实验七 戴维南定理的验证

实验七  戴维南定理的验证

一、实验目的

1 .  验证戴维南定理、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、实验原理

1 .  戴维南定理和诺顿定理

    戴维南定理指出：任何一个有源二端网络，总可以用一个电压源 US 和一个 电阻 RS 串联组成的实际电压源来代替，其中：电压源 US 等于这个有源二端网络 的开路电压 UOC，内阻 RS 等于该网络中所有独立电源均置零（电压源短路，电流 源开路）后的等效电阻 R0 .

诺顿定理指出：任何一个有源二端网络，总可以用一个电流源  I S   和一个电 阻 RS 并联组成的实际电流源来代替，其中：电流源 I S 等于这个有源二端网络的 短路电流 I SC，内阻 RS 等于该网络中所有独立电源均置零（电压源短路，电流源 开路）后的等效电阻 R0 .

US、RS 和 I S、RS 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

    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  , 然后将其输出端短路 , 测其短路电流 I SC , 且内阻为： 

    若有源二端网络的内阻值很低时，则不宜测其短路电流。

（2）伏安法

    一种方法是用电压表、电流表测出有源二端网络的 外特性曲线，如图 6—1 所示。开路电压为 UOC，根据外特性曲线求出斜率，则内阻为：   。

    另一种方法是测量有源二端网络的开路电压  UOC， 以及额定电流和对应的输出端额定电压 UN，如图 6—1


所示，则内阻为：

 (3)半电压法

    如图  6—2   所示，当负载电压为被测网络开路电压  UOC   一半时，负载电阻  RL的大小（由电阻箱的读数确定）即为被测有源二端网络的等效内阻  RS    数值。

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（4）零示法

    在测量具有高内阻有源二端网络的开路电压时，用电压表进行直接测量会造 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 6—3 所示。零示法测量原理是一低内阻的恒压源与被测的有源二端网络进行比较，当 恒压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”， 然后将电源断开，测量此时恒压源的输出电压   U，即为被测二端网络的开路电压。 

三、实验设备

1  直流数字电压表、直流数字毫安表

2  恒压源（0~30v 可调。）

3  恒流源（0~200mA 可调）

4  实验箱

四、实验内容

    按图7-5线路接入恒压源US=12V和恒流源IS=10mA及可变电阻RL。

    测开路电压UOC：在图7-5电路中，断开负载RL，用电压表测量开路电压UOC，将数据记入表7-1中

    测短路电流ISC：在图7-5电路中，短路负载RL，用电流表测量短路电流ISC，将数据记入表7-1中

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测开路电压 UOC：在如图 6—4

计算有源二端网络的等效参数 US  和 RS    。

表7—1 开路电压、短路电流数据

2．负载实验

    测量有源二端网络的外特性：在图  7—5电路中，用电阻箱改变负载电 阻 RL 的阻值，逐点测量对应的电压、电流，将数据记入表7—2 中。并计算有源 二端网络的等效参数 US 和 RS。

有源二端网络的外特性数据6-2

3．验证戴维南定理

    测量有源二端网络等效电压源的外特性：图7—1（b）电路是图7-5的等效 电压源电路，图中，电压源 US 用恒压源的可调稳压输出端，调整到表7—1 中的 UOC 数值，内阻 RS 按表 7—1 计算出来的 R0（取整）选取固定电阻。然后，用电阻 箱改变负载电阻 RL  的阻值，逐点测量对应的电压、电流，将数据记入表 7—3  中。

表7—3 有源二端网络的等效电压源的外特性数据

    测量有源二端网络等效电流源的外特性：图 7—1（C）电路是图7-5的等 效电流源电路，图中，电流源 I S 用恒流源，并调整到表 7—1 中的 I SC 数值，内 阻 R0按表 7—1 计算出来的 R0（取整）选取固定电阻。然后，用电阻箱改变负载 电阻 RL  的阻值，逐点测量对应的电压、电流，将数据记入表 7—4  中。

五、实验注意事项

1 .  测量时，注意电流表量程的更换。

2 .  该接线路时，要关掉电源。

六、预习与思考题

1 .  如何测量有源二端网络的开路电压和短路电流，在什么情况下不能直接测量 开路电压和短路电流？

2 .  说明测量有源二端网络开路电压及等效内阻的几种方法，并比较其优缺点。

七、实验报告要求

1 .  回答思考题 ;

2 .   根据表 7-1 的数据，计算有源二端网络的等效参数 US 和 RS；

3 .     根据半加电压法和零示法测量的数据，计算有源二端网络的等效参数  US和 RS；

4 .   实验中用各种方法测得的 US 和 RS 是否相等?是分析其原因；

5 .  根据表 7—2、表7—3 和表7—4 的数据，绘出有源二端网络和有源二端网络等效电路的外特征曲线，验证戴维宁定理和诺顿定理的正确性；

6 .  说明戴维南定理和诺顿定理的应用场合

 

第二篇：实验三 戴维南定理

实验三   戴维南定理

一．实验目的

1．验证戴维宁定理的正确性，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．实验原理

1．戴维宁定理

戴维宁定理指出：任何一个有源二端网络，总可以用一个电压源US和一个电阻RS串联组成的实际电压源来代替，其中：电压源US等于这个有源二端网络的开路电压UOC, 内阻RS等于该网络中所有独立电源均置零(电压源短接，电流源开路)后的等效电阻RO。 US、RS和IS、RS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

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，测其短路电流ISＣ，且内阻为：。

若有源二端网络的内阻值很低时，则不宜测其短路电流。

(2)伏安法

一种方法是用电压表、电流表测出有源二端网络的

外特性曲线，如图2－1所示。开路电压为UOC，根据

外特性曲线求出斜率tgφ，则内阻为：

。

另一种方法是测量有源二端网络的开路电压UOC，以及额定电流IN和对应的输出端额定电压UN，如图2－1所示，则内阻为：。

(3)半电压法

如图2－2所示，当负载电压为被测网络开路电压UOC一半时，负载电阻RL的大小

（由电阻箱的读数确定）即为被测有源二端网络的等效内阻RS数值。

(4)零示法

在测量具有高内阻有源二端网络的开路电压时，用电压表进行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11－3所示。零示法测量原理是用一低内阻的恒压源与被测有源二端网络进行比较，当恒压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，测量此时恒压源的输出电压U，即为被测有源二端网络的开路电压。

三．实验设备

1．数字万用表；

2．KHDL-1电路原理实验箱。

四．实验内容

A．被测有源二端网络与负载电阻RL（用电阻箱）连接，如图2－4(a)所示。

1．开路电压、短路电流法测量有源二端网络的UOC、RS等效参数。

测开路电压UOC：在图2－4(a)电路中，断开负载RL，用电压表测量1、2两端电压，

将数据记入表2－1中。

测短路电流ISＣ：在图2－4(a)电路中，将负载RL短路，用电流表测量电流，将数据

记入表2－1中。

测量有源二端网络的等效参数US和RS。

表2－1   开路电压、短路电流数据

2．负载实验

按图2-5改变RＬ阻值，测量有源二端网络的外特性。 

3．验证戴维宁定理：

用一只1K可调电位器，将其阻值调整到等于步骤“1”实验中所测的等效电阻“RS”之值，然后令其与直流稳压UOC（调整“1”步骤时所得的开路电压“UOC”之值）相串联，如图11-4（b）所示，仿照步骤“2”测量其外特性，对证戴维宁定理进行验证。

表2－2   有源二端网络外特性数据

五、实验步骤：

1．图2-5线路接入稳压源US＝12V和恒流源IS＝20mA及可变电阻RL。先断开RL测UOC，再短接RL测Isc，则Ro＝UOC／Isc，填入下表，并计算出所测的Ro值。

表21-5

2．负载实验

按图2-4（b）改变RL的阻值,（实验箱中档位电阻）测量有源二端网络的外特性。

表2-6

3．验证戴维南定理：用1kΩ（当可变电器用），将其阻值调整到等于按步骤“1”所得的等效电阻RΟ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，仿照步骤“2”测其特性，对戴氏定理进行验证。

表2-7

五．实验注意事项

    1．测量时，注意电流表量程的更换

2．改接线路时，要关掉电源。

六．实验报告要求

1．根据步骤2和3,分别绘出曲线,验证戴维南定理的正确性,并分析产生误差的原因。

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