針對疊加原理的教學研究

方潔　楊國麗　歐陽艷蓉

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

關鍵詞：疊加原理；解題步驟；應用分析

一、疊加原理的內容

在分析線性電路時，經常要用到疊加原理。在線性電路中，當復雜電路中有幾個電源同時作用時，任一支路上的電流或電壓，都可看成是由電路中各個電源單獨作用時分別在該支路中所產生的電流或電壓的代數和。注意：“恒壓源不起作用”或“令Us等于0”，就是將此恒壓源去掉，代之以導線連接，即短路。“恒流源不起作用”或“令Is等于0”，就是將此恒流源去掉，使電路開路。

二、解題步驟

1）設方向。在原電路中設定所求電流或電壓的參考方向；

2）作分解圖。恒壓源不作用時視為短路，恒流源不作用時視為開路；

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，疊加時相應項前要帶正號（相反為負）。通過例子加強學員對知識的理解。

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

解：1）設方向2）作分解圖

用疊加定理計算復雜電路，解題過程并不一定簡便，特別是當獨立源個數較多時更是如此。但疊加定理反映了線性電路的基本性質，在對電路進行定性的分析和論證時，常要用到疊加定理，例如在電子電路中應用疊加定理來分析經過線性化以后的晶體管電路等。

三、實驗數據驗證

為了讓知識更加形象，我們引入實際實驗操作，實驗裝置基于電工實訓臺上的直流電源以及直流功能模塊部分。

按照如下步驟進行實驗操作：

為提高學員理論與實踐的結合能力，教員可引導學員根據元件參數自行設計原理圖，并從理論的角度計算出數據，再通過具體的實驗進行驗證。

1）調節電源電壓；根據實際的元件參數需求調節兩路電壓，調節完畢后關閉電源，為后續的電路連接做準備；

2）依據實驗原理圖連接電路；由于功能模塊中有兩路電源，我們可以先同時接入雙路電源，測量電路中總的電壓電流值，并填入表格。注意用萬用表測量數據時要考慮電壓的正負極性。

3）U1單獨工作，將U2置0，即將U2對應的開關撥至左側對應導線即可，在進行數據測量填入表1；

4）U2單獨工作，將U1置0，即將U1對應的開關撥至右側，同樣測量數據填表；

5）測量完畢，關閉電源，關閉儀表，分析數據。分析過程中一定要考慮方向，并不是簡單的參數相加。

經過以上的實驗步驟，學員可以驗證電壓的疊加原理，同樣的方法也可以得出電流的疊加規律。

四、注意事項

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算，但功率P不能用疊加原理計算。

3）電源不作用時的處理：恒壓源不作用Us=0，即將Us短路；恒流源不作用Is=0，即將Is開路。

4）解題時要標明各支路電流、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，疊加時相應項前要帶正號。