線性電路6

A. 什麼是線性電路什麼是非線性電路怎麼理解線性能不能

所謂線性電路指的是電路中所用元器件是線性電子元件，非線性電路的輸出回和輸入成某個算式關系答，如積分電路、微分電路以及對數電路等，是以電路的功能需要而設計的。

完全由線性元件、獨立源或線性受控源構成的電路。電路元件的元件特性有兩個物理量表徵。如果表徵元件特性的代數關系是一個線性關系，則該元件為線性元件，如果表徵元件特性的代數關系是一個非線性關系，則該元件為非線性元件。

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正弦激勵作用於非線性電路且電路有周期響應時，響應的波形一般為非正弦的，含有高次諧波分量或次諧波分量。例如，整流電路中的電流常會有高次諧波分量。

非線性電路中，參數（電阻、電感、振幅、頻率等）改變到分岔值時響應會突變，出現跳躍現象。鐵磁諧振電路中就會發生電流跳躍現象。

B. 什麼是線性電路

簡單地講，就是輸入與輸出的關系是「直線性」的，如同高中學過的「線性方程」一樣的。專
如y=2x，當輸入，就是屬x變化時，輸出y與x相對應地變化，此變化為線性。例，x=1，y=2；x=2，y=4，x=3，y=6等
再如y=x^2，這就不是「線性」而是「非線性」的。例，x=1，y=1；x=2，y=4，x=3，y=9等
解釋清楚了么？

C. 怎樣用實驗數據 驗證線性電路的疊加原理

疊加原理的驗證

一、實驗目的
驗證線性電路疊加原理的正確性，加深對線性電路的疊加性和齊次性的認識和理解。
二、原理說明
疊加原理指出：在有幾個獨立源共同作用下的線性電路中，通過每一個元件的電流或
其兩端的電壓，可以看成是由每一個獨立源單獨作用時在該元件上所產生的電流或電壓的
代數和。
線性電路的齊次性是指當激勵信號（某獨立源的值）增加或減小K 倍時，電路的響應
（即在電路中各電阻元件上所建立的電流和電壓值）也將增加或減小K 倍。
三、實驗設備

四、實驗內容
實驗線路如圖3-1 所示，用掛箱上的「基爾夫定律/疊加原理」線路。

1. 將兩路穩壓源的輸出分別調節為12V 和6V，接入U1 和U2 處。
2. 令U1 電源單獨作用（將開關K1 投向U1 側，開關K2 投向短路側）。用直流數字電壓
表和毫安表（接電流插頭）測量各支路電流及各電阻元件兩端的電壓，數據記入表3-1。

3. 令U2 電源單獨作用（將開關K1 投向短路側，開關K2 投向U2 側），重復實驗步驟2
的測量和記錄，數據記入表3-1。
4. 令U1 和U2 共同作用（開關K1 和K2 分別投向U1 和U2 側）， 重復上述的測量和記
錄，數據記入表3-1。
5. 將U2 的數值調至＋12V，重復上述第3 項的測量並記錄，數據記入表3-1。
6. 將R5（330Ω）換成二極體 1N4007（即將開關K3 投向二極體IN4007 側），重復1～
5 的測量過程，數據記入表3-2。
7. 任意按下某個故障設置按鍵，重復實驗內容4 的測量和記錄，再根據測量結果判斷
出故障的性質。
表 3-2

五、實驗注意事項
1. 用電流插頭測量各支路電流時，或者用電壓表測量電壓降時，應注意儀表的極性，
正確判斷測得值的＋、－號後，記入數據表格。
2. 注意儀表量程的及時更換。
六、預習思考題
1. 在疊加原理實驗中，要令U1、U2 分別單獨作用，應如何操作？可否直接將不作用
的電源（U1 或U2）短接置零？
2. 實驗電路中，若有一個電阻器改為二極體， 試問疊加原理的迭加性與齊次性還成
立嗎？為什麼？
七、實驗報告

1. 根據實驗數據表格，進行分析、比較，歸納、總結實驗結論，即驗證線性電路的疊
加性與齊次性。
2. 各電阻器所消耗的功率能否用疊加原理計算得出？ 試用上述實驗數據，進行計算
並作結論。
3. 通過實驗步驟6 及分析表格3-2 的數據，你能得出什麼樣的結論？
4. 心得體會及其他。

D. 線性電路的基本性質

線性電路的基本性質包括：槐斗

• 可疊加性：當電路中有多個信號同時存在時，輸出信號等於每個輸入信號對應輸出信號之和。即當輸入量發生線性變化時，輸出量也相應地發生線性變化。

• 時不變性：電路的輸出響應只取決於當前輸入的瞬時值，而與之前的輸入信號或輸出信號無關。滑明嘩

• 可控制性：輸入量和輸出量之間存在一定的線性關系，可以通過選擇合適的參數或元件來調整電路的功能或響應。

E. 什麼是線性電路

線性電路老明型是指完全由線性元件、獨立源或線性受控源構成的電路，線性就是指輸入和輸侍猜出之間關系可以用線性函數表示，齊次，非齊次是指方程中有沒有常數項，即所有激勵同時乘以常數k時，所有響應也將乘以k。

非線性電路含有非線性元件的電路。這里的非線性元件不包括獨立電源。

正弦激勵作用於非線性電路且電路有周期響應時，響應的波形一般為非正弦的，含有高次諧波分量或次諧波分量。例如，整流電路中的電流常會有高次諧波分量。

非線性電路中，參數（電阻、電感、振幅、頻率等）改變到分岔值時響應會突變，出現跳躍現象。鐵磁諧振槐槐電路中就會發生電流跳躍現象。

F. 什麼是線性電路什麼是非線性電路

線性電路是完全由線性元件、獨立源或線性受控源構成的電路。線性就是指輸入和輸出之間關系可以用線性函數表示。非線性電路，含有非線性元件的電路。這里的非線性元件不包括獨立電源。

非線性元器件在電工中得到廣泛應用。非線性電路的研究和其他學科的非線性問題的研究相互促。判斷線性和非線性：非線性電路是含有除獨立電源之外的非線性元件的電路。電工中常利用某些元器件的非線性。

電子電路注意事項

集成電路：認清方向，找准第一腳，不要倒插，所有IC的插入方向一般應保持一致，管腳不能彎曲折斷。

元器件的裝插：去除元件管腳上的氧化層，根據電路圖確定器件的位置，並按信號的流向依次將元器件順序連接。

導線直徑應與過孔（或插孔）相當，過大過細均不好；為檢查電路方便，要根據不同用途，選擇不同顏色的導線，一般習慣是正電源用紅線，負電源用藍線，地線用黑線，信號線用其它顏色的線；連接用的導線要求緊貼板上，焊接或接觸良好，連接線不允許跨越IC或其他器件。

G. 電路分析，一階線性電路的暫態過程

解：t<0時，電路處於穩態，電容相當於開路。

此時，Is=2A電流源與R1=30Ω、R2=10Ω串聯構成迴路，所以R2兩端電壓為：U=Is×R2=2×10=20（V）。即電容串聯電壓源Us的電壓為U=20V。

所以：Uc（0-）=U-Us=20-10=10（V）。

根據換路定理，Uc（0-）=Uc（0+）=10V，即t=0+時，電容相當於一個10V的電壓源。t=0+時的等效電路如下：

t=∞時，電流源外部總電阻為：R=R3∥（R1+R2）=10∥（30+10）=8（Ω），因而電流源兩端電壓為：U=Is×R=2×8=16（V），所以：i（∞）=U/（R1+R2）=16/（30+10）=0.4（A）。

R2兩端電壓為：U2=i（∞）×R2=0.4×10=4（V），因而Uc（∞）=U2-Us=4-10=-6（V）。

再將電路中的電壓源短路、電流源開路，從電容斷開處，可以得到電路的等效電阻為：Req=R2∥（R1+R3）=10∥（30+10）=8（Ω）。所以電路的時間常數為：τ=RC（因為沒有給出電容C的值，無法計算時間常數τ，在下面的式子中只能用τ來表示）。

根據三要素法：f(t)=f(∞)+[f(0+)-f(∞)]e^(-t/τ)，有：

Uc（t）=-6+（10+6）e^（-t/τ）=-6+16e^（-t/τ） V；

I（t）=0.4+（2-0.4）e^（-t/τ）=0.4+1.6e^（-t/τ） A。