2.5 技能訓練

2.5.1 技能訓練1 驗證疊加原理

1.訓練目的

1）驗證疊加原理的正確性，加深對疊加原理的理解。

2）掌握支路電流、電壓的測量方法。

2.訓練器材

直流穩壓電源（0～30V）兩組，直流電流表（150mA，1.0級）一塊，直流電壓表（0～15V，1.0級）一塊，電阻1kΩ、510Ω、300Ω各一只，開關兩只，導線若干。

3.訓練步驟

1）根據實驗原理，設計驗證疊加原理電路如圖2-34所示。

2）按圖連接電路。

3）調節U_S1和U_S2分別為6V和12V。

4）當U_S1單獨作用時，測量并記錄數據。

5）當U_S2單獨作用時，測量并記錄數據。

6）當U_S1和U_S2共同作用時，測量并記錄數據。

4.數據記錄與計算

將測量數據填入表2-1所示疊加原理實驗測量數據記錄中，并進行分析計算。

5.問題思考

按電路元器件參數計算各支路電流，并與實驗結果比較，分析產生誤差的原因。

2.5.2 技能訓練2 驗證戴維南定理

1.訓練目的

1）學會用電壓表和電流表測量有源二端網絡的等效電阻和開路電壓。

2）利用實驗了解兩個網絡等效的驗證方法，從而加深對戴維南定理的理解。

2.訓練器材

可調直流穩壓電源（0～30V）一臺，直流電流表（150mA，1.0級）一塊，直流電壓表（0～15V，1.0級）一塊，電阻3kΩ、6kΩ、10kΩ 以及可變電阻各兩只，導線若干。

3.訓練步驟

（1）連接線性有源二端網絡

按圖2-35電路圖連好線性有源二端網絡。其中a、b是二端網絡的兩個端鈕，而U_S1=10V、U_S2=15V、R₁=R₃=3kΩ、R₂=R₄=6kΩ。

（2）測量線性有源二端網絡的電路參數

1）測量開路電壓U_OC。

用直流電壓表，選擇合適的量程測量開路電壓U_OC，測量開路電壓如圖2-36所示，并將測量結果填入表2-2所示電路參數測量數據中。

2）測量短路電流I_SC。

選擇合適的量程，用直流電流表測出有源二端網絡端口的短路電流I_SC，測量短路電流如圖2-37所示，并將測量結果填入表2-2中。

（3）計算等效電阻R₀

利用測得的短路電流I_SC和第（1）步中測得的開路電壓U_OC，根據公式R₀=U_OC/I_SC，求出等效電阻并將結果填入表2-2中。

（4）外加電源法測等效電阻R₀

將有源二端網絡的電源去掉，使之成為無源網絡，然后在a、b兩端另外加一個給定的電壓U=15V，測得此時端口的電流I，則等效電阻R₀=U/I。外加電源法測量等效電阻如圖2-38所示，測量并將結果記入表2-2中。

用兩種方法測得的等效電阻應該相等，若誤差太大，應找出原因，排除干擾，重新測量，并將兩次測量結果求平均值，填入表2-2中。

（5）等效電路

根據測得的開路電壓和等效電阻值，選擇合適的電阻和電壓源組成戴維南等效電路。戴維南等效電路如圖2-39所示，此等效電路與圖2-35的二端網絡對外電路來說效果相同。

（6）驗證兩個網絡的等效性

將兩個網絡接相同的滑動變阻器作為負載，并用電壓表和電流表分別測其端口電壓和電流，驗證兩個網絡的等效性如圖2-40所示。改變滑動變阻器阻值使兩圖中的端口電流相同，觀察電壓表的示數是否相同，并將結果記錄在表2-3所示等效性數據比較中。若每次改變滑動變阻器的數值，測量結果都相同，則說明兩個網絡等效。

4.數據記錄

5.操作注意事項

1）在實驗過程中，要明確二端網絡的兩個端鈕位置。

2）測量端口電壓時，電壓表要與被測電路并聯，即電壓表的兩個接線柱要分別與網絡的兩個端鈕相連。

3）測量短路電流時，電流表要與被測支路串聯。由于電流表要測的是端口短路電流，故需將電流表兩個接線柱分別與電路的兩個端鈕相連。因電流表內阻很小，所以流過電流表的電流就是網絡端口的短路電流。

4）在驗證等效性電路連接中，注意電壓表的位置要連接正確。

6.問題思考

對每一步的結果進行理論計算，并將理論計算結果與實驗測量結果進行比較，分析誤差產生的原因。