實驗五 戴維南定理的驗證

1、實驗五 戴維南定理的驗證一、實驗?zāi)康?. 驗證戴維南定理的正確性，加深對該定理的理解。 2. 掌握測量有源二端網(wǎng)絡(luò)等效參數(shù)的一般方法。二、原理說明1、任何一個線性含源網(wǎng)絡(luò)，如果僅研究其中一條支路的電壓和電流，則可將電路的其余部分看作是一個有源二端網(wǎng)絡(luò)。戴維南定理指出：任何一個線性有源網(wǎng)絡(luò)，總可以用一個電壓源與一個電阻的串聯(lián)來等效代替，此電壓源的電壓Us等于這個有源二端網(wǎng)絡(luò)的開路電壓Uoc， 其等效內(nèi)阻R0等于該網(wǎng)絡(luò)中所有獨立源均置零（理想電壓源視為短接，理想電流源視為開路）時的等效電阻。Uoc（Us）和R0或者ISC（IS）和R0稱為有源二端網(wǎng)絡(luò)的等效參數(shù)。 2、有源二端網(wǎng)絡(luò)等效參數(shù)的測量方法

2、 (1) 開路電壓、短路電流法測R0在有源二端網(wǎng)絡(luò)輸出端開路時，用電壓表直接測其輸出端的開路電壓Uoc，然后再將其輸出端短路，用電流表測其短路電流Isc，則等效內(nèi)阻為 Uoc R0 Isc如果二端網(wǎng)絡(luò)的內(nèi)阻很小，若將其輸出端口短路則易損壞其內(nèi)部元件，因此不宜用此法。 (2) 伏安法測R0 用電壓表、電流表測出有源二端網(wǎng) 圖1 絡(luò)的外特性曲線，如圖1所示。 根據(jù)外特性曲線求出斜率tg，則內(nèi)阻U Uoc R0tg 。 I Isc也可以先測量開路電壓Uoc，再測量電流為額定值IN時的輸出端電壓值UN， 圖2 UocUN 則內(nèi)阻為 R0 。 IN (3) 半電壓法測R0 如圖2所示，當(dāng)負(fù)載電壓為被測網(wǎng)

3、絡(luò)開路電壓的一半時，負(fù)載電阻即為被測有源二端網(wǎng)絡(luò)的等效內(nèi)阻值。(4) 零示法測UOC 圖3在測量具有高內(nèi)阻有源二端網(wǎng)絡(luò)的開路電壓時，用電壓表直接測量會造成較大的誤差。為了消除電壓表內(nèi)阻的影響，往往采用零示測量法，如圖3所示.。零示法測量原理是用一低內(nèi)阻的穩(wěn)壓電源與被測有源二端網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行比 較，當(dāng)穩(wěn)壓電源的輸出電壓與有源二端網(wǎng)絡(luò)的開路電壓相等時，電壓表的讀數(shù)將為“0”。然后將電路斷開，測量此時穩(wěn)壓電源的輸出電壓， 即為被測有源二端網(wǎng)絡(luò)的開路電壓。三、實驗設(shè)備序號名 稱型號與規(guī)格數(shù)量備注1可調(diào)直流穩(wěn)壓電源030V12可調(diào)直流恒流源0500mA13直流數(shù)字電壓表0200V14直流數(shù)字毫安表0200mA

4、15萬用表16可調(diào)電阻箱099999.917電位器1K/2W18戴維南定理實驗電路板1四、實驗電路C (a) 圖4 (c)3301kABDUS9V1k330RL1k 圖5 圖4(b)五、實驗內(nèi)容Uoc(v)Isc(mA)R0=Uoc/Isc()被測有源二端網(wǎng)絡(luò)如圖4(a)或圖4(b)。1、用開路電壓、短路電流法測定戴維南等效電路的Uoc、R0。按圖4(a)接入穩(wěn)壓電源Us=12V和恒流源Is=10mA，不接入RL。測出UOc和Isc,并計算出R0。（測UOC時，不接入mA表。） 2、負(fù)載實驗按圖4(a)接入RL。改變RL阻值，測量有源二端網(wǎng)絡(luò)的外特性曲線。RL()U（v）I（mA）3、驗證戴維

5、南定理：從電阻箱上取得按步驟“1”所得的等效電阻R0之值， 然后令其與直流穩(wěn)壓電源（調(diào)到步驟“1”時所測得的開路電壓Uoc之值）相串聯(lián)，如圖4(c)所示，仿照步驟“2”測其外特性，對戴氏定理進(jìn)行驗證。 RL()U（v）I（mA） 4、有源二端網(wǎng)絡(luò)等效電阻（又稱入端電阻）的直接測量法。見圖4（a）或圖4(b)。將被測有源網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的所有獨立源置零（去掉電流源IS和電壓源US，并在原電壓源所接的兩端用一根短路導(dǎo)線相連），然后直接用萬用表的歐姆檔去測定負(fù)載RL開路時A、B兩點間的電阻，此即為被測網(wǎng)絡(luò)的等效內(nèi)阻R0，或稱網(wǎng)絡(luò)的入端電阻Ri 。RO= 。5、用半電壓法和零示法測量被測網(wǎng)絡(luò)的等效內(nèi)阻R0及其開

6、路電壓Uoc。線路及數(shù)據(jù)表格自擬。六、實驗注意事項1、測量時應(yīng)注意電流表量程的更換。2、步驟“4”中，電壓源置零時不可將穩(wěn)壓源短接。3、用萬表直接測R0時，網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的獨立源必須先置零，以免損壞萬用表。其次歐姆檔必須經(jīng)調(diào)零后再進(jìn)行測量。 4、用零示法測量UOC時，應(yīng)先將穩(wěn)壓電源的輸出調(diào)至接近于UOC，再按圖3測量。5、改接線路時，要關(guān)掉電源。七、預(yù)習(xí)思考題1、在求戴維南等效電路時，作短路試驗，測ISC的條件是什么？在本實驗中可否直接作負(fù)載短路實驗？請實驗前對線路4(a)預(yù)先作好計算，以便調(diào)整實驗線路及測量時可準(zhǔn)確地選取電表的量程。2、說明測有源二端網(wǎng)絡(luò)開路電壓及等效內(nèi)阻的幾種方法，并比較其優(yōu)缺點。八、實驗報告要求1、根據(jù)步驟2、3，分別繪出曲線