針對(duì)疊加原理的教學(xué)研究

方潔　楊國(guó)麗　歐陽(yáng)艷蓉

摘要：《電工技術(shù)》課程中分析復(fù)雜電路的方法很多，對(duì)于含有多個(gè)電源的線性電路，我們可以采用疊加原理。本文主要研究了疊加原理的內(nèi)容、解題分析步驟以及使用該原理的注意事項(xiàng)，對(duì)教員的理論教學(xué)有一定的借鑒意義。

關(guān)鍵詞：疊加原理；解題步驟；應(yīng)用分析

一、疊加原理的內(nèi)容

在分析線性電路時(shí)，經(jīng)常要用到疊加原理。在線性電路中，當(dāng)復(fù)雜電路中有幾個(gè)電源同時(shí)作用時(shí)，任一支路上的電流或電壓，都可看成是由電路中各個(gè)電源單獨(dú)作用時(shí)分別在該支路中所產(chǎn)生的電流或電壓的代數(shù)和。注意：“恒壓源不起作用”或“令Us等于0”，就是將此恒壓源去掉，代之以導(dǎo)線連接，即短路?！昂懔髟床黄鹱饔谩被颉傲領(lǐng)s等于0”，就是將此恒流源去掉，使電路開(kāi)路。

二、解題步驟

1）設(shè)方向。在原電路中設(shè)定所求電流或電壓的參考方向；

2）作分解圖。恒壓源不作用時(shí)視為短路，恒流源不作用時(shí)視為開(kāi)路；

3）解出各分解電路中的電流或電壓；

4）合成。若分電流、分電壓與原電路中電流、電壓的參考方向相同時(shí)，疊加時(shí)相應(yīng)項(xiàng)前要帶正號(hào)（相反為負(fù)）。通過(guò)例子加強(qiáng)學(xué)員對(duì)知識(shí)的理解。

已知：U1=12V，U2=3V， R1=4Ω，R2=4Ω，R3=4Ω，用疊加原理求I1、I2、I3。

解：1）設(shè)方向2）作分解圖

用疊加定理計(jì)算復(fù)雜電路，解題過(guò)程并不一定簡(jiǎn)便，特別是當(dāng)獨(dú)立源個(gè)數(shù)較多時(shí)更是如此。但疊加定理反映了線性電路的基本性質(zhì)，在對(duì)電路進(jìn)行定性的分析和論證時(shí)，常要用到疊加定理，例如在電子電路中應(yīng)用疊加定理來(lái)分析經(jīng)過(guò)線性化以后的晶體管電路等。

三、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)驗(yàn)證

為了讓知識(shí)更加形象，我們引入實(shí)際實(shí)驗(yàn)操作，實(shí)驗(yàn)裝置基于電工實(shí)訓(xùn)臺(tái)上的直流電源以及直流功能模塊部分。

按照如下步驟進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作：

為提高學(xué)員理論與實(shí)踐的結(jié)合能力，教員可引導(dǎo)學(xué)員根據(jù)元件參數(shù)自行設(shè)計(jì)原理圖，并從理論的角度計(jì)算出數(shù)據(jù)，再通過(guò)具體的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證。

1）調(diào)節(jié)電源電壓；根據(jù)實(shí)際的元件參數(shù)需求調(diào)節(jié)兩路電壓，調(diào)節(jié)完畢后關(guān)閉電源，為后續(xù)的電路連接做準(zhǔn)備；

2）依據(jù)實(shí)驗(yàn)原理圖連接電路；由于功能模塊中有兩路電源，我們可以先同時(shí)接入雙路電源，測(cè)量電路中總的電壓電流值，并填入表格。注意用萬(wàn)用表測(cè)量數(shù)據(jù)時(shí)要考慮電壓的正負(fù)極性。

3）U1單獨(dú)工作，將U2置0，即將U2對(duì)應(yīng)的開(kāi)關(guān)撥至左側(cè)對(duì)應(yīng)導(dǎo)線即可，在進(jìn)行數(shù)據(jù)測(cè)量填入表1；

4）U2單獨(dú)工作，將U1置0，即將U1對(duì)應(yīng)的開(kāi)關(guān)撥至右側(cè)，同樣測(cè)量數(shù)據(jù)填表；

5）測(cè)量完畢，關(guān)閉電源，關(guān)閉儀表，分析數(shù)據(jù)。分析過(guò)程中一定要考慮方向，并不是簡(jiǎn)單的參數(shù)相加。

經(jīng)過(guò)以上的實(shí)驗(yàn)步驟，學(xué)員可以驗(yàn)證電壓的疊加原理，同樣的方法也可以得出電流的疊加規(guī)律。

四、注意事項(xiàng)

1）疊加原理只適用于線性電路。

2）線性電路的電流或電壓均可用疊加原理計(jì)算，但功率P不能用疊加原理計(jì)算。

3）電源不作用時(shí)的處理：恒壓源不作用Us=0，即將Us短路；恒流源不作用Is=0，即將Is開(kāi)路。

4）解題時(shí)要標(biāo)明各支路電流、電壓的參考方向。若分電流、分電壓與原電路中電流、電壓的參考方向相同時(shí)，疊加時(shí)相應(yīng)項(xiàng)前要帶正號(hào)。