齐次性的验证

一、实验目的

验证线性电路叠加原理的正确性，加深对线性电路的叠加性和齐次性的认识和理解。

二、实验原理

叠加原理是指在有多个独立源共同作用的线性电路中，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。

线性电路的齐次性是指当激励信号（某独立源的值）增加或减小K倍时，电路的响应（即在电路中各电阻元件上所建立的电流和电压值）也将增加或减小K倍。

三、实验设备

本实验所有实验设备见表41。

表4 1

实 验 设 备

5

叠加原理实验电路板

HE 12

1

四、实验内容

实验电路图如图41所示，用HE 12挂箱的“基尔霍夫定律/叠加原理”电路。实验步骤如下：

1.将两路稳压源的输出分别调节为12V和6V，接入U₁和U₂处。

2.令U₁电源单独作用（将开关K₁投向U₁侧，开关K₂投向短路侧）。用直流数字电压表和毫安表（接电流插头）测量各支路电流及各电阻元件两端的电压，数据列于表42中。

3.令U₂电源单独作用（将开关K₁投向短路侧，开关K₂投向U₂侧），重复实验步骤2的测量和记录，数据列于表42中。

图41 基尔霍夫定律/叠加原理电路图

表4 2

4.令U₁和U₂共同作用（开关K₁和K₂分别投向U₁和U₂侧），重复上述的测量和记录，数据列于表42中。

5.将U₂的数值调至+12V，重复上述步骤3的测量并记录，数据列于表42中。

6.将R₅ （330Ω）换成二极管IN4007（即将开关K₃投向二极管IN4007侧），重复步

骤1～5的测量过程，数据列于表43中。

7.任意按下某个故障设置按键，重复步骤4的测量和记录，再根据测量结果判断出故障的性质。

表4 3

五、实验注意事项

1.用电流插头测量各支路电流或者用电压表测量电压降时，应注意仪表的极性，并应正确判断测得值的“+”、“-”号。

2.注意仪表量程的及时更换。

六、思考题

1.在叠加原理实验中，要令U₁、U₂分别单独作用，应如何操作?可否直接将不作用的电源（U₁或U₂）短接置零?

2.实验电路中，若有一个电阻器改为二极管，试问叠加原理的叠加性与齐次性还成立吗?为什么?

3.当K₁ （或K₂）拨向短路侧时，如何测U_FA （或U_AB）?

七、实验报告

1.根据实验数据表格，进行分析、比较、归纳、总结实验结论，即验证线性电路的叠加性与齐次性。

2.各电阻器所消耗的功率能否用叠加原理计算得出?试用上述实验数据进行计算并作结论。

3.通过实验步骤6及分析表43的数据，你能得出什么样的结论?4.心得体会及其他。