1-2验证叠加定理

Multisim14.3电路仿真实训教程模块一

电工电路仿真与测量实训《Multisim14.3电路仿真实训教程》项目二

验证叠加定理

职业岗位群应知应会目标（1）能区分理想电源与实际电源的特性及电路模型；（2）能分析电源内阻对带负载能力的影响，并绘制外特性曲线；（3）能通过仿真验证电源等效变换条件，掌握电压与电流源的转换方法；（4）能运用叠加定理分析多电源复杂直流电路，并验证电流、电压的叠加性；（5）能建立整体把握、综合处理的系统思维，在多电源电路分析中锻炼逻辑性与条理性。《Multisim14.3电路仿真实训教程》项目二

验证叠加定理项目目录

任务一

验证电压源的输出特性任务二

验证电流源的输出特性任务三

叠加定理计算复杂直流电路知识链接一、理想电压源与实际电压源1.理想电压源理想电压源的基本特性是其电动势（或两端电压）保持固定不变，E是一定的时间函数e(t)，但电压源输出的电流却与外电路有关。理想电压源的端电压是恒定的，是由电压源本身决定的，而理想电压源的电流是任意的，是由与之连接的外电路决定的。其电路模型与外特性曲线如图所示。《Multisim14.3电路仿真实训教程》（a）电路模型

（b）外特性曲线

理想电压源外特性曲线和电路模型知识链接一、理想电压源与实际电压源2.实际电压源实际电压源是含有一定内阻的电压源。其电路模型与外特性曲线如图所示。《Multisim14.3电路仿真实训教程》（a）电路模型

（b）外特性曲线

实际电压源外特性曲线和电路模型知识链接二、理想电流源与实际电流源1.理想电流源理想电流源的基本特性是所输出的电流固定不变，Is是一定的时间函数is(t)，但电流源的端电压却与外电路有关。理想电流源的电流是恒定的，是由电流源本身决定的，而理想电流源的端电压是任意的，是由与之连接的外电路决定的。其电路模型与外特性曲线如图所示。《Multisim14.3电路仿真实训教程》（a）电路模型

（b）外特性曲线

理想电流源外特性曲线和电路模型知识链接二、理想电流源与实际电流源2.实际电流源实际电流源是含有一定内阻的电流源。其电路模型与外特性曲线如图所示。《Multisim14.3电路仿真实训教程》（a）电路模型

（b）外特性曲线

实际电流源外特性曲线和电路模型知识链接

《Multisim14.3电路仿真实训教程》

两种电源的等效变换在进行电压源与电流源的等效变换时应注意，所谓等效是对外电路而言，而对电源内部是不等效的，且理想电压源与理想电流源之间不能等效变换。知识链接四、叠加定理叠加定理描述了线性电路的可加性或叠加性，其内容是：在有多个独立源共同作用下的线性电路中，任一电压或电流都是电路中各个独立电源单独作用时，在该处产生的电压或电流的叠加。通过每一个元件的电流或其两端的电压，可以看成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。注意事项：（1）叠加原理适用于线性电路，不适用于非线性电路；（2）在叠加的各分电路中，不作用的电压源置零，在电压源处用短路代替；不作用的电流源置零，在电流源处用开路代替。电路中的所有电阻都不予更动，受控源则保留在分电路中；（3）叠加时各分电路中的电压和电流的参考方向可以取为与原电路中的相同。取和时，应注意各份量前的“+”“－”号；（4）原电路的功率不等于按各分电路计算所得功率的叠加，这是因为功率是电压和电流的乘积。

《Multisim14.3电路仿真实训教程》一、验证理想电压源的输出特性任务一验证电压源的输出特性

理想电压源的仿真电路《Multisim14.3电路仿真实训教程》任务一验证电压源的输出特性

《Multisim14.3电路仿真实训教程》任务一验证电压源的输出特性表1.3

不同负载下电压表和电流表的读数序号电压表读数/V电流表读数/mA11

22

35

410

通过仿真可以观察到，无论负载如何变化，电压表读数始终为

，而电流表读数随负载电阻的增大而

（增大/减小）。（2）由上述内容可验证理想电压源具有恒定的电压输出，请尝试画出理想电压源的外特性曲线。《Multisim14.3电路仿真实训教程》二、验证实际电压源的输出特性任务一验证电压源的输出特性

实际电压源的仿真电路《Multisim14.3电路仿真实训教程》任务一验证电压源的输出特性

《Multisim14.3电路仿真实训教程》任务一验证电压源的输出特性表1.4

不同内阻、不同负载下电压表和电流表的读数电压表读数/V电流表读数/mA101

5

10

2501

5105k1510《Multisim14.3电路仿真实训教程》任务一验证电压源的输出特性

《Multisim14.3电路仿真实训教程》一、验证理想电流源的输出特性任务二

验证电流源的输出特性

图1-25理想电流源的仿真电路《Multisim14.3电路仿真实训教程》任务二

验证电流源的输出特性

《Multisim14.3电路仿真实训教程》任务二

验证电流源的输出特性表1.5

不同负载下电压表和电流表的读数序号电压表读数/V电流表读数/mA负载电压计算值/V11

22

35

410

通过上述仿真数据可以观察到，无论负载如何变化，电流表读数始终为

，这验证了理想电流源的恒流特性。而电压表读数随电阻增大而

（增大/减小）。（2）请画出理想电流源外特性曲线。《Multisim14.3电路仿真实训教程》二、验证实际电流源的输出特性任务二

验证电流源的输出特性

图1-26实际电流源的仿真电路《Multisim14.3电路仿真实训教程》任务二

验证电流源的输出特性

《Multisim14.3电路仿真实训教程》任务二

验证电流源的输出特性表1.6

不同内阻、不同负载下电压表和电流表的读数电压表读数/V电流表读数/mA101

5

10

2501

5105k1510《Multisim14.3电路仿真实训教程》任务二

验证电流源的输出特性

《Multisim14.3电路仿真实训教程》任务三

叠加定理计算复杂直流电路《Multisim14.3电路仿真实训教程》一、双电压源构成的复杂直流电路

图1-27双电压源构成的复杂直流电路图任务三

叠加定理计算复杂直流电路

《Multisim14.3电路仿真实训教程》图1-28叠加定理仿真电路

任务三

叠加定理计算复杂直流电路

《Multisim14.3电路仿真实训教程》

表1.7

叠加定理仿真数据各支路电流

任务三

叠加定理计算复杂直流电路

《Multisim14.3电路仿真实训教程》任务三

叠加定理计算复杂直流电路《Multisim14.3电路仿真实训教程》二、电流源与电压源构成的复杂直流电路

图1-29电流源与电压源构成的复杂直流电路任务三

叠加定理计算复杂直流电路

《Multisim14.3电路仿真实训教程》任务三

叠加定理计算复杂直流电路《Multisim14.3电路仿真实训教程》图1-310.1A的流源单独作用时的仿真图图1-3010V的电压源单独作用时的仿真图

表1.8不同类型电源的叠加测量数据表各物理量10V电压源单独作用时0.1A电流源单独作用时两种电源共同作用时

任务三

叠加定理计算复杂直流电路（4）表1.7和表1.8可以看出，叠加定理适合于电压、电流的叠加，但对功率不适用。请从理论上解释这一现象？《Multisim14.3电路仿真实训教程》任务拓展任务名称：用叠加定理求解复杂直流电路。任务要求：构建图1-32所示的仿真电路，测量数据与理论计算值进行对比，验证叠加定理的正确性。任务提示：（1）4A电流源单独作用时，仿真测量与计算值填入表1.9；