实验一 直流电路
一、实验目的
1．加深理解叠加原理和戴维南定理 2．学习测定有源二端网络等效内阻的方法
3．加深对等效电路概念的理解 二、实验原理
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。
图1（a ）为叠加原理实验电路，图中E 1、E 2为直流稳压电源，其内阻可近似看作零。R 1、R 2、R 3、R 4、R 5均为线性电阻。该电路在E 1、E 2的共同作用下，所产生的各支路电流I 1、I 2、I 3及各电阻上的电压U AB 、U CD 、U AD 、U D E 、U FA 应该等于电路中仅有E 1作用时，
'、I 3''''及各电阻上的电压U ''所产生的各支路电流I 1'、I 2AB 、U CD 、U AD 、U DE 、U FA 与仅''、I 2''、I 3'U CD ' ''''及各电阻上的电压U '''、有E 2作用时，所产生的各支路电流I 1U 'AB 、AD 、U DE 、''的代数和。图1（b ）为Multisim 仿真原理图。 U FA
（a ）原理电路图
R 1=R 4=R 5=510Ω R 2=1K Ω R 3=330Ω
（b ）Multisim 仿真电路原理图
图1叠加原理实验电路
2. 戴维南定理
任何一个线性有源网络，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，如图2（a ）所示。
戴维南定理指出：任何一个线性有源二端网络，就外部特性来说，可以用一个电压为U O 的电压源和阻值为R 0的电阻的串联组合等效置换。等效电压源的电压U O 等于原有源二端网络的开路电压U OC ，如图2（b ）所示。内阻R 0等于原有源二端网络除去全部独立源后的等效电阻。该串联组合即为戴维南等效电路，如图2（c ）所示。
（a ）线性有源网络 （b ）开路电压 (c ) 戴维南等效电路
图2 戴维南定理
用实验的方法直接测出有源二端网络的开路电压U OC ，即为该网络等效电压源的电压U O 。内阻R 0可以通过以下几种实验方法求出：
方法一：在网络可以除源的情况下，（除去理想电压源后，电路中该两端短路，除去理想电流源后，电路中该两端开路）直接用万用表的电阻档测量除源后网络二端的电阻。本实验室的电源近似于理想电源，所以可采用这种方法测量网络内阻。
方法二：在网络允许短路的情况下，用电流表测出该有源二端网络的短路电流I SC ，则
内阻： R 0=
U 0
I SC
方法三：若二端网络内阻很低不允许短路，可分别测出网络的开路电压U OC 和该网络接上负载R L 后，负载二端的电压U L ，如图2（a ）所示。
因为：U L =
R L
⋅U 0
R 0+R L
U 0-U L
⋅R L U L
所以可求得内阻R 0为：R 0=
此方法中，若负载R L 为可调电阻，当调节负载电阻R L ，使得负载电压U L 为网络开路电压U OC 的一半，此时负载电阻R L 的阻值就等于被测有源二端网络的等效内阻R 0。此法称为半电压法。
由电压源U 0与内阻R 0相串联即构成了戴维南等效电路，该等效电路与原有源二端网络的外特性U =f (I ) 完全相同，这个关系将在实验中得到证实。
实验电路如图3（a ）所示，它是一个线性有源二端网络。可用以上所述的方法求出它的戴维南等效电路，如图3（b ）所示。
（a ） (b)
（c ）Multisim 仿真电路
图3戴维南实验电路图
三、预习要求
1．电源E 1单独作用或电源E 2单独作用时，开关K 1、K 2应怎样操作？ E1单独作用的时候K1打到E1的正极位置、K2打到E2的负极的位置； E2单独作用的时候K1打到E1的负极位置、K2打到E2的正极的位置。 2．根据实验电路参数预算下列数据
表1
表2
3．根据实验电路图3（a ）计算二端网络的戴维南等效电路3（b ）中的参数。
表3
4．写出测量二端网络等效电压源的电压U 0、短路电流I SC 的操作步骤。
5．本实验可用哪几种方法测出二端网络的等效电阻？ 四、实验内容
1．验证叠加原理
E 1为+6V、+12V切换电源，取E 1=+12V，E 2为可调直流稳压电源，调至+6V。按实验电路图1（a ），把电源E 1、、E 2接至电路中，完成表4及表5的内容。
2．验证戴维南定理
按图3（a ）接好线路，用开路电压、短路电流法，测定该有源二端网络的戴维南等效电路参数U 0、R 0，填入表6。
表4
表5
表6
3．测量二端网络的外特性
按表7要求，调节电路3（a ）中负载电阻R L （电阻箱）阻值。测出相应的负载端电压U L 与流过负载的电流I L ，填入表7中。
4．测量等效电压源的外特性
取步骤“2”中的E 0和R 0（其中E 0取较大的一组），按图3（b ）接线，组成二端网络的等效电源电路, 完成表7中内容。
表7
五、实验总结
总结用实验求线性有源二端网络的戴维南等效电路的方法。 六、实验注意事项
1、直流稳压源不允许短路、直流稳流源不允许开路 2、接线时，以电路图所标的电流方向为正方向
实验一 直流电路
一、实验目的
1．加深理解叠加原理和戴维南定理 2．学习测定有源二端网络等效内阻的方法
3．加深对等效电路概念的理解 二、实验原理
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。
图1（a ）为叠加原理实验电路，图中E 1、E 2为直流稳压电源，其内阻可近似看作零。R 1、R 2、R 3、R 4、R 5均为线性电阻。该电路在E 1、E 2的共同作用下，所产生的各支路电流I 1、I 2、I 3及各电阻上的电压U AB 、U CD 、U AD 、U D E 、U FA 应该等于电路中仅有E 1作用时，
'、I 3''''及各电阻上的电压U ''所产生的各支路电流I 1'、I 2AB 、U CD 、U AD 、U DE 、U FA 与仅''、I 2''、I 3'U CD ' ''''及各电阻上的电压U '''、有E 2作用时，所产生的各支路电流I 1U 'AB 、AD 、U DE 、''的代数和。图1（b ）为Multisim 仿真原理图。 U FA
（a ）原理电路图
R 1=R 4=R 5=510Ω R 2=1K Ω R 3=330Ω
（b ）Multisim 仿真电路原理图
图1叠加原理实验电路
2. 戴维南定理
任何一个线性有源网络，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，如图2（a ）所示。
戴维南定理指出：任何一个线性有源二端网络，就外部特性来说，可以用一个电压为U O 的电压源和阻值为R 0的电阻的串联组合等效置换。等效电压源的电压U O 等于原有源二端网络的开路电压U OC ，如图2（b ）所示。内阻R 0等于原有源二端网络除去全部独立源后的等效电阻。该串联组合即为戴维南等效电路，如图2（c ）所示。
（a ）线性有源网络 （b ）开路电压 (c ) 戴维南等效电路
图2 戴维南定理
用实验的方法直接测出有源二端网络的开路电压U OC ，即为该网络等效电压源的电压U O 。内阻R 0可以通过以下几种实验方法求出：
方法一：在网络可以除源的情况下，（除去理想电压源后，电路中该两端短路，除去理想电流源后，电路中该两端开路）直接用万用表的电阻档测量除源后网络二端的电阻。本实验室的电源近似于理想电源，所以可采用这种方法测量网络内阻。
方法二：在网络允许短路的情况下，用电流表测出该有源二端网络的短路电流I SC ，则
内阻： R 0=
U 0
I SC
方法三：若二端网络内阻很低不允许短路，可分别测出网络的开路电压U OC 和该网络接上负载R L 后，负载二端的电压U L ，如图2（a ）所示。
因为：U L =
R L
⋅U 0
R 0+R L
U 0-U L
⋅R L U L
所以可求得内阻R 0为：R 0=
此方法中，若负载R L 为可调电阻，当调节负载电阻R L ，使得负载电压U L 为网络开路电压U OC 的一半，此时负载电阻R L 的阻值就等于被测有源二端网络的等效内阻R 0。此法称为半电压法。
由电压源U 0与内阻R 0相串联即构成了戴维南等效电路，该等效电路与原有源二端网络的外特性U =f (I ) 完全相同，这个关系将在实验中得到证实。
实验电路如图3（a ）所示，它是一个线性有源二端网络。可用以上所述的方法求出它的戴维南等效电路，如图3（b ）所示。
（a ） (b)
（c ）Multisim 仿真电路
图3戴维南实验电路图
三、预习要求
1．电源E 1单独作用或电源E 2单独作用时，开关K 1、K 2应怎样操作？ E1单独作用的时候K1打到E1的正极位置、K2打到E2的负极的位置； E2单独作用的时候K1打到E1的负极位置、K2打到E2的正极的位置。 2．根据实验电路参数预算下列数据
表1
表2
3．根据实验电路图3（a ）计算二端网络的戴维南等效电路3（b ）中的参数。
表3
4．写出测量二端网络等效电压源的电压U 0、短路电流I SC 的操作步骤。
5．本实验可用哪几种方法测出二端网络的等效电阻？ 四、实验内容
1．验证叠加原理
E 1为+6V、+12V切换电源，取E 1=+12V，E 2为可调直流稳压电源，调至+6V。按实验电路图1（a ），把电源E 1、、E 2接至电路中，完成表4及表5的内容。
2．验证戴维南定理
按图3（a ）接好线路，用开路电压、短路电流法，测定该有源二端网络的戴维南等效电路参数U 0、R 0，填入表6。
表4
表5
表6
3．测量二端网络的外特性
按表7要求，调节电路3（a ）中负载电阻R L （电阻箱）阻值。测出相应的负载端电压U L 与流过负载的电流I L ，填入表7中。
4．测量等效电压源的外特性
取步骤“2”中的E 0和R 0（其中E 0取较大的一组），按图3（b ）接线，组成二端网络的等效电源电路, 完成表7中内容。
表7
五、实验总结
总结用实验求线性有源二端网络的戴维南等效电路的方法。 六、实验注意事项
1、直流稳压源不允许短路、直流稳流源不允许开路 2、接线时，以电路图所标的电流方向为正方向