直流电路定理实验报告电路分析

实验名称：仿真实验——直流电路定理实验 实验日期：_6_月_16_日_21_时10__分 班级: 姓名： 学号 一、实验目的（填写）

1、验证叠加定理。

2、学会测试线性含源一端口网络等效电路参数的方法。 3、验证戴维南定理。 4、验证诺顿定理。

二、实验原理（预习后，参照指导书实验原理填写空白部分）

1、叠加定理指出：在有多个 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 每一个源单独 作用时在该元件上所产生的电流或电压的 代数和 。

研究线性电路的叠加性时，由于所求的叠加量是代数和，因此一定要用 参考方向 来判断实际电压与电流的正或负，实验中按电路图中的参考方向测量电压与电流，如测量值为负，则实际方向与参考方向 相反 ，记录数据时保留 符号 。

在线性电路叠加定理的实验中，当测量某一电源单独作用产生的电压或电流时，其它电源应 置零 ，即从电路中移去。置零电源时需要将移去电压源的支路 短路 ，移去电流源的支路 开路 。

 将叠加定理的原理示意图（3个）手绘在纸上，并拍照粘贴在下面空白处。（每个图要有图名，

直线需要用尺子画，并标注班级姓名）

2、任何一个线性含源电阻网络，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（或称为含源一端口网络） 。其端口电流与端口电压关系满足 直线方程 。

3、简述戴维南定理内容： 任何一个线性含源一端口电阻网络，对外电路来说，可以用一个电压源与电阻的串联组合等效代替，此电压源的电压等于这个一端口网络的开路电压，电阻等于该网络中所有源均置零（理想电压源视为短接，理想电流源视为开路）后的输入电阻。

4、简述戴诺顿定理内容： 线性含源一端口电阻网络的对外作用可以用一个电流源并联电导的电路来等效。其中电流源的电流等于该网络的短路电流，并联电导等于该网络内部各电源置零后所得无源一端口网络的等效电导。

 手绘戴维南等效电路和诺顿等效电路的原理图，并拍照粘贴在下面空白处。（每个图要有

图名，直线需要用尺子画，并标注班级姓名）

5、戴维南定理与诺顿定理统称为等效电源定理，它们是对线性含源一端口网络进行等效化简的重要定理。求等效电路相当于确定端口电压与电流的直线方程。根据直线方程的形式，可以设计出确定等效电路的实验方法。实际应用时，要依据具体条件加以选择。

指导书中介绍了三种测量等效参数的方法，请按照以下分类填写。  如果一端口网络允许开路和短路，可以采用哪种方法？

可分别测量开路电压 UOC 和短路电流 ISC，得到直线在电压坐标轴和电流坐标轴上的截距，分别对应等效电路中电压源的电压和电流源的电流。

 如果一端口网络不允许短路时，可以采用哪种方法？

可测量端口的开路电压 UOC，然后将一端口网络内全部的电源置 0，用万用表测出一端口网络的等效电阻，或在端口处外加电源，通过测量端口电压 U 与电流 I，计算 U/I=Ri，得到等效电阻 Ri。

 当一端口网络不允许开路时，可以采用哪种方法？

可测量端口的短路电流Isc，然后将一端口网络内全部的电源置0，用万用表测出一端口网络的等效电阻，或在端口处外加电源，通过测量端口电压U与电流 I，计算 U/I=Ri，得到等效电阻Ri。

 手绘测量等效参数相关的电路原理图，并拍照粘贴在下面空白处。（每个图要有图名，直线需

要用尺子画，并标注班级姓名）

三、Multisim14仿真平台，元件和仪器使用（在multisim软件中绘制完成，截图粘贴在空白处。） 用欧姆表测量网络N1（图6a）的端口电阻（即A、B两点之间的电阻值）。绘制电路模型。截图应包括欧姆表显示的测量值。

四、预习思考题（手写，标注班级姓名，拍照粘贴于空白处） 1. 测量等效电路参数时何种情况不能测开路电压和短路电流？

2. 计算网络N2的等效电阻、开路电压和短路电流的理论值。（要有计算过程）

五、实验内容

根据指导书按要求在Multisim中搭建仿真模型并截图粘贴。（要求截图中所需仪表齐全且至少包括一个万用表的读数）

1、线性电路的叠加性实验的电路模型（三个）

2、测试线性含源一端口电阻网络的戴维南与诺顿等效电路参数的电路模型（三种方法任选其一，

电路模型要和表2所选用的方法相符）

3、测量线性含源一端口网络N2（如图6b）的外特性的电路模型

4、测量网络N2的戴维南等效电路外特性的电路模型

5、测量网络N2的诺顿等效电路外特性的电路模型（设计内容）

六、数据记录

表1 线性电路的叠加性实验数据 作用于电路的电源 U/V U/V U2=13.2 U'2=9 U''2=4.2 U'2+U''2=13.2 I1=9 I'1=30 I''1=-21 I'1+I''1=9 I/mA I/mA I2=44 I'2=30 I''2=14 I'2+I''2=44 计算功率PR1/W PR1=0.0162 'PR1=0.18 ''PR1=0.0882 us与Is共同作用 U1=1.8 Us单独作用 Is单独作用 计算叠加结果 U'1=6 U''1=-4.2 U'1+U''1=1.8 P'R1+P''R1=0.2682 '''''''''

根据叠加定理有: U1=U'1+U''1U2=U2+U2I1=I1+I1I2=I2+I2，可自行验证数据正确性。

表2 线性含源一端口电阻网络等效电路参数的测试 测量方法 测量值 等效电路参数的计算 测量开路电压和短路电流 U=2.833V;I=13.913A R=203.623Ω 表3 线性含源一端口网络的外特性

RL/1KΩ U/V I/mA 20% 1.404 7.019 40% 1.877 4.693 60% 2.115 3.525 80% 2.258 2.823 100% 2.3 2.3 ∞ 2.833 0 表4 戴维南等效电路的外特性 RL/1KΩ U/V I/mA 20% 1.404 7.019 40% 1.877 4.694 60% 2.115 3.525 80% 2.258 2.823 100% 2.3 2.3 ∞ 2.833 0 表5诺顿等效电路实验

RL/1KΩ U/V I/mA 20% 1.404 7.019 40% 1.877 4.693 60% 2.115 3.525 80% 2.258 2.823 100% 2.3 2.3 ∞ 2.833 0

七、数据处理和分析（该部分需要手写，然后写上班级姓名，拍照粘贴在空白处）

1. 完成表1的相关计算。判断电流、电压及功率是否满足叠加定理。说明叠加定理成立的条件。

2. 根据测量数据，在同一坐标下绘制线性含源一端口电阻网络N2及其戴维南与诺顿等效电路的外特性曲线，比较分析三条外特性曲线，并得出结论。（请使用三种不同颜色或者属性的线条绘制，便于区分）