實驗五電壓源與電流源的等效變換.doc

實驗五電壓源與電流源的等效變換一、實驗目的1. 掌握電源外特性的測試方法。2. 驗證電壓源與電流源等效變換的條件。二、原理說明1. 一個直流穩(wěn)壓電源在一定的電流范圍內，具有很小的內阻。故在實用中，常將它視為一個理想的電壓源，即其輸出電壓不隨負載電流而變。其外特性曲線，即其伏安特性曲線Uf(I)是一條平行于I軸的直線。一個恒流源在實用中，在一定的電壓范圍內，可視為一個理想的電流源，即其輸出電流不隨負載兩端的電壓（亦即負載的電阻值）而變。2. 一個實際的電壓源（或電流源）， 其端電壓（或輸出電流）不可能不隨負載而變，因它具有一定的內阻值。故在實驗中，用一個小阻值的電阻（或大電阻）與穩(wěn)壓源（或恒流源）相串聯(lián)（或并聯(lián)）來摸擬一個實際的電壓源（或電流源）。3. 一個實際的電源，就其外部特性而言，既可以看成是一個電壓源，又可以看成是一個電流源。若視為電壓源，則可用一個理想的電壓源Us與一個電阻Ro相串聯(lián)的組合來表示；若視為電流源，則可用一個理想電流源Is與一電導go相并聯(lián)的給合來表示。如果有兩個電源，他們能向同樣大小的電阻供出同樣大小的電流和端電壓，則稱這兩個電源是等效的，即具有相同的外特性。一個電壓源與一個電流源等效變換的條件為：電壓源變換為電流源：IsUsRo，go1/Ro 電流源變換為電壓源：UsIsRo，Ro 1/ go如圖5-1所示。圖 5-1三、實驗設備序號名 稱型號與規(guī)格數量備 注1可調直流穩(wěn)壓電源030V12可調直流恒流源0500mA13直流數字電壓表0300V14直流數字毫安表0500mA15萬用表1自備6電阻器120，200300，1KEH-117可調電阻箱099999.91EH-11四、實驗內容1. 測定直流穩(wěn)壓電源（理想電壓源）與實際電壓源的外特性(1) 利用HE-11上的元件和屏上的電流插座，按圖5-2接線。Us為12V直流穩(wěn)壓電源。調節(jié)電位器R2，令其阻值由大至小變化，記錄兩表的讀數。 圖 5-2 圖 5-3 理想電壓源：I（mA ）101214161820U（V） (2) 按圖5-3接線，虛線框可模擬為一個實際的電壓源。調節(jié)電位器R2，令其阻值由大至小變化，記錄兩表的讀數。 實際電壓源：I（mA）101214161820U（V）2. 測定電流源的外特性按圖5-4接線，Is為直流恒流源，調節(jié)其輸出為10mA，令Ro分別為1K和（即接入和斷開），調節(jié)電位器RL（從0至1K），測出這兩種情況下的電壓表和電流表的讀 數，并把測量數據分別添入表格a、b中。 圖 5-4a理想電流源Ro為U（V） 0.512345I（mA）b實際電流源Ro為1KU（V）0.512345I（mA） 3. 測定電源等效變換的條件 先按圖5-5（a）線路接線，記錄線路中兩表的讀數。然后利用圖5-5(a)中右側的元件和儀表，按圖5-5(b)接線。調節(jié)恒流源的輸出電流IS，使兩表的讀數與5- 5(a)時的數值相等，記錄Is之值，驗證等效變換條件的正確性，并將測量數據添入下表。 圖 5-5將圖5-5（a）兩表讀數及圖5-5（b）IS值添入下表：U（V）I（mA）Is（mA）五、實驗注意事項1. 在測電壓源外特性時，不要忘記測空載時的電壓值， 測電流源外特性時，不要忘記測短路時的電流值，注意恒流源負載電壓不可超過20伏，負載更不可開路。 2. 換接線路時，必須關閉電源開關。 3. 直流儀表的接入應注意極性與量程。六、預習思考題1. 直流穩(wěn)壓電源的輸出端為什么不允許短路？ 直流恒流源的輸出端為什么不允許開路？ 2. 電壓源與電流源的外特性為什么呈下降變化趨勢， 穩(wěn)壓源和恒流源的輸出在任何負載下是否保持恒