直流电路的戴维宁定理仿真

一、仿真目的

1、通过测量有源二端网络的的开路电压和短路电流，验证戴维宁定理的正确性；

2、验证含有独立源和受控源的二端网络等效参数的计算方法的正确性；

二、理论分析

（1）理论分析

1．  一个含独立电源、线性电阻的一端口，对外电路来说，可以用一个电压源和电阻的串联组合等效变换，此电压源的电压等于一端口的开路电压，电阻等于一端口内的全部独立电源置零后的等效电阻。

2．  对等效电阻的求法：开路短路法，求出开路电压，短路电流，则等效电阻为：。

（2）实例

       试分析图1示直流电阻电路a、b端的戴维宁等效电路，

      

                                 图1（原理图）

开路电压为：有节点电压法可得：

          联立两式解得：

短路电流为：有节点电压法和基尔霍夫电流定律得：

       

所以所求电路二端口戴维宁等效电阻为：

        

三、仿真分析

根据原理图，连接仿真电路如图2和图3所示。

                          图2（仿真图测量开路电压）

                            图3（仿真图测量短路电流）

通过仿真测出的开路电压和短路电流值分别为：

              

   

由此得到的戴维宁等效电阻为： 

四、结果与误差分析

1、仿真结果与理论结果完全相同，验证了戴维宁定理的正确性；

2、理论计算结果与仿真测量结果没有误差。分析原因：

（1）理论计算是理想状态的分析结果，没有干扰电阻，仿真实验是比较接近实际情况，因为电压表和电流表都有内阻存在，会对测量产生一定的影响，但是因为在本次试验中电流变电阻非常小、电压表电阻非常大，对本实验产生的影响非常小，以至于仿真实验时测量的结果与理论结果没有差别。

（2）在本次仿真实验时为了防止电流表短路在电流表电路中串联了一个电阻，不过由于电阻阻值非常小，在仿真实验时产生的影响也可以忽略不计。

五、思考与总结

1、注意在使用MULTISIM11时要选择适当的仿真仪表量程；

2、注意仿真仪表的接线时电流表与电压表的正负，和电压源与受控源电压源的正负要正确；

3、每次要通过按下操作界面右上角的“启动/停止开关”接通电源，在启动后不能直接修改电路中的问题，若有需要修改的问题必须操作“停止开关”断开电源后，才可以修改电路中的问题。

4、在连接电路时要尽量保持规则、清晰、简洁、美观；

5、在本次试验中也遇到了一些问题，例如：在测量短路电流时，直接把电流表短路直接导致错误，无法正常运转。解决方案：在电流表电路中串联一个阻值很小的电阻，这样既解决的电流表短接的问题，也没有对仿真实验结果产生影响。

6、本次实验是第二个实验，基于在第一个仿真实验时对Visio和Multisim11.0的熟悉和理解，和对第一个实验中出现的错误与改正方案的总结，在设计本次实验有了清晰地设计与实施，避免了一些低级错误的出现，但是也出现了一些错误，还好经过检查，最终发现问题并找到合适的解决方案。由于对软件的熟悉与理解，在做本次实验时相对第一个仿真实验节约了大量时间，相信以后会在保证质量的情况下越来越快的。

 

第二篇：戴维宁定理实验

实验二、戴维宁定理实验（有源二端网络等效参数的测定）

一、实验目的　

验证戴维宁定理的正确性，加深对该定理的理解；掌握测量有源二端网络等效参数的一般方法．　

二、实验器材

电工技术实验箱（ＤＪＢ－Ｉ型）

三、实验原理与说明

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，可将电路的其余部分看作是一个有源二端网络（或称为含源端口网络）．

戴维宁定理指出：任何一个线性有源网络，总可以用一个等效电压源代替，此电压源的电动势Ｅs等于这个有源二端网络的开路商业Ｕoc，其等效内阻Ro　等于该网络中所有独立源均置零（理想商业源视为短接，理想电流源视为开路）时的等效电阻．

２、有源二端网络等效参数的测量法

（1）开路电压，短路电流法：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　，然后再将其输出短路，用电流表测其短路电流Isc　，则内阻为

（2）伏安法：用电压表，电流表测出有源二端网络的外特性如图3-1所示，根据外特性曲线求出斜率，则内阻为

用伏安法，主要是测量开路电压及电流为额定值I_N时的输出端电压值U_N　，则内阻为

若二端网络的内阻值很低时，则不宜测其短路电流．

***（3）半电压法

如图3-2所示，当负载电压为被测网络开路电压一半时，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．

***（4）零示法

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：

零测量法原理是一低内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是，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．

四、实验步骤和内容

１、电压，短路电流法测定戴维宁等效电路的Uoc　和Ro。按图3-4（a）线路接入稳压电源Us　及可变电阻箱R_L　，断开Ｋ，测量开路电压Uoc。

２、接通Ｋ测Isc，R_L逆时针旋转到底（，R_L =0），测I_L=Isc。由Ｒo=Uoc/Isc，　求出Ｒo，填入表格3-1中。

**３、负载实验

按图3-4（a）改变R_L阻值，测量有源二端网络的外特性，Ｋ接通旋转电位器在R_L任意位置（即R_L分别为三个值），以及R_L=0　和开路时，测量相应的Ｖ（R_L　两端电压）和Ｉ（负载电流），填入表3-2中。

**４、测定有源二端网络等效电阻（又称入端电阻）的其它方法：

将被测有源二端网络内的所有独立源置零，（电流源Is　断开，电压源Us　短路），然后用伏安法或直接用万用表的欧姆档去测定负载R_L开路后Ａ，Ｂ两点的电阻，此即为被测网络的等效内阻Ro　或称网络的入端电阻Ri。

**５、用半电压法和零示法测量被测网络的等效内阻Ro　及其开路电压Uoc　，线路及数据自拟表格。

五、实验相关图表

    1、实验接线图3-1和3-2

   

    2、实验接线图3-3

3、实验接线图3-4

4、实验表格3-1

5、实验表格3-2

六、数据分析与思考题

1、按各步骤要求填表。

2、写出实验报告。（主要针对实验中出现的问题和个人认识写出相关材料）