1.3　叠加定理的验证实验

一、实验目的

（1）验证叠加定理和基尔霍夫定律，加深对它们的理解。

（2）加深对电压电流参考方向的理解。

（3）进一步掌握直流电压、电流的测量方法及仪表的使用。

二、实验仪器设备

（1）双路直流稳压电源1台。

（2）直流电压表、电流表各1块。

（3）实验电路板1块。

三、实验原理与说明

1.基尔霍夫定律

基尔霍夫电流定律和电压定律是电路的基本定律，分别用来描述节点电流和回路电压，即对电路中的任一节点而言，在设定电流的参考方向下，应有ΣI=0，一般流出节点的电流取正号，流入节点的电流取负号；对任何一个闭合回路而言，在设定电压的参考方向下，绕行一周，应有ΣU=0，一般电压方向与绕行方向一致的电压取正号，电压方向与绕行方向相反的电压取负号。

2.叠加定理

在任一线性网络中，多个激励同时作用的总响应等于每个激励单独作用时引起的响应之和，这就是叠加定理。

如图1-3-1所示的线性网络中有2个激励：US1和US2，在电阻R1支路上，当US1单独作用时电流为，US2单独作用时的电流为，US1和US2共同作用时电流为I1，则根据叠加定理有：，同样可以得出：

四、实验内容与步骤

（1）在实验电路板上，按图1-3-1接线，在实验前，必须设定电路中所有电流、电压的参考方向。

（2）用直流稳压电源调出US1=+5V，US2=+12V。将给定值US1、US2、R1、R2、R3、R4、R5记录于表1-3-1中。

（3）测量电流I1、I2、I3和电压U1、U2、U3、U4、U5，并将所得数据记录于表1-3-2中。

（4）将US2拆掉（即US1单独作用），将原接入点短路，测电流和，将所得数据记录于表1-3-2中。

（5）将US2复接入电路原位置，将US1拆掉（即US2单独作用），并将该处原接入点短路，测电流和电压并将所得数据记录于表1-3-2中。

（6）应用上述测量所得数据，验证叠加定理。

（7）应用上述测量所得数据，验证基尔霍夫定律。

KCL：I1+I2+I3=0

KVL：左回路U1+U3+U4-US1=0或（R1+R4）I1-R3I3=US1

　　右回路U2+U5+U3-US2=0或（R2+R5）I2-R3I3=US2

　　大回路-US1+U1-U2+US2-U5+U4=0或（R1+R4）I1-（R2+R5）I2=US1-US2

（8）根据给定的US1、US2、R1、R2、R3、R4、R5，估算上述所有被测量的值，并把估算值填入表1-3-2中。将估算值与实际测量所得数据进行比较，若有误差分析原因。

五、注意事项

（1）在实验操作中，始终注意直流稳压不得短路，保证它处于电源工作状态（即只能输出功率）。

（2）若用指针式电流表进行测量，要识别电流插头所接电流表的“+、-”极性，根据电压电流的实际方向及时正确地变换仪表接头的极性。倘若不换接极性，则电表指针可能反偏（电流为负值时），此时必须调换电流表极性，重新测量，此时指针正偏，但读得的电流值必须冠以负号。

六、思考题

（1）根据所得的数据计算：

①US1、US2各自供出的功率及二者供出的总功率。

②对R1、R2、R3、R4、R5各自吸收的功率进行比较，并对比较结果进行分析。

（2）根据基尔霍夫定律和叠加定理，应用测量所得数据，论证回答下列问题：

①将图1-2-1中的US1极性反接，则I1、I2、I5将各为多少安？

②将图1-2-1中的US2极性反接，则I1、I2、I5将各为多少安？

③将图1-2-1中的US1和US2都反接，则I1、I2、I5将各为多少安？

（3）实验中，若用指针万用表直流毫安挡测各支路电流，什么情况下可能出现毫安表指针反偏，应如何处理，在记录数据时应注意什么？若用直流数字毫安表进行测量，则会有什么显示？