电路中的戴维南定理与叠加定理综合应用
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。
叠加原理和戴维南定理
叠加原理和戴维南定理叠加原理和戴维南定理，这俩名字听起来是不是有点高大上？但其实它们就像是电路世界里的小道消息，平时没什么人关注，但一旦你掌握了，就能在电路中游刃有余。
想象一下，咱们在电路中就像是在参加一场热闹的派对，每个电流、每个电压都是派对上的嘉宾。
叠加原理就像是邀请你，把不同的嘉宾分开，单独来看看每个人的表现。
你可以先把电路里的各个电源一个个拿出来，看看每个电源带来的电流和电压。
再把这些结果“叠加”在一起，就能看到整个电路的精彩面貌。
说白了，就是把复杂的事简单化，像是把一桌子的菜分成几个小盘子，先尝一口再说。
咱们再聊聊戴维南定理。
这个定理就像是电路的“简化大师”。
想象你在厨房里做菜，原本材料多得不得了，让人眼花缭乱。
可是戴维南定理就好比是一个神奇的调料，让你把这些复杂的材料简化成一个单一的“美味”。
它告诉你，不管电路多复杂，最终你都可以把它变成一个电压源加上一个电阻的组合。
就像是把一场复杂的宴会，变成一个简单的聚餐，只需几道经典菜就能满足大家。
这样你就能轻松计算出电流和电压，不再被复杂的电路搞得头晕脑胀。
说到这里，可能有人会问，这些定理到底有什么用？别着急，咱们慢慢来。
叠加原理就像是让你能分开来看每个电源的“功劳”。
比如，想象一下你的手机充电器，里面可能有好几个电源同时工作。
用叠加原理，你可以把每个电源的贡献都算出来，知道哪一个最给力，哪一个稍微逊色。
这样你就能更好地调整电路，提升整体性能，真是一举多得。
然后，戴维南定理的妙处就更不用说了。
想想看，生活中总是会遇到各种各样的复杂问题。
一道难题让你绞尽脑汁，结果却发现，经过简化，问题变得简单明了。
就像是在追求完美的同时，忽略了简单的快乐。
电路也是如此，很多时候，我们在追求复杂的电路设计时，反而忘记了简单的解决方案。
戴维南定理正好给了我们这个灵感，提醒我们在复杂中寻找简单。
再说说实际应用，叠加原理和戴维南定理在电力工程、电子设计等领域那是相当重要的工具。
7叠加定理、戴维南定理分析应用
源二端网络，如图 (c)所示。 Req 2 4 6
（4）画出等效电压源模型，接上待求支路
电路如图(d)所示。
I
UOC Req RL
6162A 2
3 戴维南定理及其应用
应用三：分析负载获得最大功率的条件
例 试求上题中负载电阻RL的功率。若RL为可调电阻，问RL 为何值时获得的功率最大？其最大功率是多少？由此总结出负 载获得最大功率的条件。
戴维南定理应用解题时的步骤：
❖将所求变量所在的支路（待求支路）与电路的其他部分断
开，形成一个有源二端网络。
❖ 求二端网络的开路电压（注意参考方向）。
❖ 将二端网络中的所有电压源用短路代替、电流源用断 路代替，得到无源二端网络，再求该无源二端网络的等效电 阻。
❖ 画出戴维南等效电路，并与待求支路相连，再用KVL求变量。
33.02
I1 kI1 8.25A, I2 kI2 3.17A I3 kI3 5.08A, I4 kI4 2.66A I5 kI5 2.42A
3 戴维南定理及其应用
戴维南定理
在有些情况下，只需计算电路中某一支路中的电流，如 计算右图中电流 I3，若用前面的方法需列解方程组，必 然出现一些不需要的变量。
6Ω
3Ω + _7.2V
B
B
B
解
12V电源单独作用时：
I2'
2
12 (3 //
6)
3 3
6
1A
7.2V电源单独作用时：
I2''
7.2 6 (3 // 2)
1A
根据叠加原理:
I2 I2 I2 1 1 0
叠加定理和戴维南定理
重点： 1、叠加定理的基本内容及注意事项； 2、叠加定理的应用； 3、戴维南定理的基本内容； 4、戴维南等效参数的测试方法； 5、戴维南定理的应用。
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1
4.1 叠加定理
一、定理内容
在线性电阻电路中有几个独立源共同作用时，各支 路的电流（或电压）等于各独立源单独作用时在该支 路产生的电流（或电压）的代数和（叠加）。
由独立电源盒线性电阻元件（线 性电阻、线性受控源等）组成的电 路，称为线性电阻电路。描述线性 电阻电路各电压、电流关系的各种 电路方程，是一组线性代数方程。
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2
二、注意事项
（1）在计算某一独立电源单独作用所产生的电流 （或电压）时，应将电路中其它独立电压源用短路 线代替（即令Us = 0），其它独立电流源以开路代 替（即令Is = 0）。
I 1 I 1 I 1 0 .5 2 .2 5 1 .7 A 5
I2 I2 I2 0 .5 0 .7 1 5 .2 A 5
注意：
根据叠加定理可以推导出另一个重要定理——齐性定理，它
表述为：在线性电路中，当所有独立源都增大或缩小k倍（k为
实常数）时，支路电流或电压也将同样增大或缩小k倍。例如，
（2）功率不是电压或电流的一次函数，故不能用 叠加定理来计算功率。
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3
三、应用举例
【例7-1】
在下图（a）所示电路中，用叠加定理求支路电流I1 和I2。
解：根据叠加定理画出叠加电路图如上图所示。
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4
图（b）所示为电压源US1单独作用而电流源IS2不 作用，此时IS2以开路代替，则
源和4Ω电阻的串联，如图（b）所示。由于a、b两点
电路定理 叠加定理 戴维南定理 戴维宁定理
本章重点
4.1 4.2 4.3 4.4 叠加定理 替代定理 戴维宁定理和诺顿定理 最大功率传输定理
4.5* 4.6*
4.7*
特勒根定理 互易定理
对偶原理
熟练掌握各定理的内容、适用范围 及如何应用。
建筑电气系
4.1 叠加定理
在线性电路中，任一支路的 电流(或电压)可以看成是电路中每一个独立电源 单独作用于电路时，在该支路产生的电流(或电压) 的代数和。
解 由上例的结果知
i 1.4A
(2 1)(i 2) 2i 0
u 7.2V
i 1.2A
u 2(2 i) 1.6V
在电流源单独作用的分电路中，应用KVL，得
i i i 1.4 1.2 0.2A
u u u 7.2 1.6 5.6V
例3 计算电压u、电流i。
解 画出分电路图 1 ＋ u（1） ＋ 2i(1) － －
i
＋ 10V － 2 i (2)
2
1 ＋ 5A ＋ u 2i － －
1 ＋ 5A ＋ u(2) 2i (2) － －
建筑电气系
i（1） 2 ＋
10V －
＋
受控源始终保留
i（1） 2 ＋ 10V －
1 ＋ u（1） ＋ ＋ 2i(1) － －
12 R 6Ω 2
建筑电气系
例4 用多大电阻替代2V电压源而不影响电路的工作
4 3A ＋ 2 4V － + 2V
I －
0.5A
2 ＋ 10V －
1+
2V
I1
-
5
10 10 2
2
解 应求电流I，先化简电路。 应用结点法得：
第5讲叠加定理和戴维南定理
（3）根据UOC和Ro画出戴维宁等效 电路并接上待求支路，得图(a)的等 效电路，如图(d)所示，可求得I为：
+ UOC － (d)
6Ω Ro 18V 3Ω
I
18 I 2A 63
图(a)的等效电路
课堂小结：
1. 叠加定理：
在线性电路中，如果有多个独立源同时作用时，任 何一条支路的电流或电压，等于电路各个独立源单独作 用时对该支路所产生的电流或电压的代数和。
电路中当 US 和 I S共同作用时，在各支路产生的 电流 I1 、 I 2 ；应为 US 单独作用在支路中时所产生 的电流 I1' 、 I 2' ，和 I S 单独作用在支路中时产生的 电流 I1'' 、 I 2'' 的代数和 。 当 US 、 I S 共同作用时： US I S R2 I1 R R R R US I1R1 I 2 R2 1 2 1 2 I 2 I1 I S I U S I S R1 2 R1 R2 R1 R2
P I 2 R (I ' I '' )R I '2 R I ''2 R
例：用叠加定理求电路图中 流过电阻（4Ω）的电流。
电压源作用时： i ' 10A 电流源作用时：
i (6 10) 5A 3A
''
流过电阻（4Ω）的电流为：
i i i (1 3)A 4A
2. 戴维南定理：
任何有源二端线性网络，都可以用一条含源支路即 电压源和电阻的串联组合来等效替代。
作业：
P29 1.4、1.6
电子电工综合实验 叠加定理、戴维南定理
直流叠加定律
Us=6v R1=1k Ω R2=560Ω R3=1k Ω
电
压 项目
U1 U2 U3 I1 I2 Us 、Is 共同作用
Us 单独作用
Is 单独作用
单独作用之和
误差
最大允许误差计算公式=0.3％×测量值+0.2％×量程
三个测量值的运算所以量程也要加三遍！
R1
R2 Is R3
Us
戴维南、诺顿定理
首先是有源线性一端口网络等效参数Req 、Uoc 的测量
三种方法：开路、短路法
半电压法
两点法
开路、短路法：
测量 开路电压Uoc=
短路电流Is=
计算 等效内阻Req=Uoc/Is=
半电压法：
测得Uoc 后接可变电阻作为Rl ，同时测其两端电压U,调节Rl 使U=Uoc/2,则Rl=Req
两点法：
负载取两不同值，△U/△I=Req
然后是等效电路连接，通过比较流过负载的ＩL 、ＩL ’验证定理的正确性
诺顿定理亦然
误差分析
最大允许误差△Req=(△Um/Uoc+△Im/Isc)Uoc/Isc
△Um 、△Im 分别为电压表和电流表的最大允许误差即0.3％×测量值+0.2％×量程 1k Ω 2k Ω 2k Ω Rl E=6v E Req ＩL Rl ＩL ’ Rl Is
Ro。
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叠加定理和戴维南定理是电路分析中常用的两种方法，通过实验验证它们的有效性，可以更好地理解和掌握这两个定理在电路分析中的应用。
实验一，叠加定理实验。
首先，我们搭建了一个简单的电路模型，包括电压源、电阻和电流表。
在实验中，我们分别对电压源和电阻进行了不同的变化，记录了电流表的读数。
在变化电压源的情况下，我们发现电流表的读数随着电压的增大而增大，这符合叠加定理的要求。
叠加定理指出，一个线性电路中的电流或电压可以分别由各个独立电源所产生的电流或电压之和得到。
实验结果验证了叠加定理在电路分析中的有效性。
实验二，戴维南定理实验。
在这个实验中，我们构建了一个包含多个电压源和电阻的复杂电路模型。
通过对电路中的不同电压源进行独立激励，我们记录了电流表的读数，并进行了数据分析。
实验结果显示，当单独激励某一个电压源时，电流表的读数与该电压源的激励有关，而与其他电压源的激励无关。
这符合戴维南定理的要求，即在一个多端口网络中，任意一个端口的电压或电流可以表示为其他端口电压或电流的线性组合。
通过实验验证，我们进一步加深了对戴维南定理的理解。
结论。
通过以上两个实验，我们验证了叠加定理和戴维南定理在电路分析中的有效性。
叠加定理适用于线性电路中的电流和电压分析，而戴维南定理适用于多端口网络的电压和电流分析。
这两个定理为电路分析提供了重要的理论基础，通过实验验证，我们更加深入地理解了它们的应用。
在今后的学习和工作中，我们将继续深入研究电路分析的理论和方法，不断提升自己的实验能力和理论水平，为电子电路领域的发展贡献自己的力量。
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电路中的戴维南定理与叠加定理综合应用电路中的戴维南定理与叠加定理是电路分析常用的两个方法，它们可以帮助我们简化复杂的电路并求解电流和电压。
在本文中，我将介绍这两个定理的基本原理，并结合实例展示它们在电路分析中的综合应用。
一、戴维南定理概述
戴维南定理，也称为戴维南-泊松定理，是基于回路定理的一种电路分析方法。
根据戴维南定理，任意线性电路可以简化为一个等效电源与一个等效电阻的串联。
在应用戴维南定理时，我们需要先确定戴维南等效电源的电压和电阻。
具体步骤如下：
1. 将分析的戴维南等效电源与电阻的线路从原始电路中分离出来。
2. 将所有的电压源置零，所有的电流源断开。
3. 根据需要，将原始电路中某一点接地，以确定戴维南等效电源的电压。
4. 通过恢复其他电压源和电流源，并观察电路中的电流变化，以确定戴维南等效电阻。
获取了戴维南等效电源和电阻后，我们可以得到简化后的电路，并进一步求解电流和电压。
二、叠加定理概述
叠加定理同样是一种常用的电路分析方法，适用于线性电路。
根据叠加定理，我们可以使用多个独立的源分别激励电路，然后将每个源对电流和电压的影响相加，得到最终的结果。
具体步骤如下：
1. 将分析的电压源或电流源作为单独的激励源，其他源电压或电流置零。
2. 分别求解每个源对电路中的电流和电压的影响。
3. 将各源的影响相加，得到最终的电流和电压。
通过叠加定理，我们可以将复杂的电路划分为多个简单的电路，然后逐个求解，并最终得到整个电路的电流和电压的分布情况。
三、戴维南定理与叠加定理综合应用实例
现在，我们来看一个综合应用戴维南定理与叠加定理的实例。
假设有一个包含电阻、电压源和电流源的电路如下图所示：
（插入图片：电路图）
我们要求解电路中的电流I和电压V。
首先，我们可以使用戴维南定理来简化电路。
通过分离电压源和电流源，并将电流源断开，可以得到戴维南等效电源。
（插入图片：戴维南等效电路图）
接下来，我们需要确定戴维南等效电源的电压和电阻。
假设接地点
为A，我们可以看出电压源的电压为10V。
接着，将电流源恢复，观察电流I1和I2的变化。
根据观察结果，
我们可以得到戴维南等效电阻为4Ω。
现在，我们得到了简化后的电路。
接下来，可以通过叠加定理来求
解电路中的电流和电压。
首先，将电压源作为独立的激励源，电流源的电流置零。
我们可以
求解出电压源对电路中的电流I的影响。
接着，将电流源作为独立的激励源，电压源的电压置零。
我们可以
求解出电流源对电路中的电流I的影响。
将两者的结果相加，我们得到了整个电路中的电流I的值。
接下来，我们可以使用同样的方法求解电路中的电压V。
通过综合应用戴维南定理与叠加定理，我们成功求解了电路中的电
流和电压。
总结：
戴维南定理与叠加定理是电路分析中常用的两种方法，它们可以帮
助我们简化复杂的电路，并求解电流和电压。
通过综合应用这两个定理，我们可以更加高效地分析和求解电路中的问题。
在实际应用中，
我们需要灵活运用这些方法，根据具体情况选择合适的定理进行分析。
只有在深入理解和熟练掌握这些定理的基础上，才能更好地应用它们解决实际电路问题。