电工学实验指导书2013

实验一线性电路叠加性和齐次性的研究

一、实验目的

1.验证叠加原理；

2.了解叠加原理的应用场合；

3.理解线性电路的叠加性。

二、原理说明

叠加原理指出：在有几个电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电源单独作用时在该元件上所产生的电流或电压的代数和。

具体方法是：一个电源单独作用时，其它的电源必须去掉（电压源短路，电流源开路）；在求

电流或电压的代数和时，当电源单独作用时电流或电压的参考方向与共同作用时的参考方向

一致时，符号取正，否则取负。在图1－1中：

=

U''

+'

U

U

叠加原理反映了线性电路的叠加性，线性电路的齐次性是指当激励信号（如电源作用）

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产生的电流和电压值）也

将增加或减小Ｋ倍。叠加性

和齐次性都只适用于求解线

性电路中的电流、电压。对

于非线性电路，叠加性和齐

次性都不适用。

三、实验设备

1.直流数字电压表、直流

数字毫安表

2.恒压源（含＋6V，＋

12V，0～30V可调）

3.EEL－74A组件（含实验

电路）

四、实验内容

实验电路如图1－2所示，图中：R1 = 150Ω，R2 = R5 = 100Ω，R3 =200Ω,

R4 = 300Ω，电源U S1用恒压源中的＋12V输出端，U S2用0～＋30V可调电压输出端，并

将输出电压调到＋6V（以直流数字电压表读数为准），将开关S3投向R3侧。

1.U S1电源单独作用（将开关S1投向U S1侧，开关S2投向短路侧），参考图1－1（b），

画出电路图，标明各电流、电压的参考方向。

用直流数字毫安表接电流插头测量各支路电流：将电流插头的红接线端插入数字毫安表

的红（正）接线端，电流插头的黑接线端插入数字毫安表的

黑（负）接线端，测量各支路电流，按规定：在结点A，电流表读数为‘＋’，表示电流流出结点，读数为‘－’，表示电流流入结点，然后根据电路中的电流参考方向，确定各支路电流的正、

负号，并将数据记入表1—１中。

用直流数字电压表测量各电阻元件两端电压：电压表的红（正）接线端应插入被测电阻元件电压参考方向的正端，电压表的黑（负）接线端插入电阻元件的另一端（电阻元件电压参考方向与电流参考方向一致），测量各电阻元件两端电压，数据记入表1—１中。

表1—１

测量项目

实验内容U S1

(V)

U S2

(V)

I1

(mA)

I2

(mA)

I3

(mA)

U AC

(V)

U EC

(V)

U DB

(V)

U DF

(V)

U CD

(V)

U S1

单独作用

U S2

单独作用

U S1, U S2

共同作用

2.U S2电源单独作用（将开关S1投向短路侧，开关S2投向U S2侧），参考图1－1(c)，画出电路图，标明各电流、电压的参考方向。

重复步骤1的测量并将数据记录记入表格1—１中。

3.U S1和U S2共同作用时（开关S1和S2分别投向U S1和U S2侧），各电流、电压的参考方向见图1－2。

完成上述电流、电压的测量并将数据记录记入表格2—１中。

4.将开关S3投向二极管ＶＤ侧，即电阻R3换成一只二极管１Ｎ４００７，重复步骤１～4的测量过程，并将数据记入表1—２中。

测量项目

实验内容U S1

(V)

U S2

(V)

I1

(mA)

I2

(mA)

I3

(mA)

U AC

(V)

U EC

(V)

U DB

(V)

U DF

(V)

U CD

(V)

U S1

单独作用

U S2

单独作用

U S1, U S2

共同作用

*5。故障分析

1）U S1和U S2共同作用时（开关S1和S2分别投向U S1和U S2侧，S3投向R3，电路为线性。测试表1-3中数据，并根据测试数据分析故障点。

表1-3

测量项目

实验内容U S1

(V)

U S2

(V)

I1

(mA)

I2

(mA)

I3

(mA)

U AC

(V)

U EC

(V)

U DB

(V)

U DF

(V)

U CD

(V)

故障b

故障c

故障d

五、实验注意事项

1.用电流插头测量各支路电流时，应注意仪表的极性，及数据表格中“＋、－”号的记录；

2.注意仪表量程的及时更换；

3.电源单独作用时，去掉另一个电压源，只能在实验板上用开关Ｋ１或Ｋ２操作，而不能直接将电源短路。

六、预习与思考题

1、叠加原理中U S1, U S2分别单独作用，在实验中应如何操作？可否将要去掉的电源（U S1或U S2）直接短接？

2、实验电路中，若有一个电阻元件改为二极管，试问叠加性与齐次性还成立吗？为什么？

七、实验报告要求

1.根据表1－1实验数据一，通过求各支路电流和各电阻元件两端电压，验证线性电路的叠加性；

2.各电阻元件所消耗的功率能否用叠加原理计算得出？试用上述实验数据计算、说明；

3.根据表1－2实验数据二，说明叠加性是否适用该实验电路。

实验二提高功率因数的研究

一、实验目的

1、学会使用交流数字仪表（电压表、电流表、功率表）和自耦调压器；

2、学习用交流数字仪表测量交流电路的电压、电流和功率；

3、学会用交流数字仪表测定交流电路参数的方法；

4、研究提高感性负载功率因数的方法和意义；

二、原理说明

正弦交流电路中各个元件的参数值，可以用交流电压表、交流电流表及功率表，分别测量出元件两端的电压Ｕ，流过该元件的电流Ｉ和它所消耗的功率Ｐ，然后通过计算得到所求的各值，这种方法称为三表法，是用来测量５０Hz交流电路参数的基本方法。本次实验电阻元件用日光灯、电感线圈用镇流器，由于镇流器线圈的金属导线具有一定电阻，因而，镇流器可以由电感和电阻相串联来表示。电容器一般可认为是理想的电容元件。

在R、L、C串联电路中，各元件电