针对叠加原理的教学研究

方洁　杨国丽　欧阳艳蓉

摘要：《电工技术》课程中分析复杂电路的方法很多，对于含有多个电源的线性电路，我们可以采用叠加原理。本文主要研究了叠加原理的内容、解题分析步骤以及使用该原理的注意事项，对教员的理论教学有一定的借鉴意义。

关键词：叠加原理；解题步骤；应用分析

一、叠加原理的内容

在分析線性电路时，经常要用到叠加原理。在线性电路中，当复杂电路中有几个电源同时作用时，任一支路上的电流或电压，都可看成是由电路中各个电源单独作用时分别在该支路中所产生的电流或电压的代数和。注意：“恒压源不起作用”或“令Us等于0”，就是将此恒压源去掉，代之以导线连接，即短路。“恒流源不起作用”或“令Is等于0”，就是将此恒流源去掉，使电路开路。

二、解题步骤

1）设方向。在原电路中设定所求电流或电压的参考方向；

2）作分解图。恒压源不作用时视为短路，恒流源不作用时视为开路；

3）解出各分解电路中的电流或电压；

4）合成。若分电流、分电压与原电路中电流、电压的参考方向相同时，叠加时相应项前要带正号（相反为负）。通过例子加强学员对知识的理解。

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

解：1）设方向2）作分解图

用叠加定理计算复杂电路，解题过程并不一定简便，特别是当独立源个数较多时更是如此。但叠加定理反映了线性电路的基本性质，在对电路进行定性的分析和论证时，常要用到叠加定理，例如在电子电路中应用叠加定理来分析经过线性化以后的晶体管电路等。

三、实验数据验证

为了让知识更加形象，我们引入实际实验操作，实验装置基于电工实训台上的直流电源以及直流功能模块部分。

按照如下步骤进行实验操作：

为提高学员理论与实践的结合能力，教员可引导学员根据元件参数自行设计原理图，并从理论的角度计算出数据，再通过具体的实验进行验证。

1）调节电源电压；根据实际的元件参数需求调节两路电压，调节完毕后关闭电源，为后续的电路连接做准备；

2）依据实验原理图连接电路；由于功能模块中有两路电源，我们可以先同时接入双路电源，测量电路中总的电压电流值，并填入表格。注意用万用表测量数据时要考虑电压的正负极性。

3）U1单独工作，将U2置0，即将U2对应的开关拨至左侧对应导线即可，在进行数据测量填入表1；

4）U2单独工作，将U1置0，即将U1对应的开关拨至右侧，同样测量数据填表；

5）测量完毕，关闭电源，关闭仪表，分析数据。分析过程中一定要考虑方向，并不是简单的参数相加。

经过以上的实验步骤，学员可以验证电压的叠加原理，同样的方法也可以得出电流的叠加规律。

四、注意事项

1）叠加原理只适用于线性电路。

2）线性电路的电流或电压均可用叠加原理计算，但功率P不能用叠加原理计算。

3）电源不作用时的处理：恒压源不作用Us=0，即将Us短路；恒流源不作用Is=0，即将Is开路。

4）解题时要标明各支路电流、电压的参考方向。若分电流、分电压与原电路中电流、电压的参考方向相同时，叠加时相应项前要带正号。