一、实验目的

1. 验证戴维南定理和诺顿定理的正确性，加深对该定理的理解。 2. 掌握测量有源二端网络等效参数的一般方法。

二、原理说明

1. 任何一个线性含源网络，如果仅研究其中一条支路的电压和电流，则可将电路的其余部分看作是一个有源二端网络（或称为含源一端口网络）。 戴维南定理指出：任何一个线性有源网络，总可以用一个电压源与一个电阻的串联来等效代替，此电压源的电动势Us等于这个有源二端网络的开路电压Uoc，其等效内阻R0等于该网络中所有独立源均置零（理想电压源视为短接，理想电流源视为开路）时的等效电阻。 诺顿定理指出：任何一个线性有源网络，总可以用一个电流源与一个电阻的并联组合来等效代替，此电流源的电流Is等于这个有源二端网络的短路电流ISC，其等效内阻R0定义同戴维南定理。

Uoc（Us）和R0或者ISC（IS）和R0称为有源二端网络的等效参数。 2. 有源二端网络等效参数的测量方法 (1) 开路电压、短路电流法测R0

在有源二端网络输出端开路时，用电压表直接测其输出端的开路电压Uoc，然后再将其输出端短路，用电流表测其短路电流Isc，则等效内阻为

如果二端网络的内阻很小，若将其输出端口短路 则易损坏其内部元件，因此不宜用此法。

(2) 伏安法测R0

用电压表、电流表测出有源二端网络的外特性曲线，如图3-1所示。根据外特性曲线求出斜率tgφ，则内阻

图3-1也可以先测量开路电压Uoc， 再测量电流为额定值IN时的输出端电压值UN，则内阻为

(3) 半电压法测R0 如图3-2所示，当负载电压为被测网络开路电压的一半时，负载电阻（由电阻箱的读数确定）即为被测有源二端网络的等效内阻值。

图3-2 (4) 零示法测UOC

在测量具有高内阻有源二端网络的开路电压时，用电压表直接测量会造成较大的误差。为了消除电压表内阻的影响，往往采用零示测量法，如图3-3所示。零示法测量原理是用一低阻的稳压电源与被测有源二端网络进行比较，当稳压电源的输出电压与有源二端网络的开路电压相等时，电压表的读数将为“0”。然后将电路断开，测量此时稳压电源的输出电压，即为被测有源二端网络的开路电压UOC。

三、仪器设备和选用挂箱

四、实验内容

被测有源二端网络如图3-4(a)所示。

图3-4

1. 用开路电压、短路电流法测定戴维南等效电路的Uoc、R0和诺顿等效电路的ISC、R0。 按图3-4(a)接入稳压电源Us = 12V和恒流源Is = 10mA，不接入RL。测出UOc和Isc,并计算出R0。（测UOC时，不接入直流毫安表。）

表3-1 用开路电压、短路电流法测定Uoc和ISC

2. 负载实验

按图3-4(a)接入RL。改变RL阻值，测量有源二端网络的外特性曲线。

表3-2 测量有源二端网络的外特性

3. 验证戴维南定理

从电阻箱上取得按步骤“1”所得的等效电阻R0之值，然后令其与直流稳压电源（调到步骤“1”时所测得的开路电压Uoc之值）相串联，如图3-4(b)所示，仿照步骤“2”测其外特性，对戴氏定理进行验证。

表3-3 测量戴维南等效电路的外特性

4. 验证诺顿定理：从电阻箱上取得按步骤“1”所得的等效电阻R0之值，然后令其与直流恒流源（调到步骤“1”时所测得的短路电流ISC之值）相并联，如图3-5所示，仿照步骤“2”测其外特性，对诺顿定理进行验证。

图3-5

5. 有源二端网络等效电阻（又称入端电阻）的直接测量法。见图3-4（a）。将被测有源网络内的所有独立源置零（去掉电流源IS和电压源US，并在原电压源所接的两点用一根短路导线相连），然后用伏安法或者直接用万用表的欧姆档去测定负载RL开路时A、B两点间的电阻，此即为被测网络的等效内阻R0，或称网络的入端电阻Ri 。 用此法测得的电阻为:527Ω

6. 用半电压法和零示法测量被测网络的等效内阻R0及其开路电压Uoc。线路及数据表格自拟。

五、实验注意事项

1. 测量时应注意电流表量程的更换（对GDS-10）。 2. 步骤“5”中，电压源置零时不可将稳压源短接。

3. 用万用表直接测R0时，网络内的独立源必须先置零，以免损坏万用表。其次，欧姆档必须经调零后再进行测量。

4. 用零示法测量UOC时，应先将稳压电源的输出调至接近于UOC，再按图3-3测量。 5. 改接线路时，要关掉电源。

6. 在戴维南、诺顿等效电路中的内阻R0为计算值，实验挂箱上无此电阻，需要用DG09挂箱上的电位器提供该电阻。调节电位器，并用万用表测量。使用万用表时转换开关要调节到相应的量程档位上。

六、实验数据处理

（1）戴维南定理的验证

（2）诺顿定理的验证

(3)R0的理论值为[(330+510)*10]/(330+510+10)+510=520Ω,则： 由1中测得的R0值的相对误差为:(533-520)/520*100%=2.5%; 由5中测得的R0值的相对误差为:（527-520）/520*100%=1.35%; 由6中测得的R0值的相对误差为：（526-520）/520*100%=1.15%. U的理论值为12+520*0.01=17.2v,则： 由1中测得的U值的相对误差为：（17.2-16.69）/17.2*100%=2.97%； 由6中测得的U值的相对误差为：（17.2-17.08）/17.2*100%=0.70%。

七、实验结论及误差分析

有以上二图分析可知，在实验测定误差允许的范围内，等效电路与原电路外特性一致。戴维南原理正确，即任何有缘二端口网络均可等效为一个电压源和一个电阻串联组合，其中电压源US大小就是有源二端电路的开路电压Uoc；电阻R0大小是有源二端电路除去电源的等效电阻R0。用半电压法和零示法测量被测网络的等效内阻R0及其开路电压时存在一定的误差,这些误差主要来源于实验操作的不当,读数时存在差异,实验仪器本身的不精确等等,这些都是导致误差的原因。

 

第二篇：戴维南定理实验报告

戴维南定理及其应用实验报告书

戴维南定理及其应用

一、实验目的

1、掌握戴维南定理及其应用方法。 2、验证戴维南定理。 二、实验器材

直流电压源 1个 电压表 1个 电流表 1个 电阻 4个 三、实验原理

在电路理论中等效电路定理具有非常重要的意义，它包括戴维南定理和诺顿定理。戴维南定理可描述为：任何一个线性单端口电路N（如图2-5-1（a）所示），它对外电路的作用，都可以用一个电压源和电阻的串联组合来等效，这个等效电路称为戴维南等效电路（也称为等效电压源），见图2-5-1（b）所示。其中，该等效电压源的电压值等于单端口电路N在端口处的开路电压UOC；电阻RO等于单端口电路N内所有独立源为零的条件下，从端口处看进去的等效电阻。电阻RO也称为戴维南等效电阻。

(a)

(b)

图2-5-1 戴维南等效电路原理

R(a)(b)

U

OC

(c)

(d)

图2-5-2 戴维南等效电路

图2-5-2（a）给出了一个线性单端口电路，其中，RL为负载。首先求该电路的戴维南等效电阻RO。将该电路的电压源短路，见图2-5-2（b），可求得

RO=R1//R2+R3=25Ω+50Ω=75Ω

其次，求端口ao处的开路电压UOC=6V（见图2-5-2（c））。所以该电路的等效电路见图2-5-2（d）所示。 四、实验步骤

1. 单端口电路测试

按图2-5-3连线，电源电压设置为12V。按表2-5-1中给出的数据改变RL之值，测量负载电阻RL的电压UL和流过电阻RL的电流IL，并填写表2-5-1。

图2-5-3 单端口电路

表2-5-1单端口电路的测量数据

2. 等效电路测试

按图2-5-4连线，电源电压设置为6V。按表2-5-2中给出的数据改变RL之值，测量负载电阻RL的电压UL和流过电阻RL的电流IL，并填写表2-5-2。

图2-5-4 等效电路

表2-5-2 等效电路的测量数据

3. 戴维南定理应用

图2-5-5给出了一个单端口电路，其中RL为负载电阻。应用戴维南定理求端口ao左侧的戴维南等效电路，并设计实验方案，用实验方法验证其正确性，同时给出实验电路和实验结果。

图2-5-5 单端口电路

五、实验报告的内容与要求

实验名称： 实验2.5 戴维南定理及其应用 (一) 实验目的 (二) 实验器材

(三) 实验内容与结果分析 1. 单端口电路测试 （1）给出实验电路图。

（2）给出表2-5-1中的实验数据。 2. 等效电路测试

（1）给出实验电路图。

（2）给出表2-5-2中的实验数据。

（3）分析比较表2-5-1和表2-5-2中的测量数据，说明图2-5-3和图2-5-4给出的电路是否等效。

3. 戴维南定理应用

给出图2-5-5的等效电路，同时给出实验电路和实验结果。

(四) 实验体会与建议

实验2.6 诺顿定理及其应用

一、实验目的

1、掌握诺顿定理及其应用方法。 2、验证诺顿定理的正确性。 二、实验器材

直流电压源 1个 电压表 1个 电流表 1个 电阻 4个 三、实验原理

诺顿定理可描述为：任何一个线性单端口电路N（如图2-6-1（a）所示），它对外电路的作用，都可以用一个电流源和一个电阻的并联组合来等效，这个等效电路称为诺顿等效电路（也称为等效电流源），见图2-6-1（b）所示。其中，并联电阻称为诺顿电阻Rn，Rn之值等于戴维南等效电路里的戴维南电阻之值，这个并联电阻的求法也与戴维南电阻的求法一样。这个等效电流源的电流称为诺顿电流In，它等于原网络两端之间的短路电流之值。

(a)

(b)

图2-6-1诺顿等效电路原理

四、实验步骤

1. 单端口电路测试

按图2-6-2连线，电源电压设置为12V。按表2-6-1中给出的数据改变RL之值，测量负载电阻RL的电压UL和流过电阻RL的电流IL，并填写表2-6-1。