實訓任務1.3電源外特性的測試及分析

1、 主主 編：徐超明編：徐超明副主編：李副主編：李 珍、姚華青、陳建新珍、姚華青、陳建新 王平康、劉王平康、劉 強強 工作任務： 電流和電壓的測量。 電阻器的認識及測量。 電阻元件伏安特性的測試。 電源外特性的測試與分析。 電位的測定與計算 用伏安法測量電功率。2021-10-192實訓實訓1-71-7：電壓源外特性的測繪：電壓源外特性的測繪1.3.1 1.3.1 電壓源電壓源1.3.2 1.3.2 電流源電流源實訓實訓1-81-8：電流源外特性的測繪：電流源外特性的測繪1.3.3 1.3.3 受控源受控源2021-10-1932021-10-194電壓源的端電壓與流過的電流的關系稱為電壓源的端

2、電壓與流過的電流的關系稱為電壓源的外特性電壓源的外特性。實訓流程：實訓流程：（1 1）根據(jù)圖所示接線。）根據(jù)圖所示接線。UsUs為為6V6V的直流穩(wěn)壓電壓源，視為理想電壓源。的直流穩(wěn)壓電壓源，視為理想電壓源。調節(jié)調節(jié)R R2 2，令其阻值（，令其阻值（R R1 1R R2 2）由大至小變化（從）由大至小變化（從至至200200），記錄兩表的），記錄兩表的讀數(shù)。讀數(shù)。理想電壓源外特性測量電路理想電壓源外特性測量電路 實際電壓源外特性測量電路實際電壓源外特性測量電路2021-10-195實訓流程：實訓流程：（2 2）根據(jù)圖）根據(jù)圖1.241.24接線，虛線框可模擬為一個實際的電壓源。調節(jié)接線，虛線

3、框可模擬為一個實際的電壓源。調節(jié)R R2 2，令其，令其阻值從阻值從至至200200變化，記錄兩表的讀數(shù)。變化，記錄兩表的讀數(shù)。理想電壓源外特性測量電路理想電壓源外特性測量電路 實際電壓源外特性測量電路實際電壓源外特性測量電路（3 3）繪制理想電壓源和實際電壓源的外特性曲線。）繪制理想電壓源和實際電壓源的外特性曲線。2021-10-196實訓流程：實訓流程：U（V）I（mA）0表表1-13 1-13 理想電壓源外特性的測量理想電壓源外特性的測量U（V）I（mA）0表表1-14 1-14 實際電壓源外特性的測量實際電壓源外特性的測量【實驗注意事項實驗注意事項】（1 1）在測電壓源外特性時，不要忘

4、記測空載時的電壓值。）在測電壓源外特性時，不要忘記測空載時的電壓值。（2 2）換接線路時，必須關閉電源開關。）換接線路時，必須關閉電源開關。（3 3）直流儀表的接入應注意極性與量程。）直流儀表的接入應注意極性與量程。2021-10-197電源是向電路提供能量或信號的元件或設備。干電池、電源是向電路提供能量或信號的元件或設備。干電池、蓄電池、發(fā)電機和各種信號源都是常見的電源。電源有兩種蓄電池、發(fā)電機和各種信號源都是常見的電源。電源有兩種類型，即電壓源和電流源。類型，即電壓源和電流源。干電池干電池疊層電池疊層電池紐扣電池紐扣電池蓄電池蓄電池穩(wěn)壓電源穩(wěn)壓電源各種直流電源各種直流電源電壓源電壓源：給外

5、電路提供穩(wěn)定電壓，如各種電池、發(fā)電機等。：給外電路提供穩(wěn)定電壓，如各種電池、發(fā)電機等。電流源電流源：給外電路提供穩(wěn)定電流，如電子電路合成電源。：給外電路提供穩(wěn)定電流，如電子電路合成電源。分分2021-10-198特點：（特點：（1）電壓源輸出的電壓是一個定值）電壓源輸出的電壓是一個定值US或是確定的時或是確定的時間函數(shù)間函數(shù)uS（t），它由），它由自身情況決定自身情況決定，與流經(jīng)它的電流大小，與流經(jīng)它的電流大小、方向無關；、方向無關；（2）電壓源輸出的電流由）電壓源輸出的電流由它與外接電路的情況它與外接電路的情況共同決定。共同決定。IUS+_abUab伏安特性伏安特性iuUS1.1.電壓源及其

6、電壓源及其VCRVCRRO= 0 時的電壓源時的電壓源.或者恒壓源或者恒壓源2021-10-1991.1.電壓源及其電壓源及其VCRVCRIUS+_abUab2 R1R22 設設: US=10V當當R1 、R2 同時接入時：同時接入時： I=10A例例 當當R1接入時接入時 ： I=5A則：則：恒壓源切忌短路恒壓源切忌短路2021-10-19102.2.實際電壓源實際電壓源 理想電壓源理想電壓源US或或uS串聯(lián)一個電阻串聯(lián)一個電阻R0（1 1）電路模型）電路模型（2）伏安特性：）伏安特性：伏安特性：伏安特性：電壓源串上負載電阻電壓源串上負載電阻R RL L后電路模型后電路模型S0UUIR202

7、1-10-19112.2.實際電壓源實際電壓源特點：特點：1）曲線與曲線與R R0 0有關，有關， R R0 0越大，越大， 曲線斜率越大。曲線斜率越大。 2）有載時，）有載時，U UU US S 3）開路時，開路時，I=0 U=UI=0 U=US S 4）短路時，）短路時，R RL L=0=0， 5）R R0 0=0=0時，時， U=UU=US S ，且與，且與 負載無關，負載無關，為為理想電壓源理想電壓源SSIRUI0短路電流短路電流大，一般大，一般不允許短不允許短路路伏安特性：伏安特性：S0UUIR2021-10-19121.1.電流源及其電流源及其VCRVCR特點：特點： （1）電流源

8、輸出的電流是一個定值）電流源輸出的電流是一個定值IS或是確定的時或是確定的時間函數(shù)間函數(shù)iS（t），與它兩端電壓的大小、方向無關；），與它兩端電壓的大小、方向無關；（2）電流源兩端電壓的大小和極性取決于它及其所連接的）電流源兩端電壓的大小和極性取決于它及其所連接的外電路。外電路。abIUabIsiuIS伏伏安安特特性性2021-10-19131.1.電流源及其電流源及其VCRVCR恒流源兩端電壓由恒流源兩端電壓由外電路決定外電路決定IUIsR設設: IS=1 A R=10 時，時， U =10 V。R=1 時，時， U =1 V。則則:例例恒流源切忌開路恒流源切忌開路2021-10-1914恒

9、流源舉例恒流源舉例IcIbUcebcII 當當 I b 確定后，確定后，I c 就基本確定了。在就基本確定了。在 IC 基本恒定的范基本恒定的范圍內圍內 ，I c 可視為恒流源可視為恒流源 (電路元件的抽象電路元件的抽象) 。晶體三極管晶體三極管cebIb+-Ube+-UceIc2021-10-19152.2.實際電流源實際電流源（1）電路模型）電路模型 為理想電流源為理想電流源IS并并上一內阻上一內阻R0（2）伏安特性）伏安特性伏安關系伏安關系S0UIIR2021-10-19162.2.實際電流源實際電流源（2）伏安特性）伏安特性伏安關系伏安關系特點：特點：1）曲線與）曲線與R0有關，有關，

10、R0越大，曲線斜率越大越大，曲線斜率越大 2）有載時，）有載時，IIS 3）開路時，）開路時，I=0 U=ISR0 4）短路時，）短路時，U=0，I=IS 5）R0=時，時， I=IS ，且與負載無關，為，且與負載無關，為理想電流源理想電流源電流全部流過內阻電流全部流過內阻R0，電源內阻把電流源的所電源內阻把電流源的所有能量消耗掉。一般不有能量消耗掉。一般不允許開路。允許開路。S0UIIR根據(jù)圖接線，根據(jù)圖接線，IS為直流恒流源，視為理想電為直流恒流源，視為理想電流源。調節(jié)其輸出為流源。調節(jié)其輸出為10mA，令，令Ro分別為分別為1k和和（即接入和斷開分別對應于實際（即接入和斷開分別對應于實際

11、電流源和理想電流源），調節(jié)電位器電流源和理想電流源），調節(jié)電位器RL（從從0至至470），測出這兩種情況下的電壓），測出這兩種情況下的電壓表和電流表的讀數(shù)。表和電流表的讀數(shù)。2021-10-1917（1 1）自擬數(shù)據(jù)表格，記錄實驗數(shù)據(jù)。）自擬數(shù)據(jù)表格，記錄實驗數(shù)據(jù)。（2 2）繪制理想電流源和實際電流源的外特性曲線。）繪制理想電流源和實際電流源的外特性曲線。（3 3）根據(jù)理想電流源和實際電流源的外特性曲線總結、歸納電流源）根據(jù)理想電流源和實際電流源的外特性曲線總結、歸納電流源的外特性，并與理論分析進行對比。的外特性，并與理論分析進行對比。實訓流程：實訓流程：注意：測電流源外特性時，不要忘記測短路

12、時的電流值，注意：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要超過注意恒流源負載電壓不要超過20V20V，負載不要開路。，負載不要開路。2021-10-1918獨立源獨立源：電壓或電流是定值或是時間的函數(shù)，與電路其：電壓或電流是定值或是時間的函數(shù)，與電路其他地方的電壓或電流無關的電源。他地方的電壓或電流無關的電源。受控源受控源：電流或電壓值受到電路中其他支路電流或電壓：電流或電壓值受到電路中其他支路電流或電壓控制的電源?？刂频碾娫础?受控源是四端元件，有兩對端鈕，分別為輸入端鈕和輸出端鈕。受控源是四端元件，有兩對端鈕，分別為輸入端鈕和輸出端鈕。 輸入端為輸入端為控制端控制

13、端，其輸入端的電壓或電流作為，其輸入端的電壓或電流作為控制量控制量； 輸出端為輸出端為被控制端被控制端，輸出，輸出被控制被控制的電壓或電流。的電壓或電流。2021-10-1919 根據(jù)其控制量和被控制量的不同，可將受控源分為四根據(jù)其控制量和被控制量的不同，可將受控源分為四類：電流控制電壓源（簡稱類：電流控制電壓源（簡稱流控電壓源流控電壓源，CCVSCCVS），電壓控），電壓控制電壓源（簡稱制電壓源（簡稱壓控電壓源壓控電壓源，VCVSVCVS），電流控制電流源），電流控制電流源（簡稱（簡稱流控電流源流控電流源，CCCSCCCS），電壓控制電流源（簡稱），電壓控制電流源（簡稱壓控壓控電流源電流源，

14、VCCSVCCS）。）。2021-10-1920受控量與控制量之間的關系：受控量與控制量之間的關系：I I1 1是控制量，是控制量，U U2 2是被控制量，是被控制量，稱為轉移電阻，單位為歐姆（稱為轉移電阻，單位為歐姆（）。）。21U = I典型模型：他勵直流發(fā)電機的輸出電壓受勵磁線圈電流的控制。典型模型：他勵直流發(fā)電機的輸出電壓受勵磁線圈電流的控制。 1、電流控制電壓源、電流控制電壓源2、電壓控制電壓源、電壓控制電壓源受控量與控制量之間的關系：受控量與控制量之間的關系：21U =UU U1 1是控制量，是控制量，U U2 2是被控制量，是被控制量，稱為電壓放大系數(shù)，單位為無量綱。稱為電壓放大

15、系數(shù)，單位為無量綱。典型模型典型模型 ：變壓器的副邊輸出電壓受控于原邊輸入電壓。：變壓器的副邊輸出電壓受控于原邊輸入電壓。2021-10-1921受控量與控制量之間的關系：受控量與控制量之間的關系：I I1 1是控制量，是控制量，I I2 2是被控制量，是被控制量，稱為電流放大系數(shù)，單位為無量綱。稱為電流放大系數(shù)，單位為無量綱。21I =I3、電流控制電流源、電流控制電流源4、電壓控制電流、電壓控制電流源源受控量與控制量之間的關系：受控量與控制量之間的關系：21I =g U典型模型：三極管的基極電流控制集電極電流。典型模型：三極管的基極電流控制集電極電流。U1是控制量，是控制量，I2是被控制量，是被控制量，g為轉移電導，單位為西門子（為轉移電導，單位為西門子（S）。）。典型模型：場效應管的柵源極電壓控制漏極電流。典型模型：場效應管