）时的等效电阻。
U0C和R0称为有源⼆端⽹络的等效参数。
3、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，⽤电压表直接测其输出端的开路电压U0C，然后将其输出端短路，⽤电流表测其短路电流I SC，则内阻为R0=U OC/I SC（2）伏安法⽤电压表、电流表测出有源⼆端⽹络的外特性如图A所⽰。
根据外特性曲线求出斜率tgΦ，则内阻R O=tgΦ=△U/△I=U OC/I SC图A 图B⽤伏安法，主要是测量开路电压及电流为额定值I N时的输出端电压值U N，则内阻为R O=U OC-U N/I N若⼆端⽹络的内阻值很低短路电流很⼤时，则不宜测短路电流。
（3）半电压法如图B所⽰，当负载电压为被测⽹络开路电压⼀半时，负载电阻（负载电阻由万⽤表测量），即为被测有源⼆端⽹络的等效内阻值。
（4）零⽰法在测量具有⾼内阻有源⼆端⽹络的开路电压时，⽤电压表进⾏直接测量会造成较⼤的误差，为了消除电压表内阻的影响，往往采⽤零⽰测量法，如图C所⽰。
叠加定理和戴维宁定理
2. 验证戴维宁定理。把图5.3.1所示电路中的BC支 路取出。将其余部分作为含源二端网络，在端口测 出开路电压Uoc和短路电流ISC,求出入端等效电阻Ri 。 3. 按图5.3.4接线，R1、R2、R3、R4的串并联作为Ri， B、C端口接等效电势E0=UOC,测外部支路R5的电流 IBC。注意，此时的IBC与图5.3.1（a）中的IBC是否相 等。
5. 叠加定理实验中将独立电源置零的方法给实验带 来什么影响?为 什么?电流表和电压表内阻对实验 有何影响? 6. 应用戴维宁定理时须注意什么? 7. 测量含源二端的入端等效电阻还可以用其他什么 方法?
实验现象
在验证叠加定理时，对于不同的激励，各支路 上测得的电压和电流各不相同，且方向都有所变化。 由数据显示，它们满足叠加定理。 戴维宁定理实验过程中，直接短路测短路电流时 ，电流表量程要选大些，避免损坏电流表。 在测外特性曲线时，功率随负载电阻的增加而逐 渐增加，当RL的值等于Ri时，功率达到最大，然后随 着RL的再增加，功率逐渐减小。
直流稳压电源 1台
实验线路板
电阻箱
数字式万用表
电流表
直流稳压电源
实验内容和步骤
1. 验证叠加定理。在图5.3.1所示电路中，选择支路 AB、AC、BC的电压及BC支路的电流；按图（a）、 (b)、(c)测量 UAB 、 UAC、UBC 、 IBC ，数据填入下表 中，参考方向如图中所示。
的或时变的。 在图5.3.1（a）所示的电路中， US1和US2同时 作用情况下，把BC支路以外的部分看成是以B和C 为端钮的含源两端网络。根据戴维宁定理，这一含 源两端网络可以用一个电压源 EO和电阻Ri的串联支 路来等效代替，如图5.3.2所示。电压源等于含源网 络B、C端的开路电压UOC，入端等效电阻Ri可以通 过测量开路电压UOC与短路电流ISC的计算得到。即:
RLC串联电路实验
三、实验设备
电压源、电流源、 直流元件挂箱、直流数字电流 表、数字万用表、导线。
Hale Waihona Puke 实验中用到的电阻实验中用到的电位器
四、实验原理
戴维宁定理： 有源、线性单口网络可以用一个理想电压源uoc与 一个等效电阻Ro相串联的等效电路来代替。
uoc
Ro
+ _
实验室常用的测量等效电阻Ro方法:
方法一： 开路短路法。用Ro=uoc/isc关系式计算等 效电阻，即测出该网络的开路电压uoc和短路电流isc， 代入式子计算即可。方法三、四、五详见教材。
7.根据测试结果，得出定理的正确性。 8.完成思考题。
七、注意事项
本实验是直流实验，接线时注意电源及表计的极性。 注意弱电（直流等实验）用右面抽屉的导线。 换接线路时，必须关闭电压源与电流源开关。
负载为无穷大（∞），指必须将负载断开。
做任务二中等效电路实验时，不要忘记先将直流稳 压电源调至万用表示数为Uoc，十进制电阻调为Ro值。
注意极性
图4-10 等效电 路实验图
8.将表4-5中的参照电流(或电压)I2~I5抄入表4-6中。 以该电流(或电压)为参照，通过调节RL，测出相对应的电压 (或电流)的值，记录于表4-6中。关闭电压源，拆除线路。 在同一个坐标系里画出两个伏安特性曲线。
表4-6
RL /
I/mA（实测值）
单口网络等效电路伏安特性测试表
0 / / / / 4.7 kΩ
(I1＇)
∞
抄表4-5
ISC＇
(I5)
(I4)
(I3)
(I2)
UL /V (实测值)
与表4-5中的 UL /V (实测值) 进行绝对误差计算
叠加定理和戴维南定理实验报告
叠加定理和戴维南定理实验报告在物理学中，叠加定理和戴维南定理是两个非常重要的概念，它们在解决复杂物理问题时起着至关重要的作用。
本实验旨在通过具体的实验操作，验证叠加定理和戴维南定理，并对其原理进行深入的探究和分析。
实验一，验证叠加定理。
首先，我们将在实验室中准备好一个平行板电容器，然后分别将两块不同电介质板插入电容器中。
接下来，我们将连接电源，使电容器充电，然后使用电场强度计测量不同电介质板间的电场强度。
通过实验数据的记录和分析，我们可以验证叠加定理在电场叠加方面的准确性。
实验二，验证戴维南定理。
在这个实验中，我们将使用弹簧振子系统来验证戴维南定理。
首先，我们将测量单个弹簧振子的振动周期和频率，然后将两个弹簧振子连接在一起，再次测量其振动周期和频率。
通过对比实验数据，我们可以验证戴维南定理在多个振动系统叠加时的准确性。
实验结果分析：通过以上两个实验的操作和数据分析，我们得出了以下结论，叠加定理和戴维南定理在实验中得到了有效验证。
叠加定理表明，对于线性介质，所受外电场的合成效应等于各个电场单独作用时的效应之和；戴维南定理则表明，多个振动系统叠加时，每个振动系统的振幅和相位都可以分别求出，然后再将它们进行矢量叠加。
结论：通过本次实验，我们验证了叠加定理和戴维南定理的准确性，这两个定理在物理学中有着广泛的应用。
它们为我们解决复杂的物理问题提供了重要的理论基础，对于深入理解电场、振动系统等物理现象具有重要意义。
总结：叠加定理和戴维南定理是物理学中的重要概念，通过本次实验，我们对这两个定理有了更深入的理解。
这些理论知识的实际应用，不仅帮助我们解决了具体的物理问题，也为我们打开了更广阔的物理世界。
通过不断的实验探究和理论学习，我们可以更好地理解和应用这些重要的物理定律。
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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u OC ；内阻R S 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E 1单独作用时，E 2单独作用时和E 1、E 2共同作用时电路中的电流I 1，I 2，I 3。
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。
2. 戴维宁定理的验证
根据图b 联接好电路，测定该电路即原始网络的伏安特性I R L =f （U R L ）。
依次改变可变电阻箱RL 分别为1K Ω、1.2K Ω、1.6K Ω、2.24K Ω、3K Ω、4K Ω、5K Ω，然后依次测量出对应RL 上的电流和电压大小，填入表4-2中。
并绘制其伏安曲线。
然后，计算其对应功率。
含源网络等效U0,R0的测定方法：a.含源消源直测法；b.开压短流测量法：
R R R U R I P OC 2
02
⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+==C
OC
R U P 42
max =
U0,Is,R0=U0/Is。
根据上述两种方法之一测出U0，R0，从而将图b的电路可以等效成图c。
测定等效网络的伏安特性I R L=f（U R L）。
3.负载获得最大功率的条件的验证
计算出原网络和等效网络的功率P RL，并绘制P RL =f（RL）特性曲线，并分析验证负载获得最大功率的条件（RL=R0时，P RL最大）。
五、注意事项
1．注意电表的极性、量程、读数，辩明正负号。
2．电源单独作用时，千万不能把电源短路。
六、思考题
1．负载获得最大功率的条件是什么？
2．戴维宁定理等效的过程和原理？
七、实验报告
1. 根据各实验结果数据，分别验证叠加定理和戴维宁定理。
2. 绘制功率传输曲线P RL =f（RL），证明负载获得最大功率的条件。
3. 总结本次实验的收获、结论。